304奥氏体不锈钢在不同浓度硝酸中的电化学行为

采用动电位极化曲线测量、开路电位测量等技术,研究了304奥氏体不锈钢在不同浓度硝酸溶液中的电化学腐蚀行为,并对304奥氏体不锈钢在硝酸溶液中的电化学反应历程进行了探讨。结果表明：304奥氏体不锈钢在硝酸溶液中具备不锈钢典型的极化曲线特征,有多个钝化区和过钝化区;硝酸浓度升高促进不锈钢表面钝化膜的生成,使开路电位向正电位方向移动,降低了硝酸溶液对不锈钢的腐蚀倾向,同时,随着硝酸浓度的升高,不锈钢的点蚀电位升高,提高了不锈钢耐点蚀能力;在硝酸溶液中,不锈钢的腐蚀速率同时受到酸度和硝酸根浓度的影响,二者相互矛盾,导致硝酸浓度对腐蚀速率的影响呈不规律性。结果表明,在0.5 mol/L硝酸中,不锈钢的腐蚀速率最高。     

臭氧预处理方法在不锈钢去污过程中的应用

针对放射性污染的不锈钢钝化层难以去污的特点,首先模拟不锈钢钝化行为,然后利用臭氧的氧化性改变不锈钢钝化层结构,使放射性核素易于去除,从而提高去污效率。实验结果表明,304不锈钢在4mol/L硝酸钝化液中浸泡6h,可得平均厚度26μm的钝化层;利用7.47mg/L的臭氧水,对钝化后的不锈钢污染样片进行氧化120min,可使钝化膜消失;钝化的不锈钢模拟污染样片去污因子随着臭氧水浓度和氧化时间升高而升高,但超过一定时间会到达去污平台,去污因子不再上升。臭氧水的氧化作用可使去污剂的去污因子提高约7.7倍。     

含草酸的硝酸溶液对316L不锈钢的腐蚀行为

模拟金属材料在草酸钚沉淀母液蒸发浓缩工艺的服役条件，按GB/T 4334.3-2000要求，开展了含草酸的硝酸溶液对316L不锈钢板材和焊件的腐蚀行为研究。实验采用称重法获得了腐蚀速率数据，采用扫描电镜观察金属表面的腐蚀形貌，通过能谱分析腐蚀前后样品的表面元素分布，并测定了腐蚀溶液中金属离子的浓度。结果表明：模拟实验条件下316L不锈钢各腐蚀样品腐蚀速率较低，为均匀腐蚀。在103 ℃、8.0 mol/L硝酸条件下，316L不锈钢板材和焊缝的平均腐蚀速率分别为0.049 6 g/(m²·h)和0.068 6 g/(m²·h)。研究结果为草酸钚沉淀母液蒸发浓缩设备的材料选择提供了数据参考，优化焊缝工艺是316L不锈钢作为草酸母液蒸发浓缩设备材料使用重要的改进方向。     

响应曲面法优化GH3535平板样片中FLiNaK熔盐去污工艺条件

为了获得超声波和化学法联合去污LiF-NaF-KF（FLiNaK）熔盐的最佳工艺条件，利用响应曲面法和Box-Behnken设计（BBD）建立多项式模型，考察了反应温度、超声波功率、硝酸铝浓度和反应时间等因素对熔盐去除率的影响。结果显示：模型的相关系数r²为0.958 0，校正的相关系数r²_adj为0.915 9，表明模型的回归性显著，拟合程度高。影响熔盐去除率的因素由高到低为：反应时间>超声波功率>反应温度>硝酸铝浓度。预测的最佳去污工艺条件为：反应温度60 ℃、超声波功率300 W、硝酸铝浓度0.1 mol/L和反应时间9 min。在此条件下开展的去污实验验证熔盐的去除率为98.74%±1.12%(n=3)，与预测值99.99%的相对误差为1.25%。表明采用响应曲面法优化超声波和化学法联合去污FLiNaK熔盐的工艺条件合理，结果可靠，可为下一步工程应用提供参考。     

含草酸的硝酸溶液对锆合金的腐蚀行为

本工作模拟草酸钚沉淀母液蒸发浓缩工艺的运行条件,依据GB/T 4334.3-2000的实验要求,开展了含草酸的硝酸溶液对锆合金板材和焊件的腐蚀行为研究。采用称重法获得了腐蚀速率数据,采用扫描电镜观察金属表面的腐蚀形貌,并测定了腐蚀溶液中金属离子的浓度。结果表明：模拟实验条件下锆合金各腐蚀样品腐蚀速率均极低,测得的锆合金板材的最大平均腐蚀速率为0.001 0 g/(m²·h),焊件的最大平均腐蚀速率为0.000 7 g/(m²·h),硝酸浓度和温度变化不增加锆的腐蚀速率,腐蚀性能显著优于不锈钢。这些初步解释了法国后处理厂选择Zr-702为草酸钚沉淀母液蒸发浓缩设备材料的原因。     

在线悬浮电解去污电化学性能和去污效果

在悬浮电解去污前期实验研究中,建立了24L实验室在线悬浮电解去污装置,并且确定了悬浮电解去污配方。利用前期的实验结果,对碳钢、不锈钢模拟样品进行电化学去污实验,确定了最优的悬浮电解液配方和去污工艺。同时通过电化学工作站对其去污过程中的电化学性能进行研究,确定了电化学性能和去污效果的关系。在优化的电解液配方即0.6mol/L H2SO4、0.8mol/L Na2SO4、100g/L石墨颗粒、60g/L SiC颗粒,循环流速26mL/s、电解电压8V、传输距离5m等工艺参数和电流密度250A/cm2条件下,对碳钢和不锈钢模拟样片进行1h去污,去污因子为257和191。     

硝酸和氢氟酸浓度对304不锈钢溶解速率的影响

正304不锈钢因具有较好的耐腐性而被广泛应用,但在特殊条件下304不锈钢会有一定的溶解。为获得此条件下304不锈钢的溶解速率,本工作研究了65℃条件下硝酸和氢氟酸浓度对304不锈钢溶解速率的影响。条件1:65℃、1mol/L HF条件下,HNO_3浓度对某种304不锈钢样品溶解速率的影响;条件2:65℃、1mol/L HNO_3条件下,HF浓度对某种304不锈钢样品溶解速率的影响。采用总量法获得溶解前后304不锈钢的质量差。根据测量结果,分别获得了     

针对不锈钢表面60Co污染的电化学去污研究

核设施退役与三废治理过程中会产生大量表面被沾污的不锈钢金属部件,作业环境和人员将面临潜在的放射性污染和受照剂量问题。针对不锈钢金属表面的60Co污染问题,设计了手持式电化学试验装置对不锈钢表面污染进行合理有效的原位去污;采用正交实验法优化电解液浓度、电流密度和电极间距等电化学工艺参数,并对不锈钢表面60Co污染进行去污验证。研究结果表明,本文建立的电化学原位去污方法具有去污时间短、效率高等优点;在电解时间为30 s、电解液为10 mol/L硝酸、电流密度为0.3 A/cm2、电极间距为0.4 cm的条件下,此方法对不锈钢表面60Co污染的去污效率可达99.9%以上,腐蚀深度大于10 μm,可使污染降低至环境本底辐射水平。      

321不锈钢在低酸度硝酸铀酰溶液中的腐蚀特性

用称量法和电化学法研究了321不锈钢在不同浓度和pH值的硝酸铀酰溶液中的高温均匀腐蚀和电化学府蚀行为。均匀腐蚀试验结果表明．在选定的腐蚀条件下，321不锈钢样品在960h内，其表面光洁度无明显变化．腐蚀速率小于0．04mg/m^2.h，在低酸度的硝酸铀酰溶液中耐蚀。用腐蚀电入学法研究了321不锈钢在有溶解氧的硝酸铀酰溶液中的腐蚀电化学特性，测量了电极的腐蚀电位、腐蚀电流密度。经AES分析表明，电化学腐蚀后的样品在腐蚀膜中有一定量的铀．深度剖析含铀腐蚀膜的厚度为10—15nm。     

酸浓度对锆合金酸洗反应动力学行为影响

为获取锆合金酸洗表面处理动力学行为数据,采用浸泡酸洗法研究了硝酸和氢氟酸浓度对锆合金酸洗速率的影响。结果表明:氢氟酸对锆合金具有强烈的溶解作用,其浓度对酸洗速率具有指数影响关系,符合液相反应动力学关系式;硝酸对锆合金没有溶解作用,其浓度对酸洗速率有缓蚀作用,具体表现为降低速率常数和反应级数。氢氟酸溶解作用和硝酸的缓蚀作用达到平衡时,可避免锆合金表面出现过酸洗现象且表面光亮洁净,稳定的合理的浓度范围为4.33mol/LHNO37.22mol/L、0.68mol/LHF1.60mol/L,且随HF酸浓度增加HNO_3浓度相应增加。     

超强吸水树脂吸收模拟去污废液的初步研究

针对凝胶、泡沫、铈．硝酸、氢氧化钠和硝酸等模拟去污废液,进行了超强吸水树脂类型的筛选和吸液性能的初步研究。结果表明：HH、ND和SJ3种树脂的吸液比较大、吸液速率较快、耐酸性较好;吸液比、硝酸浓度和实验时树脂包裹的表面积均对吸液性能有影响,吸液速率随吸液比和硝酸浓度的增加而降低。     

基于甲酸的硝酸亚铈微波脱硝前驱体的制备北大核心CSCD

以硝酸亚铈的硝酸溶液为原料,微波加热得到块状的固体产物,加入甲酸后继续加热可生成分散性良好的粉末状前驱体,通过X射线衍射分析(XRD)确定各步产物,并对煅烧前和煅烧后产物的粒度和形貌进行表征。结果表明,微波加热后得到块状的二水合硝酸亚铈,甲酸与其在加热条件下反应,生成棒状结构的甲酸铈。当甲酸浓度为16~20 mol/L、HCOOH/Ce摩尔比为18时,可得到粒度较为均匀的粉末。分别煅烧16 mol/L和20 mol/L甲酸制备得到的甲酸铈,煅烧后得到的二氧化铈与煅烧前的颗粒具有相同的形貌,粒径分布区间相似,但会生成一部分粒径小于0.30μm的细颗粒。     

30%TBP/煤油-硝酸溶液体系中镎的化学行为

为了解镎在萃取过程中的化学行为,采用单级萃取研究了硝酸溶液中Np(Ⅴ)氧化为Np(Ⅵ)的行为和此过程中TBP萃取Np(Ⅵ)的性能。实验结果表明,提高硝酸浓度有利于Np(Ⅴ)的氧化,提高了萃取体系对Np(Ⅵ)的萃取;提高亚硝酸浓度加快了Np(Ⅵ)和Np(Ⅴ)之间氧化还原反应的进行,但是会降低平衡后萃取系统中Np(Ⅵ)的比例;升高温度可以提高Np(Ⅴ)转化为Np(Ⅵ)的速率。通过模拟1AF料液的混合澄清槽台架实验表明,自1AX中引入0.01 mol/L HNO2,同时将萃取温度升高到45℃,在1AF硝酸浓度为3.5mol/L的条件下,1A槽镎的萃取率可以达到80%。     

氧化还原法去污对核电站上充泵安全影响的试验研究

研究化学法去污过程中对核电站上充泵腐蚀量的影响。以马氏体不锈钢和奥氏体不锈钢为研究对象,分别进行氧化过程和还原过程中溶液浓度、反应温度、时间对腐蚀量的影响试验;之后进行了氧化还原全过程对两种不锈钢材料的腐蚀量影响试验;最后,对某核电站上充泵进行了实操去污工作。试验结果表明:在超声作用下,使用0.25%高锰酸钾+0.25%氢氧化钠混合溶液作为氧化剂、70 ℃反应4 h,然后再使用0.25%草酸+0.25%柠檬酸混合溶液作为还原剂、70 ℃反应2 h,马氏体不锈钢和奥氏体不锈钢样品表面主要为均匀腐蚀,平均腐蚀量小于1.5 g/m²,腐蚀量满足相关标准要求,同时可有效去除上充泵表面的放射性物质。该配方和工艺流程可推广应用于核电站上充泵的去污工作。     

TEVA-UTEVA萃取色层分离后处理铀产品中镎的方法研究

本文建立了有效、定量分离后处理铀产品中镎的方法。该方法采用TEVA-UTEVA萃取色层分离后处理铀产品中的微量镎,先将镎调至四价后过TEVA萃取色层柱,再用2 mol/L HNO₃-0.2 mol/L H₂C₂O₄解吸吸附在TEVA树脂上的镎,最后将镎解吸液稀释后过UTEVA萃取色层柱进一步分离。结果表明,镎的平均全程回收率约为94%,铀的去污因子＞10⁴。     

Ce(Ⅳ)/HNO3去污技术工程应用安全性的初步研究

本文介绍了用于核设施退役去污的Ce（Ⅳ）／HNO3去污技术工程应用中安全性的初步研究成果。结果表明：对于三种常用不锈钢1Cr18NigTi，304和316L，不同浓度的Ce（Ⅳ）／HNO3去污剂，对1Cr18NigTi的腐蚀性均略大于对304和316L不锈钢；该去污剂对于系统配件材料如PVC、聚乙烯的腐蚀性很低，对橡胶有一定的腐蚀性；对于焊材（A102）以及受过热应力的304不锈钢，当Ce（Ⅳ）浓度超过0．1mol／L时，其腐蚀速率均明显大于未受过热应力的304不锈钢。因此，在实际的工程应用中宜采用较低Ce（Ⅳ）浓度的去污剂，并注意焊接部位的泄漏危险。     

PUREX流程1A槽中锝的走向分析

结合基础研究数据和工艺实验数据，对核燃料后处理PUREX流程共去污槽（1A槽）中锝的走向进行了分析。工艺实验数据表明：1A槽萃取段中TBP对锝与锆的共萃取行为是影响锝走向的主要因素。硝酸浓度会显著影响TBP对锝与锆的共萃取性能，当c(HNO₃)＜3 mol/L时，提高硝酸浓度可以促进水解的锆解离生成Zr⁴⁺，从而促进锆锝共萃取；当c(HNO₃)≥3 mol/L时，硝酸可能会参与锆与锝的萃取。在0.5~5 mol/L的范围内，提高硝酸浓度有利于锝的萃取。在1A槽洗涤段硝酸浓度分布相近的条件下，1A槽中锝的走向取决于萃取段硝酸浓度的分布。萃取段硝酸浓度分布不同，将导致进入1A槽有机产品液（1AP）的锝含量比例不同，萃取段硝酸浓度越高，越有利于锝进入1AP。     

NaCl添加剂对Na3PO4电解质溶液去污能力的影响

以Na₃PO₄溶液为电解质,探讨了NaCl添加剂及其浓度对受放射性污染的不锈钢薄板去污效果的影响。结果表明:(1) 电解时间越长去污因子越高,且Na₃PO₄+NaCl电解液的去污因子比Na₃PO₄电解液高;(2)Na₃PO₄+NaCl电解液中的薄板失重率始终高于Na₃PO₄电解液中的薄板; (3) NaCl添加剂浓度为200g/L时去污因子最高,250 g/L时失重率最高。结果说明,一定浓度的NaCl添加剂能提高Na₃PO₄电解液的去污效果。     

肼为还原剂催化还原U(Ⅵ)制备U(Ⅳ)的工艺条件

研究了硝酸体系中以铂黑为催化剂、肼为还原剂还原制备U(Ⅳ)的工艺条件,考察了硝酸浓度、肼浓度、反应温度、催化剂用量等对U(Ⅵ)转化率及副反应的影响。当铀浓度为0.90mol/L时,优化的工艺条件为：初始硝酸浓度0.80mol/L,初始肼浓度1.0mol/L左右,反应温度60℃,反应液25mL时催化剂铂黑用量为0.2g,反应3h后U(Ⅵ)的转化率大于99%。     

30%TBP-正十二烷/硝酸体系中浓钚的分配行为

研究了温度、水相中硝酸浓度和水相中钚浓度对30%TBP-正十二烷/硝酸体系中浓钚(两相平衡后水相中Pu(Ⅳ)质量浓度为0.35～11.1g/L时)的分配比D(Pu)的影响。研究结果表明:25℃下,当硝酸浓度大于1.5mol/L时,D(Pu)随着钚浓度的增高而下降;当酸度为0.4mol/L时,钚浓度对钚分配比影响不大。当两相平衡后水相中Pu(Ⅳ)质量浓度为1.34～3.80g/L,水相中硝酸浓度分别为1.5mol/L和3.0mol/L时,在25～60℃范围,钚的分配比随温度增加而增大,最大增大率为39.4%。25℃下,当酸度分别为1.5mol/L、3.0mol/L和4.5mol/L时,30%TBP-正十二烷作为萃取剂时Pu的分配比比根据文献计算出来的30%TBP-煤油体系的值要大一些。但酸度为0.4mol/L时,两个体系中Pu的分配比接近。