某CO2+O2地浸采铀场抽液钻孔氡浓度与释放量的估算

CO₂+O₂原位浸出采铀是第三代铀矿冶技术的典型代表，该技术在辐射防护方面具有氡释放量、所致公众有效剂量均明显低于非地浸铀矿山技术的特征。地浸抽液管是分布于地浸井场的半封闭体系，具有分散排放放射性气体氡的特点。针对目前缺乏地浸抽液钻孔氡释放量测量方法问题，本研究采用理论模型推算了氡浓度释放浓度特征，与现场实测数据进行验证。结果表明，CO₂+O₂原位浸出采铀场的抽液钻孔氡释放量为30.83 GBq/a,归一化释放量为0.085 TBq/tU。进一步证实了CO₂+O₂原位浸出采铀先进性，并为地浸采铀进一步控制氡释放量，降低辐射环境影响提供了方法借鉴与数据基础。     

不同地浸采铀工艺主要元素迁移强度与饱和状态研究

针对新疆某铀矿床矿石碳酸钙含量高的特点,为掌握酸法、碱法及CO₂+O₂中性3种原地浸出采铀工艺条件下主要元素的迁移强度和矿物饱和状态,开展了3种工艺条件下的室内及现场浸铀对比试验,并应用水文地球化学原理对碳酸钙与硫酸钙的饱和指数进行了计算。结果表明,酸法浸出时U、Ca、Mg、Al、Fe的迁移强度高于碱法及中性时的;碱法与中性浸出时,U的迁移强度基本相同,中性浸出Ca、Mg的迁移强度大于碱法,两种工艺下Fe、Al的迁移强度均弱于U、Ca、Mg。中性浸出时,硫酸钙始终未发生沉淀,pH值控制在6.6以下时,碳酸钙不会发生沉淀;碱法浸出时,碳酸钙不可避免地会发生沉淀;酸法浸出时,硫酸钙不可避免地会发生沉淀。对于该矿床,CO₂+O₂中性浸出工艺为首选,控制pH值在6.6以下可有效避免碳酸钙沉淀,确保铀正常浸出。     

铀在北山地下水中的种态分布及溶解度分析

为了解铀酰离子在北山地下水中的吸附、扩散和迁移行为,利用地球化学计算软件PHREEQC,采用由OECD/NEA发布的最新铀的热力学数据,计算了铀在我国高放废物地质处置库重点研究区甘肃北山地下水中的种态分布,并分析了围岩中存在的方解石对铀溶解度的影响。计算结果表明,在北山地下水组成不变的前提下,在偏酸性条件下,铀主要以UO₂F⁺、UO₂SO₄、UO₂²⁺、UO₂F₂和UO₂(SO₄)₂^2-的形式存在,而在中性至弱碱性条件下,主要以 UO₂(CO₃)^4-₃、UO₂(CO₃)₂^2-、UO₂(OH)₃^-和UO₂(OH)₄^2-的形式存在。我国计划建造的高放废物处置库的设计深度为地下500～1000m,其水岩体系一般呈弱碱性。在这样的弱碱性水岩体系中,以阴离子形式存在的铀酰配合物具有较强的可移动性。当地下水的pH=7.56时,在Eh<24mV的条件下,铀主要以沥青铀矿的形式存在,而在更高的Eh条件下,则主要以UO₂²⁺与CO₃^2-和OH^-形成的阴离子配合物的形式存在。当地下水与空气接触时,O₂的存在会使Eh升高,此时铀的主要存在种态为UO₂²⁺及其各种配合物。当围岩体系中存在方解石时,在pH<8.0的条件下,铀在地下水中的溶解度会显著提高,而在更高pH条件下,方解石对铀的溶解度无明显影响。     

CO2和O2地浸铀矿原液中SO2-4的快速测定

为改良现有硫酸钡比浊法测定含铀浸出液中SO^2-₄不能长时间稳定均匀地形成硫酸钡悬浊液的缺点,采用吸光比浊法研究不同波长、酸度、稳定剂、无水乙醇用量对硫酸钡分散体系稳定性的影响以提高测量准确度。实验结果表明,改良比浊法测定SO^2-₄浓度体系中的最佳实验条件为1.0 mL HCl（3 mol/L）、5.0 mL聚乙烯醇溶液(含w=10%BaCl₂•2H₂O)、3.0 mL 无水乙醇。在最佳波长440 nm处,SO^2-₄质量浓度在0.2~1.5 g/L范围内符合比尔定律。该方法的检出限为 0.003 6 mg/L,定量限为 0.012 0 mg/L（n=20）。该方法样品测量回收率为99.0%~99.8%,加标相对标准偏差为 0.63%~2.44%(n=2)。与 GB/T 5750.5-2006 国标法比较,该方法操作简便、快捷,结果准确度高,在CO₂和O₂地浸采铀浸出原液SO^2-₄浓度的测定中有广阔的应用前景。     

溶胶-凝胶法制备二氧化铀核芯的U3O8欠酸溶解工艺

在UO₂核芯的制备工艺中,为获得高浓度铀的硝酸铀酰溶液,同时降低溶液中硝酸根含量,即获得低于硝酸铀酰标准化学计量比（硝酸铀酰中硝酸根与铀酰离子化学计量比为2）的溶液,必须采用欠酸溶解工艺。本文采用分批加料和阶段性加热方式获得了很好的溶解效果,得到的硝酸铀酰溶液中U含量为2.1～2.5 mol/L,NO₃^-和U的摩尔浓度比为1.6～1.8,溶液pH大于1.4,从而成功制备出合格的欠酸溶解的硝酸铀酰溶液。在此基础上,根据多次溶解试验的结果总结出了溶液密度与U含量的经验公式。     

TEVA-TEVA色层分离大量铀中的微量镎

建立了高效分离高铀镎比样品中微量镎的方法。采用TEVA-TEVA萃取色层柱分离铀产品中微量镎,经3.0 mol/L HNO₃淋洗过后以0.5 mol/L (NH₄)₂CO₃洗脱TEVA树脂上的镎,加入HNO₃分解洗脱液中的碳酸镎酰离子并将溶液调至3.0 mol/L HNO₃,进行TEVA柱二次分离,最后采用0.02 mol/L HNO₃-0.02 mol/L HF洗脱。结果表明：该法稳定性较好,测量相对标准偏差优于4%（n=3）,镎的平均回收率大于86%,铀的去污因子大于10⁵,适用于高铀镎比样品中微量镎的分离,在乏燃料后处理工艺中铀线尾端的微量镎分析中具有较好的应用前景。     

电喷雾串联质谱模拟天然单质铀的形成

采用三重四级杆质谱模拟并分析微观含铀分子化学键断裂形成新的物质的过程以探讨单质铀的产生机理。结果表明,含铀分子在质谱中离子化后经碰撞诱导解离可生成U⁺。研究还发现,硝酸铀酰溶液通过电喷雾可形成UO⁺₂(m/z 270)、UO₂OH⁺(m/z 287)、UO₂H₂OOH⁺(m/z 305)、UO₂NO⁺₃(m/z 332)、UO₂(H₂O)₃NO⁺₃(m/z 386)及双聚铀酰离子［(UO₂NO₃H₂O)₂NO₃］⁺(m/z 762),在具有一定动能N₂的碰撞下它们均可产生游离的U⁺。通过模拟实验推测,天然单质铀形成的微观机理为：在漫长地质年代中放射性核素持续衰变产生的能量粒子撞击含铀分子使其化学键断裂生成游离铀离子,在封闭或强还原性等特殊地质条件下形成单质铀并被保存下来。     

LA-ICP-MS测定单颗粒氨基膦酸螯合树脂中的铀分布北大核心CSCD

以利用氨基膦酸螯合树脂从湿法磷酸(WPA)中回收铀为研究背景,对单颗粒氨基膦酸螯合树脂中铀分布进行研究,得到以下结论:确定激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)最佳的激光频率为6 Hz、束斑直径为44μm、能量密度为6 J/cm^(2)。选择吸附饱和的树脂和洗脱完全的树脂分别作为吸附和淋洗过程的外标,对其进行均匀性测试,吸附饱和树脂中铀含量的相对标准偏差为3.87%(n=9),洗脱完全树脂中铀含量的相对标准偏差为3.52%(n=9),均一性良好。利用LA-ICP-MS对氨基膦酸螯合树脂中的铀进行原位微区分析,结果表明:铀在树脂上的吸附过程是由外向内逐渐完成,淋洗过程是由外向内逐渐完成,树脂内外铀浓度逐渐均匀统一,最终达到吸附饱和和淋洗完全。     

铀酰在氧化石墨烯和碳纳米纤维上吸附的研究进展

铀是核能利用过程中（包括铀矿开采加工、乏燃料后处理和放射性废物的处置等）存在的重要元素之一。铀酰(UO²⁺₂)具有很好的水溶性易于在环境中扩散、迁移与转化。由于其放射性和化学毒性，铀酰进入环境中将对生物和人类造成潜在的威胁。因此，开发新型的纳米材料对水中铀酰的治理具有非常重要的意义。本论文评述氧化石墨烯(GO)、碳纳米纤维(CNF)及其复合材料对铀酰的吸附过程，为实际含铀废水的治理提供理论依据，为我国核能可持续发展和核环境的保护提供技术支持。     

活性UO3制备技术研究

为提高UO₃活性、降低铀转化生产成本,以硝酸铀酰溶液为原料、丙烷燃烧产生的高温气体为热源,采用高压喷雾技术制备了高活性UO₃粉末。探讨了硝酸铀酰溶液中的铀浓度和反应温度对UO₃活性的影响,并分析了高压喷嘴结构对UO₃粉末粒度分布的影响。实验结果表明,在反应温度400 ℃、反应压力-100 Pa等控制条件下,采用雾化干燥技术制备的UO₃比表面积可达18 m²/g,粉末粒径在15～50 μm之间,说明制备的UO₃活性较好。其原因是高温高速气流与雾化液滴横向接触时,不仅发生了高速气体对液滴的撕裂作用,也存在高温条件下水气化导致液滴破裂的过程。同时也显示该工艺具有潜在的工业应用价值。     

Thermodynamic stability of Na2ZrO3 using the solid electrolyte galvanic cell technique

The sodium potential in the test electrode (a) Pt,O₂,Na₂ZrO₃,ZrO₂ was measured by using the emf technique employing Na-β^″-alumina as the solid electrolyte in conjunction with (b) Pt,O₂,Al₂O₃,NaAl₁₁O₁₇, (c) Pt,O₂,Na₂MoO₄,Na₂Mo₂O₇ and (d) Pt,Na₂CO₃,CO₂,O₂ as the reference electrodes over the ranges 880–1045, 700–800 and 850–940 K, respectively. The emf results between electrodes (b) and (c) were utilized for internal consistency checks. From the results on cells formed between (a) and (b) and those on (a) and (c), the standard Gibbs energy of formation, Δ_fG^o (kJ/mol) of Na₂ZrO₃ was determined to be −1699.4+0.3652T (K) valid over the temperature range 700–1045 K. The break in the emf data at 1045 K was corroborated by independent TG/DTA measurements carried out on Na₂ZrO₃ which exhibited an endotherm at 1055 K indicative of a phase transition in Na₂ZrO₃.     

Ion beam induced desorption from thin films: SiO2 single layers and SiO2/Si multilayers

The occurrence of O₂ molecular loss from the bulk of SiO₂ single layers and SiO₂/Si multilayers as a result of 50 MeV Cu⁹⁺ irradiation has been investigated. This process did not take place with a significant rate, if it occurs at all. Instead both Si and O are removed from the SiO₂ surface region, releasing molecular O₂. If an elemental Si layer is on top in a multilayer, removal of Si and O with an appreciable rate is not observed. The irradiation creates bubbles in the SiO₂/Si multilayers, which contain O₂. The distinct SiO₂ sublayers remain chemically intact. The bubbles deteriorate the depth resolution in elastic recoil detection.     

赣杭构造带某铀矿区地下水中铀的存在形式研究北大核心CSCD

为研究铀矿区地下水化学性质对铀的存在形式的影响,本文以赣杭构造带某铀矿区地下水为研究对象,在对9个典型采样点地下水化学成分分析的基础上,采用数理统计软件SPSS 18.0和地球化学模拟软件PHREEQC及llnl.dat数据库,探究了研究区内地下水水化学特征及U的存在形式。结果表明:本研究区地下水水化学类型以HCO_(3)-Na与HCO_(3)-Na·Ca为主,U含量与Ca^(2+)和Mg^(2+)浓度体现出较强正相关性,与SO_(4)^(2-)的相关性次之;地下水中U元素主要以六价为主,几乎占100%,主要存在形式依次为UO_(2)(CO_(3))_(2)^(2-)、UO_(2)(CO_(3))_(3)^(4-)、UO_(2)CO_(3)、UO_(2)(OH)2、UO_(2)(OH)_(3)^(-)、UO_(2)OH^(+)等6种,其中UO_(2)(CO_(3))_(2)^(2-)占绝对优势,整体以碳酸铀酰形式为主,这也与研究区地下水酸碱性相对应。     

土壤中球孢枝孢对铀（Ⅵ）的吸附

从拟作为低放射性废物处置填埋场土壤中分离出一种霉菌,经过鉴定为链孢霉目黑霉科球孢枝孢,并考察该菌对UO₂²⁺的吸附行为。实验结果表明：铀初始质量浓度为10mg/L,加入5g/L的新鲜湿菌体,其吸附平衡时间约为24h,最终吸附率约94.1%,吸附符合准二级动力学模型;吸附最适宜pH=5～9,当pH≤2时,菌体几乎不吸附UO₂²⁺;铀初始质量浓度为2~10mg/L时,吸附率均在90%左右;吸附近似符合Langmuir吸附经验公式;菌体累积吸附6次吸附量可达6.6mg/g;Ca²⁺会降低微生物对铀的吸附;柠檬酸、硝酸和EDTA对吸附的铀均具有一定的解吸能力,其中柠檬酸最高为67%。采用红外吸收光谱分析,显示吸附后出现UO₂²⁺的吸收峰,表明铀主要以UO₂²⁺的形式被菌体吸附。     

The thermal conductivity of UO2 vapor

The thermal conductivity, λ of a saturated vapor over UO_1.96 is calculated in the temperature range 3000–6000 K. The calculation shows that the contribution to λ from the transport of reaction enthalpy dominates all other contributions. All possible reactions of the gaseous species UO₃, UO₂, UO, U, O, and O₂ are included in the calculation. We fit the total thermal conductivity to the empirical equation λ = exp(a+ b/T+cT+dT² + eT³), with λ in cal/(cm s K), T in kelvins, a = 268.90, B = − 3.1919 × 10⁵, C = −8.9673 × 10⁻², d = 1.2861 × 10⁻⁵, and E = −6.7917 × 10⁻¹⁰.     

熔盐体系中UF4的氟化挥发工艺技术

高温氟化挥发技术是分离回收乏燃料中铀的干法分离技术之一。在KF-ZrF₄（摩尔分数为42%-58%,FKZr）熔盐体系中进行铀氟化挥发实验,并将傅里叶红外光谱技术用于氟化过程的在线监测,通过低温多级冷凝方式收集挥发产物UF₆。氟化反应后熔盐中的铀质量分数降至2.5×10-3%以下,UF4的转化率高于99.9%,产物冷凝回收率达到90%以上。结果表明：红外光谱在线监测技术可用于熔盐体系铀氟化反应过程的监测,氟化挥发过程对模拟裂片元素,尤其是碱金属和稀土元素去污效果较好,去污因子为103~105。