超临界流体萃取镧系和锕系元素研究进展北大核心CSCD

镧系和锕系元素的分离是核工业中研究的热点问题,常规的溶剂萃取法步骤复杂,在萃取过程中会产生大量的二次废液。超临界流体萃取(supercritical fluid extraction,SFE)技术是一种新型化工分离技术,由于其步骤简单、过程清洁,近年来该项技术应用于金属离子萃取方面的研究越来越多。本文综述了近十年来超临界流体(supercritical fluid,SCF)在镧系和锕系元素萃取方面的研究进展,发现目前的研究大部分集中在采用超临界萃取技术从各种复杂样品中萃取铀,通过对所用样品的对比与总结,分析了该技术在工业应用中的可能性。     

离子液体在镧系锕系元素萃取分离应用中的理论计算研究进展北大核心CSCD

离子液体在核燃料后处理萃取分离过程中被认为具有一定的应用前景。常规的萃取剂在离子液体中展现出比传统溶剂体系更优异的萃取分离性能,因此离子液体自身在其中的角色和作用值得研究。本论文综述了以分子动力学模拟和量子化学计算方法研究离子液体体系萃取分离镧系锕系元素的相关研究工作,重点关注金属离子和金属配合物在离子液体中与离子液体阴阳离子之间的相互作用。     

高速逆流色谱法分离镧系和锕系元素的研究进展

在放射化学领域,镧系和锕系元素分离一直是研究热点之一。为实现燃耗分析,需要对溶解液中的镧系和锕系元素进行多组分的系统分离。常用的高压液相色谱法等由于处理量较小,无法满足分离要求。而液液萃取法具有较高的处理量,分离效率却较低。高速逆流色谱法(HSCCC)是一种新型的不需要固体载体的分离方法,它结合了液液萃取和分配色谱两者优点,已被广泛应用于生物活性物质的分离。其独特的优点在放化领域也引起了研究者们的注意。为此,本文介绍了高速逆流色谱的基本结构与原理特点,并就高速逆流色谱在镧系和锕系元素分离中的研究进展进行了综述,展望其在放化领域的应用前景。     

反应堆超临界CO2 Brayton循环特性

为达到满意的循环效率,目前的气冷堆氦气透平循环技术需较高的循环最高温度,即需更高的堆芯出口温度,对反应堆压力壳及燃料元件材料有较高要求,同时由于氦气本身的性质,对透平制造也提出了新的要求;而采用CO₂作为循环工质,可保证在热效率相当情况下,降低循环温度,减小透平体积等,提高反应堆的安全性及经济性。根据热力学定律,建立了超临界CO₂透平循环计算模型,并对该动力循环进行了详细的特性研究,得到了决定循环效率的各个参数,并分析了这些参数对循环效率的影响。结果表明,超临界CO₂动力循环在相对氦气循环较低的温度下可达到满意的效率,CO₂是一种理想的循环工质。     

长硼计数器测量脉冲中子的漏计数问题探讨

根据BF3的探测原理,中子在聚乙烯的输运过程及管内10B（n,）7Li反应机理,通过大量的测量实验,模拟出脉冲测量中BF3漏计数概率很小的边界条件,该测量方法适合目前脉冲中子装置中的中子产额测量。     

从混合裂变产物中放化分离132I

依据混合裂变产物中碘及其母体碲的同位素的半衰期设计分离¹³²I的流程。该流程的主要步骤为浓HBr蒸发和CCl₄萃取。实验研究了浓HBr蒸发对碘的去污效果；在硝酸介质中，用含I₂的CCl₄作为萃取剂，研究了HNO₃浓度、水相中KI含量和有机相CCl₄中I₂含量对¹³²I萃取率的影响，测定了含SO₂水溶液对¹³²I的反萃率。用设计的推荐流程获得了放化纯的¹³²I，其中含有的¹³¹I的活度为¹³²I的1.3％，分离流程全程对¹³²I的化学回收率约为60％，流程对主要γ核素的去污因子大于10³。     

超临界二氧化碳中TBP络合萃取硝酸钕

将超临界流体萃取技术应用于乏燃料后处理中,可简化后处理流程、减少二次废液的产生。本工作进行了含磷酸三丁酯(TBP)的超临界二氧化碳(SC-CO2)络合萃取硝酸钕的实验研究,考察了硝酸钕粒径、TBP流量、系统温度和压力对络合萃取过程的影响。实验结果表明,含TBP的SC-CO2可高效萃取硝酸钕,萃取率达97%以上,增大TBP流量可加快萃取过程,而粒径、温度和压力对萃取速率的影响则较小。由实验结果可推断,该络合萃取过程的动力学受络合反应控制,并用一动力学模型计算出表观反应速率常数。     

共沉淀法制备AUGdC的工艺研究

本工作试验研究以碳酸铵溶液作沉淀剂从硝酸铀酰和硝酸钆的混合溶液中共沉淀AUGdC的方法。试验结果表明：控制铀浓度为300~400g/L、饱和碳酸铵溶液与硝酸铀酰溶液体积比为2.0~2.4等主要工艺参数,可制备出还原、压制和烧结性能良好的AUGdC粉末;UO₂-Gd₂O₃芯块烧结密度达理论密度的96%以上,钆铀分布均匀,形成UO₂-Gd₂O₃固溶体,平均晶粒尺寸在18μm以上。     

负载型Ru/γ-Al2O3催化剂上甲烷与氘化氢之间的氢氘交换性能

实验研究了以浸渍法制备的负载型Ru/γ-Al2O3催化剂体系上甲烷与氘化氢之间的氢氘交换性能,考察了各反应工艺条件包括反应温度、反应原料气流量、反应原料气中HD/CH4的比等因素对Ru/γ-Al2O3催化剂上甲烷与氘化氢之间的氢氘交换性能的影响,采用程序升温还原（H2-TPR）和X射线粉末衍射（XRD）手段对催化剂进行了检测。实验结果表明,Ru和载体γ-Al2O3发生了强相互作用;在对甲烷与氘化氢间的氢氘交换反应中,Ru/γ-Al2O3催化剂显示出较好的催化活性和稳定性。     

浊点萃取在锕系和镧系元素分离分析中的应用

浊点萃取（cloud point extraction, CPE）是一种安全环保同时兼具高富集系数和低成本的萃取方法,在分析化学中已经被广泛应用于金属离子分析等领域。锕系和镧系金属元素存在环境复杂,自身浓度相对较低,对其进行分离和分析一直是放射化学研究者所关注的问题。经过条件优化,CPE能够有选择性地分离和富集锕系和镧系金属元素。通过与多种技术联用,CPE能实现锕系和镧系元素的高灵敏度分析。本文在介绍浊点萃取机理的基础上,着重描述了不同萃取体系中各类萃取剂（β-二酮类、膦氧类、含氮类、含硫类）对于锕系和镧系元素的萃取效果,全面总结了其中使用的不同联用技术,同时简述了通过构筑超分子识别位点,修饰配体,使用不同表面活性剂及掩蔽剂等改良现有浊点萃取体系的尝试。最后,对浊点萃取在放射化学领域的应用进行了总结和展望。     

基于分子力场的镧系和锕系元素 分子动力学研究进展

简要概述了镧系和锕系元素关键种态的力场发展及其应用。早期主要采用非极化力场研究镧系和锕系离子的溶剂化结构,取得了与实验吻合较好的结果。近年来发展起来的极化力场因考虑了对极化效应的处理而可获得更精确的结果,并在镧系和锕系溶液动力学研究中得到了初步的应用。本文从水溶液动力学、f区元素萃取相关的配位动力学、环境与健康相关的动力学等三个方面简要总结了近年来部分在分子力场水平上研究镧系和锕系溶液动力学和生物无机化学的工作。     

功能离子液体在镧锕系离子萃取分离中的研究进展北大核心CSCD

离子液体因其独特的物化性质已成为溶剂萃取领域中绿色环保、极具应用前景的稀释剂。除了对萃取剂和萃合物有良好溶解性之外,离子液体萃取体系通过离子交换机理的协同作用,往往还展现出更优的萃取性能。而功能离子液体通常是在离子液体结构基础上进行化学修饰,使其兼具离子液体和螯合基团的双重功能,在萃取过程中不仅能用作稀释剂,还具有萃取作用。近十余年来,功能离子液体在放化分离领域已引起广泛关注。本文首先对离子液体和功能离子液体进行了简介,重点讨论其结构上的关联与区别;再以功能为导向,综述了功能离子液体在铀酰离子、钍离子、镧系和次锕系金属离子萃取分离方面的国内外研究现状,并对功能离子液体在镧锕萃取分离领域的未来研究趋势进行了展望。     

超临界流体在放射性去污中的应用

利用超临界状态下流体的高扩散性、低的粘度、良好的溶解能力和独特的分离性质，有可能实现高效去污、废物量最小化、最小的侵蚀性和破坏性、最低的放射性废物管理费用。本文介绍了核设施退役设备表面放射性污染去污的需求及超临界流体的特性，分析了超临界流体去污应用的对象、去污研究的内容、去污过程研究的特点以及强化去污的手段，原理上说明超临界流体可能是极具开发潜力的放射性去污新技术。     

超临界流体物性畸变特性的多尺度研究

为填补超临界流体物性畸变特性的理论空白,本文分别从微观尺度的分子动力学模拟、介观尺度的平均场理论和标度理论及宏观尺度的物性测量实验等方面展开研究。应用分子动力学模拟方法得到了跨越拟临界点时二氧化碳体系的微观结构特性,通过分析双体分布函数等结构参数的变化规律得到了物性畸变的分子动力学机理。基于朗道二级相变理论和标度理论,提出了一种考虑外场的气液相变模型,定量预测了超临界流体在拟临界区附近和趋于临界点时密度、定压比热等热力学量的畸变规律。在宏观尺度方面,本文开展了超临界二氧化碳密度、定压比热、黏度的高精度测量实验,指出了现有物性计算模型的潜在缺陷。研究结果表明,对于不同的超临界流体,临界点和拟临界区附近的物性畸变特性存在普适规律。在相图上,超临界流体区可进一步划分为4个区域：临界点邻域、类气区、类液区和拟临界区。不同区域内,超临界流体特性由不同尺度下的影响机制所主导。