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。     

基于离子液体萃取体系宏观超分子组装的锶分离北大核心CSCD

Sr的分离在放射性资源的回收利用领域有着重要意义。离子液体萃取Sr的体系得到了极大的拓展,但是很难实现Sr、Cs之间的完全分离。放射性废液的问题也关系着离子液体体系在乏燃料后处理领域的应用。本工作研究了Sr在离子液体萃取体系中的界面宏观超分子组装,并开展了其在锶铯分离领域的应用基础研究。首先发现并研究了Sr^(2+)在离子液体萃取体系中界面上的宏观超分子组装(MSA)行为,可实现宏观超分子组装的离子液体为C_(n) OHmimNTf_(2)(n=2、3),萃取剂为正辛基苯基-N,N-二异丁基胺基甲酰基甲基氧化膦(CMPO)和N,N,N′,N′-四辛基-3-氧戊二酰胺(TODGA)。通过质谱、核磁、红外、理论计算等方法分析了Sr宏观超分子组装体(Sr-MSA)的结构,提出了形成Sr-MSA过程的三级组装机理,即Sr^(2+)与CMPO配体形成配合物并与C_(2)OHmim^(+)发生阳离子交换,进入离子液体相;配合物通过相互间的静电吸引、氢键、疏水作用、长碳链等非共价作用形成纳米尺度组装体,并可生长至介观;介观组装体逐渐转移至界面并进一步生长至宏观尺度的中间体;多个宏观中间体在Marangoni效应产生的界面牵引作用下发生MSA,最终组装为单个Sr-MSA。最后,开发了Sr的选择性分离方法,成功实现了水溶液中Sr^(2+)的一步法选择性提取和固化。形成的Sr-MSA可用镊子夹出从而简单实现Sr^(2+)从水溶液中的选择性分离。该法在高酸度环境下仍可适用,在高酸度场景如乏燃料后处理中有潜在应用价值。     

第二届IAEA长寿命超铀锕系元素和裂变产物的地球化学研究协调会

由国际原子能机构(IAEA)主办的第二届长寿命超铀锕系元素和裂变产物的地球化学研究协调会于1990年6月25日至29日在联邦德国幕尼黑技术大学放射化学研究所召开。参加会议的成员是该研究计划的协议和合同的持有者,联邦德国、英国、波兰、中国、日本、美国的代表,国际原子能机构核循环和废物管理处的科学秘书和同位素水文处的科学秘书参加了会议,缺席的加拿大和澳大利亚代表向会议提交了研究论文。     

铀酰配位介导咔唑三羧酸超分子组装体的结构演变北大核心CSCD

作为一类典型的金属-有机框架材料(MOFs),基于锕系金属节点的MOFs具有其独特的锕系-配体键合方式。然而,这些配位相互作用如何参与并影响有机配体的晶格组装过程仍有待研究。在本工作中,以咔唑三羧酸有机配体与铀酰离子的配位组装为例,通过控制合成条件详细研究了铀酰配位作用对咔唑三羧酸配体晶格组装过程的调控。单晶结构分析表明,随着铀酰金属节点的引入,咔唑三羧酸超分子组装体实现了从氢键-有机网络结构向金属-有机网络结构的逐级演变。在这一调控过程中,不同咔唑三羧酸间的连接方式由羧基氢键对逐渐被铀酰配位作用取代,二维网络结构也从六重穿插非平面网络转变为平面超分子网络和金属-有机配位网络。相关转变过程主要表现在羧基不断参与铀酰中心的配位作用,这一过程也得到了红外光谱的证实。通过本工作的开展,成功揭示了铀酰-配体配位作用调控无机-有机多孔材料合成的分子机制及相关材料结构演变的详细过程。     

离子液体中电沉积锕系元素的研究现状北大核心CSCD

在核燃料的干法后处理中,高温熔融盐具有腐蚀性强、能耗大等缺点,而离子液体作为一种低温熔融有机盐,具有熔点低、离子电导率高、电化学窗口宽等优点,被用于回收核燃料中的锕系元素。介绍了离子液体组成、分类及特点,综述了锕系元素(钍、铀、镎、钚、镅)在第一代和第二代离子液体中的电化学行为,总结了离子液体中电沉积锕系元素存在的问题,并展望了该领域重点研究方向。     

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。     

水合稀土磷酸盐的热行为及其相变产物的化学稳定性北大核心CSCD

水合稀土磷酸盐(LnPO_(4)·n H_(2)O)对锕系核素选择性高、载荷量大,易在酸性溶液中制备,是沉淀-富集高放废液中锕系核素的理想材料之一。本工作利用沉淀法制备水合稀土磷酸盐(LnPO_(4)·0_(6)67H_(2)O,Ln=La、Eu、Gd),研究了LnPO_(4)·0_(6)67H_(2)O的热行为及其相变产物的化学稳定性。结果表明,LnPO_(4)·0_(6)67H_(2)O结构稳定性和脱水吸附可逆性良好,其晶型转变过程为LnPO_(4)·0_(6)67H_(2)O 25-80℃LnPO_(4)·0.5H_(2)O 80-240℃LnPO_(4)661-935℃独居石;LnPO_(4)·0_(6)67H_(2)O及其相变产物具有优异的化学稳定性,在溶液(pH=3/7、T=90/150℃)浸出28 d后归一化浸出率LR Ln为10^(-7)~10^(-4)g/(m^(2)·d);热处理可提高水合稀土磷酸盐的化学稳定性,GdPO_(4)·0_(6)67H_(2)O及其相变产物的化学稳定性顺序为GdPO_(4)·0_(6)67H_(2)O<脱水相(GdPO_(4)·n H_(2)O)<钆独居石,pH值对稀土磷酸盐化学稳定性的影响大于温度对其的影响。     

多孔金属膦酸盐及其在轻锕系元素分离领域的应用北大核心CSCD

轻锕系元素的分离在核工业、环境放射化学、核取证等领域均具有举足轻重的地位。固相萃取法是分离轻锕系元素的主要方法之一,其核心在于选择吸附性能优异且物化稳定性优良的吸附剂。多孔金属膦酸盐是由金属中心和有机膦酸配体结合形成的一类无机-有机杂化材料,它们不仅具备比表面积高、活性位点丰富、物化稳定性好等优点,而且膦酸基团对轻锕系元素优异的结合能力赋予其良好的吸附性能,因此有望用作轻锕系元素的吸附剂。本文综述了多孔金属膦酸盐的合成途径与结构,重点关注了此类材料在轻锕系元素分离领域的应用进展,包括金属膦酸盐对轻锕系元素的吸附性能、吸附机理、材料稳定性与实用化处理方法等方面,并对该领域的发展进行了展望。     

一种烧毁锕系元素和长寿命裂变产物的方法

一、核能与环境污染随着世界经济的高度发展,各国对能源的要求也愈加迫切。核能是重要的能源,战后核能发展异常迅速,目前它已成为人类能源的重要组成部分。据估计,到本世纪末,世界核电总量将到505Gw(e),约占世界总发电量的20%。专家们认为,至下世纪中叶,核电仍然是人类所需能源的重要来源。由于核电产生的乏燃料中含有多达30余种放射性裂变产物元素(F.P.)和多种     

电镀法制备裂变电离室电极铀膜北大核心CSCD

裂变电离室电极镀铀(235 U)的均匀性、镀膜厚度和结合力是影响中子探测器灵敏度等性能关键所在,以无水乙醇为电镀液,铂丝为阳极,通过考察阴极镀件(铝管)处理工艺、pH值、电流密度、电镀时间和镀液中U(Ⅵ)初始浓度对电镀效率及镀膜的影响,进而确定了电镀铀的最佳工艺参数。研究结果表明,当电流密度为6.50 mA/cm^(2)、电镀时间为30 min、pH=2.6、极间距为12 mm、镀液中U(Ⅵ)初始质量浓度为1.96 mg/mL时,电镀效率约达92.4%,镀膜厚度可达2.26 mg/cm^(2)。采用X射线光电子能谱(XPS)和扫描电镜(SEM-EDS)等对镀层进行了表征。XPS表明U以六价态的UO_(2)+2聚合物和四价态的二氧化铀(UO_(2))形式存在,且纯度较高。SEM显示镀层表面平整、致密。划痕法测试结果表明,镀层结合力一般。     

离子交换在分离锕系元素、镧系元素和裂变产物方面的应用

【荷兰《湿法冶金》1979年10月号报道】在普通的后处理操作过程中,只回收U、Np和Pu,而三价的锕系元素与稀土元素则进入高放废物。根据某些考虑,希望从这些废物中提取(α放射性)锕系元素,     

萃取过程中微观到宏观的多尺度超分子组装——离子液体的特异性功能北大核心CSCD

液-液萃取体系中萃取剂和萃合物可能具有表面活性,从而形成多种超分子组装体如囊泡、胶束等。这些超分子组装过程通常均局限于微观或介观尺度,针对萃取体系界面的研究也主要集中在微观和介观尺度。最近,本课题组发现萃取体系界面形成宏观超分子组装(MSA)新现象。通过MSA体系可以从宏观尺度分析萃取过程的界面行为。MSA过程发生在离子液体萃取体系,为研究离子液体体系中复杂的超分子作用提供了新思路。本文主要围绕萃取过程中微观到宏观的不同尺度超分子组装行为进行评述。首先总结了萃取体系中的微观界面性质和离子交换行为。进一步地,对萃取体系中介观尺度的超分子组装进行了分析总结。最后,重点介绍了离子液体萃取体系界面上MSA过程的机理及其分离应用。一方面,该过程提供了新的萃取分离方法;另一方面,离子液体体系界面在MSA过程中呈现出持续的Marangoni效应,为MSA领域的一个重要科学问题即持续推动力问题的解决,提供了新的途径。     

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。     

镅的化学氧化及电化学氧化研究进展北大核心CSCD

三价锕系/镧系元素(Am^(3+)/Ln^(3+))的分离是开发先进核燃料循环以实现核能可持续应用的关键。由于二者在水溶液中的化学行为相似,通过液-液萃取来实现二者的有效分离仍然面临挑战。镅的氧化分离作为替代方法因其高效率和大的改进空间而受到越来越多的关注。由于Am(Ⅳ/Ⅲ)电对的氧化电势高,使得高价态镅制备困难,并且新生成的高价态镅具有强氧化性,需要调控其种态以避免被溶液中存在的还原性物质还原。因此,研究Am的氧化分离途径需要解决两个问题:(1)降低Am的氧化电势,实现在较温和条件下的选择性氧化;(2)稳定高价态Am并及时进行分离。本文综述了近年来面向镧锕分离的Am的化学氧化和电化学氧化研究进展。在Am的化学氧化中,高碘酸铜(Ⅲ)表现出比铋酸盐和过硫酸盐更高的活性和氧化效率。在Am的电化学氧化中,通过选择合适的配体对电极进行修饰,可显著降低Am(Ⅳ/Ⅲ)的氧化电势,避开电解水等影响电化学氧化效率的副反应。这些新的认识为镧锕分离提供了新的思路,也提出了对深入理解微观机制的需求。     

0.57 MeV、1.0 MeV和1.5 MeV单能中子诱发235U裂变的产物产额绝对测量北大核心CSCD

235U的裂变产物产额是核能应用和核物理研究中的重要基础数据。本工作应用高纯锗γ能谱法绝对测量了0.57、1.0 MeV和1.5 MeV中子诱发235U裂变的各能量点30个质量链的产额数据。样品的裂变率通过双裂变室监测,并利用蒙特卡罗(MCNP)模拟了辐照时样品的中子能谱,结果与国际上相应能量点数据在实验不确定度范围内吻合。本工作得到的产额数据澄清了原有数据最高16%的差异并将数据精度从国际上原有数据精度5%~7%提高到3%~5%。     

《核化学与放射化学》2022年征订启事北大核心CSCD

《核化学与放射化学》,1979年创刊,由中国核学会核化学与放射化学分会主办,是原子能技术类核心期刊。本刊的宗旨是为核化学与放射化学科学技术领域提供一个学术交流、成果推广的园地,以促进核化学与放射化学学科的发展。主要报道核化学与放射化学基础研究、放化工艺研究、辐射化学、同位素化学及有关分离分析方法的科研成果,适当报道国内外核化学与放射化学的新成就.     

锕系元素的非寻常氧化态化学Ⅱ.分子配合物

近年来,结构明确的非寻常氧化态的锕系元素分子配合物的合成取得了一系列重大进展:比如二价钍、铀、镎、钚分子配合物的首度合成,以及四价锫分子配合物单晶结构的首次报道。对这一领域进行总结与展望恰当其时。作为系列综述的第二部分,本文将首先对锕系元素的“非寻常氧化态”进行界定,然后着重介绍非寻常氧化态的锕系元素分子配合物的合成与表征。在总结文献的基础上,将归纳这一领域研究的特点与难点,阐述其对于锕系元素基础理论与核科学发展的重大意义,并对其未来发展做出展望。     

裂变产物中锆-95的亚化学计量测定法

本文介绍一种新的放化测定裂变产物中~(95)Zr的方法,即用亚化学计量的1-苯基-3-甲基-4-苯甲酰基吡唑酮-5(PMBP)萃取分离~(95)Zr并测量其放射性,此法避免了化学回收率的测定,简捷易行。测定结果的相对标准偏差为±1.6％。     

NORM照射与废物管理策略探讨北大核心CSCD

由于数量巨大且其所含主要核素半衰期极长,天然放射性物质(NORM)矿产资源开发利用过程中产生的废物管理问题正日益受到国内外广泛关注。本文通过调研NORM照射和我国NORM废物管理的现状及存在问题,分析认为我国NORM废物管理中诸多问题的主要成因是责任主体不明、处置技术研发基础薄弱等,在此基础上提出构建以监管主导的管理体系、建立国家NORM废物清单、加快研究风险评估方法、开发废物处置示范工程等建议,以推进NORM废物的及时安全、妥善处置。