新型锕系元素硼酸盐结构研究综述

近几年来,一系列新的锕系元素(钍、铀、镎、钚、镅、锔)硼酸盐化合物由硼酸熔融反应制备得到。这些化合物具有异常复杂的晶体结构以及非常优越的物理性质。硼酸钍具有纯无机多孔阳离子框架结构而拥有显著的阴离子交换性能,并能够选择性地将放射性核废液中的放射性核素99 Tc几乎完全提取出来,且保持高度的稳定性;硼酸铀化合物具有非常复杂的拓扑结构,且大部分结晶于非中心对称空间群;硼酸镎化合物经常显示出镎的混合价态,其中包含一个三重价态共存于同个化合物中的罕见例子,从而提供了一个崭新的轻锕系元素废料储放形式;硼酸钚提供了新奇的三价锕系元素配位环境;硼酸镅与硼酸锔同时显示出与硼酸钚与硼酸镧的显著差异,从而衍生出新的镧锕分离及锕系内部分离方略。迄今为止,关于超钚元素化合物的晶体结构与化学键的研究屈指可数,该系统研究具有非常显著的意义并且具有十足的挑战性。对此类化合物的进一步认识极有可能促进新一代核废料储放形式的探究及核燃料循环工艺的发展,进而阻止锕系放射性废物在环境中的扩散。     

环境中的锕系元素

一、序言自从1945年在大气中进行核试验以来以及近代核动力工业的发展致使有一定数量的长寿命放射性元素进入生物界,其中较重要的锕系元素有铀、镎、钚、镅和锔。这些放射性元素中,就其释放的放射性活度、在生物界中的溶解度与迁移率即对人的潜在危险来说,最初裂变产物重要得多。然而,因锕系元素的物理半衰期与生物半衰期大多都较长,相对毒性高,这促使对环境中锕系元素的影响评价的迫切要求。要能公正地作出锕     

多齿羧酸配体与锕系元素的自组装研究进展北大核心CSCD

锕系元素的自组装是化学材料研究领域中的研究热点之一,其中锕系金属有机骨架材料(actinide metal organic frameworks, An-MOF)由于具备结构可调控、配位模式丰富以及功能多样性等优势而受到广泛关注,近年来在该方面取得了一系列重要进展。本文首先对国内外在An-MOF的合成和性能研究方面取得的进展进行简要综述,其次分别对本课题组在含铀和含钍两类金属有机骨架材料构筑方面的工作进行系统介绍,最后展望了锕系元素自组装的未来发展方向。     

用三烷基(C_6-C_8)氧磷(TRPO)从强放废液中萃取锕系、镧系元素的研究

本文研究了三烷基(C_6-C_8)氧膦(TRPO)对锕系、镧系元素及裂变产物的萃取行为;测得了铀、镎、钚、镅、锔等20余种离子在30％TRPO-煤油-硝酸溶液中的分配比以及部分离子的被萃络合物形式;测定了稀释剂、萃取剂浓度、温度、盐析剂等因素对TRPO萃取三价锕系和镧系元素的影响,为用TRPO萃取剂从强放废液中提取有用元素提供了基础数据。     

质谱在锕系配位化学研究中的应用

锕系配位化合物不仅是乏燃料后处理所涉及的重要物种,也是探究锕系元素性质对化合物结构特征与反应规律影响的重要模型,因此对于这类配合物体系开展研究是十分必要的。处于气相中的锕系配合物离子由于溶剂分子、伴阴离子等环境因素得到了有效的控制,它们的化学行为更准确地体现出锕系元素内在性质的影响。本文将对近五年来质谱方法在气相锕系配合物的制备、表征和反应机理研究方面所取得的主要研究成果进行介绍。     

混合氧化物燃料（MOX）

【欧洲核学会《核新闻网》2001年1月29日报道】MOX是通过“燃烧”反应堆乏燃料中存留的钚以提供能源和发电的一种途径。MOX提供了当前使用的新燃料的20%,并且这一比例仍在不断上升。MOX还提供了一种燃烧武器级钚以生产电力的方法。在每一座反应堆内,都有诸如铀-235等同位素的裂变,和由于主要是铀-238俘获中子而形成新的较重的同位素。反应堆内绝大部分燃料物质是铀-238。它能形成钚-239,并通过连续的中子俘获形成钚-240、钚-241和钚-242,以及其它的超铀或锕系同位素。(铀-235通过类似过程还形成了非常少量的钚-236和钚-238。)通常,随着…     

铀酰与多肽和蛋白质相互作用研究进展

随着核能事业的快速发展,人们越来越关注锕系核素对生态环境和生物体所造成的影响,其中锕系元素的生物毒理行为正成为核能基础研究热点之一。锕系阳离子与生物分子特别是多肽和蛋白质的相互作用研究对于理解其在生物体内转运、吸收和沉积等基本毒理学问题至关重要。铀作为核燃料循环中主要的锕系元素,其毒理学问题更具研究意义。本文综述了铀酰离子(UO2+2)在分子水平上与氨基酸、多肽和蛋白质之间相互作用机理的研究进展。分析了所形成配合物的配位模式、分子结构以及热力学数据等;评价了血浆蛋白对铀在人体内转运、吸收和沉积所起的作用;讨论了能特异性识别UO2+2的多肽和蛋白质的设计原理,对本领域今后的发展动向也进行了展望。     

用三烷基氧膦(TRPO)从高放废液中去除锕系元素——TRPO有机相中锕系元素的反萃

研究了含锕系元素的30％TRPO-煤油负载有机相在硝酸、草酸和碳酸钠溶液中的反萃行为,给出了钢系元素的反萃条件。5—6mol/1硝酸能有效地反萃镅和镧系元素,过高的硝酸浓度下体系形成三相。0.5mol/1草酸二次错流反萃可回收99％以上镎和钚。5％碳酸钠可反萃铀。3个分组之间交叉沾污很小。提出了TRPO从高放废液中去除锕系元素流程简图。     

钚在低碳钢包装容器腐蚀产物上的吸附行为研究进展

研究低碳钢材质容器腐蚀机理及其腐蚀产物对钚的吸附行为对评价放射性废物处置场地安全性具有重要意义。通过研究低碳钢包装容器在放射性废物处置库中的腐蚀行为以及腐蚀产物对钚的吸附行为研究，可为准确预测钚的迁移行为和处置库安全评价提供理论基础。本文综述了废物地质处置条件下包装容器材料可能的腐蚀机理，系统总结了腐蚀产物对钚的吸附行为、影响吸附的主要因素以及吸附机理等方面的国内外研究进展，为今后深入研究腐蚀产物对钚的吸附机理提供参考。     

钚在低碳钢包装容器腐蚀产物上的吸附行为研究进展

研究低碳钢材质容器腐蚀机理及其腐蚀产物对钚的吸附行为对评价放射性废物处置场地安全性具有重要意义。通过研究低碳钢包装容器在放射性废物处置库中的腐蚀行为以及腐蚀产物对钚的吸附行为研究，可为准确预测钚的迁移行为和处置库安全评价提供理论基础。本文综述了废物地质处置条件下包装容器材料可能的腐蚀机理，系统总结了腐蚀产物对钚的吸附行为、影响吸附的主要因素以及吸附机理等方面的国内外研究进展，为今后深入研究腐蚀产物对钚的吸附机理提供参考。     

锕系化合物多重化学键的理论研究

本文简要总结了我国化学工作者在锕系化合物量子化学研究上的若干结果.在此基础上,重点介绍了锕系元素多重化学键的相对论量子化学理论研究的进展,特别是本文作者对锕系元素与主族元素间形成的双键和叁键的理论研究工作.     

放射性同位素——钚促排药物3，4，3-LI-（1，2-HOPO）的关键中间体合成

钚在军工和核电等领域得到了广泛应用，它已成为一种重要的工业元素。钚具有很高的辐射和化学毒性，可对环境和人类构成危害。钚进入人体后，与体内有机成分结合成金属络合物，从而使机体内的物质丧失原有生理生化功能而导致病变。钚的放射性比铀强20万倍，化学毒性比铀强100万倍，即使mg量的钚也会对人体健康带来危害，导致肺癌和骨癌等。对于钚等锕系元素的内污染，螯合治疗是降低放射性核素引起的危险的最好方法。     

FIA快速测定乏燃料后处理工艺溶液中铀、钚、镎的方法及仪器研究(英文)

以流动注射分析(FIA)原理为基础,研制了测定铀、钚、镎的专用仪器;并建立了分别测定铀、钚、镎的三个快速分析方法。方法的灵敏度均为～1μg/ml,精密度好于4％;完成一次钚或镎的测定均需25min,测定一次铀仅需40s。仪器由接触放射性溶液的工作箱与不接触放射性溶液的控制箱组成,便于防护;用同步单柱塞泵进载液和显色剂,消除了基线的脉动;两套可供选择的流路分别用于测钚(或镎)和铀。在测钚或镎的流路中加入低压色谱柱,实现钚或镎的富集及与其他干扰元素的分离,在测铀的流路中,另加一个三通混合器,便于加缓冲液及掩蔽剂。测铀、钚、镎均以偶氮胂(Ⅲ)为显色剂。仪器与方法已用于实际样品分析。     

两种稀土产品中放射性核素分析研究

利用高纯锗γ谱仪对两个稀土产品氯化镧和氯化钇的样品进行能谱分析,研究经湿法冶炼工艺后的稀土产品中放射性核素的活度变化。结果表明,样品中存在天然放射性钍系和锕-铀系的核素,以及天然放射性核素138La和176Lu,但两个样品中所含的放射性核素不相同。氯化镧产品中锕-铀系和钍系核素放射性未达平衡,其主要子体224Ra和227Th的含量随时间发生明显变化,约60天达到平衡;而氯化钇产品没有这种现象。     

用三烷基氧膦(TRPO)从高放废液中去除锕系元素——TRPO流程模拟料液串级实验

用改进的TRPO流程进行了从动力堆核燃料后处理高放废液模拟料液中去除锕系元素的串级实验验证。流程中采用了模拟料液中镎的电解还原调价,以提高镎的去除效果。当料液酸度为1mol/L HNO_3时,经过几级萃取能有效地去除模拟料液中>99.9％的镅、钚,镎和铀。改进了早期采用的氨羧络合剂络合反萃锕系元素的流程,采用高酸、草酸和碳酸钠分别反萃Am RE,Np Pu和U,使锕系元素分成三组,各组之间的交叉沾污很小。裂片元素在流程中的行为分成三类,除稀土、钯、锆、钼等随锕系元素共萃外,其他裂片被部分萃取或不被萃取,流程中增加洗涤段可以改善这二类裂片元素的分离效果。文中给出了锕系元素和Tc在各级中的浓度剖面,也给出了它们和裂片元素在各物流中的分布。     

用三烷基氧膦(TRPO)从高放废液中去除锕系元素——TRPO流程模拟料液串级实验

用改进的TRPO流程进行了从动力堆核燃料后处理高放废液模拟料液中去除锕系元素的串级实验验证。流程中采用了模拟料液中镎的电解还原调价,以提高镎的去除效果。当料液酸度为1mol/L HNO_3时,经过几级萃取能有效地去除模拟料液中>99.9％的镅、钚,镎和铀。改进了早期采用的氨羧络合剂络合反萃锕系元素的流程,采用高酸、草酸和碳酸钠分别反萃Am RE,Np Pu和U,使锕系元素分成三组,各组之间的交叉沾污很小。裂片元素在流程中的行为分成三类,除稀土、钯、锆、钼等随锕系元素共萃外,其他裂片被部分萃取或不被萃取,流程中增加洗涤段可以改善这二类裂片元素的分离效果。文中给出了锕系元素和Tc在各级中的浓度剖面,也给出了它们和裂片元素在各物流中的分布。     

用三烷基氧膦(TRPO)从高放废液中去除锕系元素—TRPO流程模拟料液串级实验

用改进的TRPO流程进行了从动力堆乏燃料后处理高放废液模拟料液中去除锕系元素的串级实验验证。流程中采用了模拟料液中镎的电解还原调价,以提高镎的去除效果。当料液酸度为1mol/l HNO_3时,经过几级萃取能有效地去除模拟料液中>99.9％的镅、钚、镎、铀。改进了早期采用氨羧络合剂络合反萃锕系元素的流程,采用高酸、草酸和碳酸钠分别反萃Am+RE,Np+Pu和U,使锕系元素分成三组,它们之间的交叉沾污很小。裂片元素在流程中的行为分成三类,除稀土、钯、锆、钼随锕系元素共萃外,其他裂片被部分萃取或不被萃取。文中给出了锕系元素和Tc在各级中的浓度剖面,也给出了它们和裂片元素在各物流中的分布。     

多接收电感耦合等离子体质谱法精密测量铀基体中痕量钚同位素比值方法研究

准确测定经核燃料后处理得到的铀产品中的钚同位素比值，可大致判断铀的来源，这对防止核扩散、铀产品的质量控制具有重要意义。但核燃料后处理铀产品中钚的量非常低（小于1ng／g），精密测量其中痕量钚的同位素丰度比具有较大技术难度。     

日本原研开发出用于分离锕系元素的高性能萃取剂

【《日本原子能学会专刊》2000年第10期报道】日本原子能研究所成功开发出高效分离回收反应堆乏燃料中含有的锕系元素的新萃取剂。此种萃取剂不仅可应用于原子能领域,而且可应用于其他工业领域。乏燃料中作为燃料可回收利用的除了铀、钚之外,还含有裂变产物和锕系元素。通常可采用溶剂萃取法从其硝酸溶液中分离回收锕系元素、并对其进行处理处置、以减少放射性废物量,而用这次开发出的萃取剂可回收近100%的锕系元素。(如图所示,用传统的萃取法只能回收80%。)开发新萃取剂采用了分子设计法,有效运用理论和计算科学开发出了TODGA(四辛—3—…     

不平衡铀系和锕铀系的放射性活度计算

对自然界中存在的三个天然放射系——铀系,锕铀系和钍系进行放射性活度的计算,有助于我们认识这三个放射系的放射性活度的变化规律。作者曾对不平衡钍系的放射性活度进行过计算~([1]),其结果与哈恩的实测结果~([2])一致。啥恩对存放了不同时间的钍盐进行α测量以后发现,当钍盐存放4.6年时,总α放射性活度达到极大值,而作者的计算则表明,达到这个极大值的时间是4.54年。