关于锆、铪冶炼中放射卫生防护问题的探讨

锆与铪是高熔点稀有金属,是原子能工业中的重要材料。锆铪的矿物很多,工业上常用的矿物只有锆英石和斜锆石。锆英石分布广泛,锆含量高,所以,锆铪冶炼常以锆英石作原料。     

分离铪和锆的新方法

美国国家标准局已经发展了一种方法,它对测定铪基体物质中的锆特别有用。通常用化学方法分离铪和锆是非常困难的,现在用一种单级的阴离子方法就能够分离它们。为了分析,用一种强季胺阴离子交换树脂柱,并用稀(3.5%)硫酸作稀释液,就能达到分离的目的。经过分离含有铪和锆各100克的混合物之后,光谱化学分析表明,只包含有百万分之几的杂质。     

锆英石中微量铀、钍的测定方法研究

本文研究了锆英石中微量铀、钍的测定方法。D_(235)强碱性阴离子交换树脂在4 mol·L~(-1)盐酸介质中能完全吸附铀,而对锆、铪、钍、铁(Ⅱ)等离子的分配系数等于或近于零的性能使微量铀和锆得以有效地分离。采用钽试剂——氯仿萃取锆,使微量钍和锆分离。通过多次实验选择了铀、钍与锆的最佳分离条件,用于测定锆英石中微量铀、钍,获得了较为满意的结果。     

锆英石对模拟核素Ce~(4+)的固化能力

为研究锆英石对四价锕系核素的固化能力,利用Ce4+模拟四价锕系核素。以ZrO2、SiO2和CeO2粉体为原料设计了包容量为5%～20%(摩尔分数)的锆英石固化体配方,在1500℃下保温22h进行固化体的制备。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、红外光谱仪和激光拉曼探针对所制备固化体的物相、结构及微观形貌进行了分析。研究结果表明:在固化体中虽加入了5%～20%的CeO2,但主物相仍以锆英石物相为主,且均具有较高的结晶度,随着CeO2添加量的增加,固化体的无序程度略显增强。     

铪替代银-铟-镉合金控制棒价值分析

随着我国锆铪分离技术的突破,核级海绵铪已经实现了工业规模的生产,为国内核电厂使用铪作为控制棒材料奠定了物质基础。本文从控制棒价值及控制棒材料燃耗特性角度,分析天然铪(Hf)、硼化铪(HfB₂)、氢化铪(HfH_X)、氧化铪(HfO₂)4种材料替代银-铟-镉合金(AIC)控制棒的可行性,分析结果表明:从增加控制棒价值的角度,替代AIC的优先顺序为HfB₂>HfH₃>Hf;从工程应用角度,应用于国内主流核电厂时,替代AIC的首选铪材料为Hf。     

锆英石对三价锕系核素固化能力及抗γ射线辐照稳定性

为研究锆英石对三价锕系核素的固化效果及抗γ射线辐照稳定性,以Eu³⁺模拟三价锕系核素,ZrO₂、SiO₂和Eu₂O₃粉体为原料设计了包容量为25%～10%（摩尔分数）的锆英石固化体配方,在1500℃条件下保温22h进行固化体的制备,通过⁶⁰Co源γ射线辐照装置对固化体进行γ射线辐照实验。利用X射线衍射仪、激光拉曼光谱仪和扫描电子显微镜对所制备固化体及经γ射线辐照后固化体的物相、结构及微观形貌进行了分析。结果表明：固化体中虽加入了2.5%～10%的Eu₂O₃,但主物相仍以锆英石物相为主,均具有较高的结晶度,随着Eu₂O₃添加量的增加,变生程度略显增加;固化体经579.1kGy的γ射线辐照后主物相依然以锆英石物相为主,变生程度较辐照前略显增加,但依然具有较高的结晶度。     

萃取法研究铪离子与β-二酮的络合物及其在水溶液中的性质

分离性质极为相近的元素锆和铪时,常常使其生成络合物,使更能显出这些元素的特征。例如现在以广泛应用的离子交换法、萃取法等分离锆、铃时,均以它们的络合物为基础。锆及铃离子具有高的电荷和较小的半径,因此在水溶液中不仅有强烈的络合趋势,而且极易水解和聚合,使得锆、铪等在溶液中进行各种反应的历程变得复杂。近年来发表的一系列有关锆、     

锆英石陶瓷固化模拟放射性废物泥浆的初步研究

采用天然锆英石为固化基材,对模拟放射性废物泥浆的陶瓷固化进行了探索研究.借助失重-差示扫描量热法(TG-DSC)、X射线衍射法(XRD)等分析手段,研究了工艺因素对固化体结构性能的影响.实验结果表明:对于主要成分为Fe(OH)3胶体、钾、钠的硫酸盐和高锰酸盐的模拟废物,当废物掺量为10%、30%、50%时,在本工艺条件下,固化样品开始烧结温度分别为1140 ℃、1100 ℃、1100 ℃.ZrSiO4在1170 ℃开始分解,生成ZrO2晶体,在1240 ℃左右完全分解.烧结温度影响烧结体中主要物相.当烧结温度较低(＜1170 ℃)时,烧结体主要物相是锆英石(ZrSiO4)、Fe2O3和玻璃相;当烧结温度达到1240 ℃时,主要物相为ZrO2晶体、玻璃相和Fe2O3.由于废物的主要成分硫酸盐及Fe(OH)3在1100 ℃以上分解,对固化体的致密烧结产生了不利的影响,烧结体出现膨胀起泡现象,致密度较差,说明本工艺尚需进一步改善.     

离子束混合对锆氧化行为影响的研究

锆及其合金是核反应堆工程常用的结构材料。在高温空气或氧气环境中,锆材表面会生成以ZrO_2为主要成分的氧化膜。同时氧在膜下锆基体中大量溶解。前者导致锆材耗蚀,引起作为燃料元件包壳的锆材加速氧化的“自催化效应”;后者会对锆材力学性质产生不利影响。因此研究锆氧化的机理和抑制方法是一个具有理论和实际意义的课题。     

俄启动氧化铪商业生产

正【本刊2018年1月综合报道】俄罗斯国家原子能集团公司(Rosatom)2017年12月28日宣布,Chetepsky机械厂(CMP)已建成一座氧化铪商业生产设施,因此成为俄首个商业规模的氧化铪生产商,未来可使俄国内铪需求得到充分满足。这一成果也是俄原集团核燃料板块近年来的最大亮点之一。该厂使用的生产技术是独一无二的,涵盖了氧化铪生产的所有环节,从锆矿石处理和除     

用X光光学荧光法测定二氧化锆和锆合金中微量稀土元素Sm,Eu,Gd和Dy

本文叙述了用X光激发的光学荧光分析技术测定二氧化锆和锆合金中微量稀土元素Sm,Eu,Gd和Dy。将K_2CO_3,Sr(NO_3)_2,ZrO_2和WO_3按克分子比1∶2∶5∶3混合,于1000℃灼烧两小时生成组成为K_2O·2 SrO·5 ZrO_2·3 WO_3的四元氧化物磷光体。在X光照射下,磷光体中的稀土元素发出线状荧光光谱,记录此荧光强度以测定样品中稀土元素的含量。本文研究了磷光体制备和测量的适宜条件。在给定的条件下,标准曲线的测定下限能达到:Sm,Dy———0.15 ppm;Eu,Gd——0.3 ppm。     

铪试剂及控制棒中铪同位素丰度测定

本文描述用 CH_5质谱计表面电离源双带组件测定天然铪同位素丰度。铪的化学形态为过氯酸盐或硝酸盐。铪离子流收集均用电子倍增器,其测量精度(除~(174)Hf/~(176)Hf 比之外)在0.5%以内。此外,该结果还与用法拉第筒收集器的测量值进行了比较。     

ICP-AES法测定铀铌锆合金中的铌和锆

将铀铌锆合金试样用硝酸、过氧化氢和氢氟酸溶解,在JY-70Ⅱ改进型光电直读光谱仪上,用内标同步稀释法,快速、简便地测定了铀铌锆合金中的铌、锆含量.测量范围(质量分数)为铌,1%～10%;锆,0.33%～3.33%.其相对标准偏差分别为铌,优于3.2%;锆,优于2.5%.     

新型铪控制棒的研制

铪材具有良好的综合性能,是反应堆控制棒的首选材料.为了克服铪板辐照后的变形和力学性能下降等问题,增加控制棒的使用寿命,开展了新型控制棒组件的研制工作.在研制过程中,对铪材的化学成分、机械性能、腐蚀性能、物理性能等进行了试验研究,并进行了成品验证试验,证明此新型控制棒的设计和制造完全满足技术要求,具有良好的机械性能,能有效提高铪控制棒的使用寿命.     

反应堆控制棒铪板性能研究

铪材因其具有良好的综合性能,是反应堆控制棒的首选材料.在反应堆控制棒用铪材研制过程中,对化学成分、机械性能、腐蚀性能、物理性能等进行了试验研究.结果表明,铪材制造工艺合理,材料性能优良,满足控制棒材料的使用要求.     

锆合金在高温高压水中的腐蚀

本文介绍了国产锆-2、锆-4合金在温度大于300℃的水或蒸汽中的腐蚀——氧化与吸氢;认为两种合金耐氧化性能相似,在反应堆工质中使用,具有足够的耐蚀性。水中添加少量氢氧化锂(含锂1—2ppm)或硼酸(含硼800ppm),对合金腐蚀无明显影响。在高温水中,锆-4在腐蚀300天后的吸氢增重约为锆-2的1/3—1/2;而在341℃蒸汽中,锆-4减少吸氢的优越性并不明显。水中加氢增加了锆-4的吸氢速率,但并没有达到妨碍使用的程度。预生氧化膜不能改善合金的耐长期腐蚀性能。具有热流的锆合金管与不锈钢定位架接触处的隙缝会导致危险的局部腐蚀,但在中性水条件下,腐蚀深度很浅,并不影响锆合金的长期使用。     

过氧化钠熔融-电感耦合等离子体发射光谱法测定岩石矿物中高含量锆

针对岩石矿物中高含量锆难溶的特点,采用过氧化钠熔融、热水提取、离心分离、盐酸溶解、酒石酸保护等方法对样品进行前处理,选择Zr 343.823 nm为分析谱线,采用基体匹配法校正基体的干扰,使用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测定岩石矿物中的锆含量。得到的方法性能如下:检出限为22.8μg·g~(-1);精密度(Zr 3.46%,n=10)为2.1%;正确度为0.3%～5.6%;测定范围为0.003%～48%。该方法满足岩石矿物中锆含量分析质量控制要求。     

铀纯化循环中乙异羟肟酸净化锆的研究

为了考察Purex流程铀纯化循环采用乙异羟肟酸(AHA)纯化铀时锆的净化效果,进行了模拟2D槽萃取段和洗涤段条件下锆的单级分配实验以及模拟2D槽工艺的试管串级实验.单级实验结果表明,增大AHA浓度或降低洗涤酸度都有利于降低锆的分配比;对含铀体系,当磷酸二丁酯(HDBP)的浓度低于0.1 mol/L时,基本不影响锆的净化效果.在以0.2 mol/L AHA-0.5 mol/L HNO3为洗涤液,第8级进料、8级萃取、8级洗涤,流比(2DF/2DX/2DS)为1:0.48 :0.06工艺条件下进行了2次2D槽串级实验,结果表明,铀中锆的净化系数分别为3.2×104,4.3×104.     

铀氢锆燃料芯块的测氢装置

本文介绍了铀氢锆燃料中氢含量的测定装置及该装置的精密度测定,对不同的载气流量、提取温度及收集时间的影响分别作了测试研究。当载气流量在85—100ml/min,提取温度由900℃增至1550℃时最佳的收集时间可由30分钟减至18分钟;对氢含量为1.89wt%氢化锆参考标样的测定指出,六次测定的精密度优于±2%,测量误差为2%,氢的回收率达99.3%。测试应用表明本装置及其测试方法稳定且操作简单。     

铝热自蔓延还原氧化铪实验研究

本文采用化学分析、X射线衍射(XRD)与扫描电子显微镜(SEM)等手段和方法,对铝热自蔓延还原氧化铪方法进行实验研究。结果表明,在物料单位发热量大于3 000 kJ/kg的条件下,可实现氧化铪的直接还原,原料加入CaO后,产物的渣金分离效果明显。XRD分析结果表明,还原产物为Al_3Hf金属间化合物;SEM和能谱仪(EDS)分析结果表明,金属产物呈现片状,不规则线性排列,由Al_3Hf相区和Al相区组成;化学分析结果表明,金属产物中氧含量低至0.20%,铪含量高达41.20%。