动态连续电解还原制备四价铀的研究

研究了ＵＯ２（ＮＯ３）２－ＨＮＯ３－Ｎ３Ｈ５ＮＯ３－Ｈ２Ｏ体系中，用三级串联电解槽动态连续电解还原制备四价铀的方法，在确定的工艺条件下，当进料液Ｕ（ＶＩ）浓度为１８０ｇ／Ｌ，硝酸浓度为３．１４ｍｏｌ／Ｌ，肼浓度为０．２１０ｍｏｌ／Ｌ，加料速度为２００ｍＬ／ｈ时，可连续制备得到了四价铀浓度大于１５０ｇ／Ｌ的产品溶液。     

动态膜电解制备四价铀中电流效率的讨论

进行了不同电流密度（40～160 mA/cm²）下电解制备四价铀的研究。研究结果表明,采用动态膜电解制备四价铀,能在保证六价铀转化率的前提下维持较高的电流效率,最终保证了四价铀制备过程的高效率。但在电解过程后期（大部分六价铀已转化为四价铀）,若采用高电流密度,电流效率迅速下降,而采用低电流密度时仍能维持较高的电流效率。为进一步提高四价铀制备过程的电流效率,研究了程序控制电流密度阶梯减小的电解方式对电解过程后期的电流效率的影响。研究结果表明,与恒定电流密度电解方式相比,采用阶梯形减小电流密度的电解方式,可有效地提高电解过程的电流效率,有助于减少副反应的发生。     

电解还原制备U（IV）过程中的阳极材料腐蚀研究

用间歇电解还原法研究了在有机玻璃电解槽中阳极镀铂钛网在ＵＯ２（ＮＯ３）２－ＨＮＯ３－Ｎ２Ｈ５ＮＯ３－Ｈ２Ｏ体系中的耐腐蚀情况。研究结果表明：在无隔膜电解还原时，镀铂钛网上的Ｐｔ的腐蚀速率极低（〈２．５×１０＾－２μｍ／ａ），而在以阳离子交换膜作隔膜的电解还原中，镀铂钛网上的Ｐｔ有明显的腐蚀，其腐蚀速率为５．７μｍ／ａ。对这两种情况下Ｐｔ的腐蚀速率明显差别的原因进行了分析讨论。     

氧化亚铁硫杆菌与氧化硫硫杆菌在四价铀浸出中作用研究

采用广东某矿低品位铀矿石,在相同的培养条件下,研究了氧化亚铁硫杆菌与氧化硫硫杆菌对U4 的浸出作用。研究结果表明,在氧化亚铁硫杆菌作用下铀的浸出率比在氧化硫硫杆菌作用下高21.34%;氧化亚铁硫杆菌为UO2的氧化提供了高效氧化剂,而氧化硫硫杆菌则显著降低了浸矿体系的pH值,对UO22 的络合析出非常有利。因此,氧化亚铁硫杆菌与氧化硫硫杆菌对U4 的浸出具有互补作用。     

氯化锂熔盐中八氧化三铀电解还原基础研究

将氧化物乏燃料直接电解还原为粗金属的过程是目前以电解还原-电解精炼为特征的主流干法后处理流程的重要步骤。二氧化铀（UO₂）是乏燃料的最主要成分,将致密的UO₂芯块转化为八氧化三铀（U₃O₈）粉末后,再进行电化学还原能有效提高还原速率。因此,以U₃O₈为研究对象,开展其在氯化锂（LiCl）熔盐中的电解还原机理研究,对后处理干法流程的开发具有重要的现实意义。本文在650 ℃的LiCl熔盐中,采用循环伏安法和恒电位电解法,研究U₃O₈的电解还原行为;对电解后的样品,运用XRD、SEM等手段分析其组成和形貌,并推测相应的还原机理。     

铀和锆在镉中的分布

对Ｕ－１０Ｚｒ合金在４７５、５００℃下Ｕ、Ｚｒ在液态Ｃｄ中的分布状态进行了研究。用ＪＣＸＡ－７３３电子显微分析仪测定了金属Ｃｄ中Ｕ、Ｚｒ的浓度，采用元素特征Ｘ射线面扫描法分析了Ｕ、Ｚｒ在金属Ｃｄ中的分布状态。结果表明：Ｕ、Ｚｒ在金属Ｃｄ中分布是均匀的；溶解了Ｕ－１０Ｚｒ合金的金属Ｃｄ中存在少量微小的颗粒（析出物），此类析出物中含有金属Ｃｄ原料中已存在的杂质元素Ｋ。     

动态膜电解制备四价铀Ⅰ.装置建立及性能测试

以钛涂钌铱网为阳极、钛网为阴极,建立了动态膜电解制备四价铀装置,测试了该装置的性能,比较了使用国产膜和进口膜时的电解性能,同时还探讨了制备过程中各参数的变化。研究结果表明:该装置能在电流密度高达120mA/cm2的情况下稳定运行;隔膜采用贝斯特Nepem-417膜或旭化成Aciplex-F4112膜,对电解结果无显著差异;对于500mL铀质量浓度为199g/L的料液,仅采用72cm2的钛涂钌铱网为阳极、钛网作为阴极,电解180min,四价铀产率可达到93.1%;电解前后阴极料液中肼浓度从0.52mol/L下降为0.30mol/L,酸浓度从2.20mol/L下降为0.70mol/L,槽压在3～3.6V内变动,阴极电解液温度低于45℃(室温28℃)。     

用电解精炼法回收和纯化铀和环的研究：I.铀—锆合金芯块的直接…

采用直接溶解法，研究了时间、温度、搅拌与否及芯块表面积等参数对铀－锆合金在液态镉中的溶解影响。实验结果表明，在４００℃和５００℃、搅拌速度约为１５０ｒ／ｍｉｎ时，铀在液态镉中的溶解度分别为０．４ｇ和２．２ｇ；初始０．５ｈ，铀溶解速度分别为０．３２ｇ／ｃｍ＾２．ｈ和０．０５ｇ／ｃｍ＾２．ｈ．Ｕ－１０Ｚｒ合金芯块在液态镉中（液态镉与Ｕ－１０Ｚｒ芯块质量比约为７）直接溶解的合适条件为：溶解温度约４８０℃     

氧化石墨烯薄膜的自组装制备与伽玛射线辐照还原

通过改进的水浴自组装技术,制备出由氧化石墨烯纳米片组成的氧化石墨烯（Graphene oxide,GO）薄膜,对该薄膜进行γ射线辐照后采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射光谱（XRD）对辐照前后的薄膜进行表征,分析辐照对GO薄膜的改性作用。结果表明,辐照后GO薄膜的层间距由0．94nm减小到0．80nm,薄膜中GO纳米片的平均厚度从1．69nm减小到0．86nm,证明了γ射线对GO薄膜良好的还原效应,使GO纳米片的层间官能团减少并导致了层间距和厚度减小。本文还探讨了γ射线辐照对GO薄膜的还原机理。     

硝酸肼还原反萃取分离镎/钚的研究

镎的提取和分离是国际后处理领域重点关注的研究课题之一。在Purex流程中,硝酸肼常被用来作为亚硝酸的清扫剂,此外,由于硝酸肼对Np(VI)和Pu(IV)的氧化还原反应具有选择性,理论上可以利用其反应速率上的差异来实现镎与铀钚的分离。为探索硝酸肼分离镎/钚工艺提供可行性,本文采用单级萃取设备研究了硝酸肼还原反萃Np和Pu的过程。通过研究硝酸浓度、硝酸肼浓度和反应温度对还原反萃过程的影响,确定了Np(VI)和Pu(IV)反萃动力学方程和表现活化能。进一步通过动力学方程得出硝酸肼还原反萃Np(VI)和Pu(IV)的半反应时间,并对Np(VI)/Pu(IV)分离过程的工艺进行了初步探索。     

Corrosion behavior of ceramic structural materials in an electrolytic reduction process

The electrolytic reduction of spent oxide fuel involves the liberation of oxygen in a molten LiCl electrolyte, which results in a chemically aggressive environment that is too corrosive for typical alloying structural materials. Therefore, the choice of the optimum material for the processing equipment that handles molten salt is critical. We investigated the corrosion behaviors of CaO-stabilized ZrO₂ (CSZ) and mullite (Al₆Si₂O₁₃) at 650°C for 168 h in molten (1, 3) wt% Li₂O–LiCl. The as-received and tested specimens were examined by scanning electron microscopy/X-ray energy dispersive spectrometry and X-ray diffraction. CSZ showed a much better hot-corrosion resistance in the presence of Li₂O–LiCl molten salt than mullite. The surface corrosion layers of mullite consisted of LiAlSiO₄ in 1 wt% Li₂O–LiCl, and a LiAlO₂ phase appeared as the Li₂O concentration increased to 3 wt%. Furthermore, Li₂SiO₃ was the only corrosion product observed at 3 wt% Li₂O–LiCl. The surface corrosion layers of CSZ were composed mainly of tetragonal-ZrO₂ with partial monoclinic-ZrO₂ in 1 wt% Li₂O–LiCl, and a Li₂ZrO₃ phase appeared at 3 wt% Li₂O–LiCl. There was no corrosion product detached from the surface for those specimens. CSZ was beneficial for increasing the hot-corrosion resistance of the structural materials that handle high-temperature molten salts containing Li₂O.     

肼衍生物与Pu（IV）的氧化还原反应定量构效关系研究

钚是最重要的放射性核素之一,Pu(IV)与有机还原的的氧化还原反应一直是核燃料后处理研究的重点之一。通过肼衍生物结构与Pu(IV)还原速率之间构效关系的研究,获得其关键影响因素,为镎钚分离提供关键数据及研究方向指引。采用密度泛函B3LYP方法和6-311+(3d,3p)基组对11种肼衍生物进行了几何优化和能量计算,获得了其最稳定构型。并利用HyperChem软件包计算优化后的分子的疏水性参数等结构描述符。运用数学统计软件SPSS对相应的物理化学参数进行相关性分析及逐步回归分析,最终得到具有良好相关性的构效关系(Quantitative structure-activity relationships, QSAR)方程。方程表明,疏水性参数是影响肼衍生物对Pu(IV)还原速率的主要因素,且与Pu(IV)还原速率呈负相关。     

Thermogravimetric study of the kinetics of lithium titanate reduction by hydrogen

The lithium titanate powder was synthesized by gel-combustion route. The mechanism and the kinetics of hydrogen interaction with lithium titanate powder were studied using non-isothermal thermogravimetric technique. Lithium titanate underwent reduction in hydrogen atmosphere which led to the formation of oxygen deficient non-stoichiometric compound in lithium titanate. One-dimensional diffusion appeared to be the most probable reaction mechanism. The activation energy for reduction of lithium titanate under hydrogen atmosphere was found to be 27.4 kJ/mol/K. Structural changes after hydrogen reduction in lithium titanate were observed in X-ray diffraction analysis.     

聚丙烯核孔膜化学蚀刻工艺研究

探讨了蚀刻剂中重铬酸钾浓度、硫酸浓度及蚀刻温度、蚀刻时间等因素对聚丙烯膜基体蚀刻速率的影响；建立了基体蚀刻速率与重铬酸钾浓度，硫酸浓度、蚀刻温度的数学关联式；并选择一定的蚀刻条件对辐照过的聚丙烯膜进行蚀刻，得到了预期孔径的聚丙烯核孔膜。     

188Re-HEDP的制备研究

为了研制一种新型的骨转移疼痛缓解治疗剂－＾１８８Ｒｅ－ＨＥＤＰ,合成了配体ＨＥＤＰ,产率大于９０％,并用自制＾１８８Ｗ－＾１８８Ｒｅ发生器产生的＾１８８Ｒｅ标记ＨＥＤＰ。     

^188W—^188Re发生器的研制

采用国产层析用氧化铝为吸附剂研制了＾１８８Ｗ－＾１８８Ｒｅ发生器，以生理盐水为淋洗剂，在１０ｍＬ的收集体积内，＾１８８Ｒｅ的收率至少在三个月内可稳定在７０％－８０％（在衰变校正后）淋洗曲线的重现性很好，峰位置基本不变，得到的＾１８８Ｒｅ组分有极高的核纯度和放化纯度（〉９５％）且其中铝的含量，钨的漏穿都很低。     

过氧化氢湿法氧化 IRN78阴离子交换树脂的初步研究

使用过氧化氢湿法氧化技术对核级IRN78阴离子交换树脂进行了氧化降解初步研究。 研究中用硫酸对阴离子交换树脂体系pH值进行了调节,比较了催化剂Fe²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺/Cu²⁺混合催化剂对H₂O₂-阴离子交换树脂的催化效果。研究结果表明:使用混合催化剂Fe²⁺/Cu²⁺的摩尔数比为1∶2时湿法氧化IRN78阴离子交换树脂的催化效果优良,氧化降解率达到了99.7%,过氧化氢的利用率达到了 92.7%。实验结果表明过氧化氢湿法氧化技术对于 IRN78阴离子交换树脂有良好的氧化降解效果。