U3Si2粉末氟化制备UF4工艺研究

在元件生产过程中，不合格的含铀物料种类多、存量大，为了提高铀的可利用率，满足日益增多燃料元件生产任务所需物料的稳定供给，需要进行铀回收。本实验研究了将U₃Si₂粉末先煅烧氧化制成U氧化物，再将U氧化物与固体氟化铵反应制备UF₄的干法工艺，通过研究氟化物加入量、反应温度、反应时间等因素对产品UF₄质量的影响，摸索出最佳工艺参数。实验结果表明，U₃Si₂粉末煅烧氧化后与固体氟化铵或氟化氢铵反应能制备出符合质量要求的UF₄产品，反应温度在500℃左右、保温时间4.5 h可将UF₄中的UO₂F₂含量降到较低水平。      

U(Ⅵ)在人体组织液中的形态模拟

铀的毒性与其体内形态密切相关,研究铀在人体组织液的形态有助于了解铀的人体毒理。本工作采用热力学平衡模拟方法研究U(Ⅵ)在人体组织液中的形态。建立了含多种金属离子和小分子配体组成的多相组织液热力学平衡模型,模拟研究了H₂OCO₃^2--PO₄^3-体系中UO₂²⁺的形态分布、组织液中UO₂²⁺的形态分布及总CO₃^2-次氮三酯酸（NTA）浓度对组织液中UO₂²⁺形态分布的影响。结果表明,在H₂O-CO₃^2--PO₄^3-体系中,当UO₂²⁺总浓度为1.5 μmol/L、pH>7.0时,UO₂²⁺主要以 [UO₂(CO₃)₃]^4-和[UO₂(CO₃)₂]^2-存在,pH<6.0时,主要以UO₂HPO₄和UO₂(H₂PO₄)₂存在;当UO₂²⁺浓度为0.15 mmol/L、pH>7.0时,UO₂²⁺仍以 [UO₂(CO₃)₃]^4-和[UO₂(CO₃)₂]^2-为主,pH3～6时,主要以固相(UO₂)₃（PO₄)₂出现。在组织液模型中,当UO₂²⁺总浓度为1.5 μmol/L、pH>7.0时,UO₂²⁺主要以 [UO₂(CO₃)₃]^4-、[UO₂(CO₃)₂]^2-和[UO₂Cit₂]^4-存在,pH<6.0时,主要以[UO₂Cit₂]^4-存在;当UO₂²⁺浓度为0.15 mmol/L、pH>7.0时,UO₂²⁺仍以 [UO₂(CO₃)₃]^4-、[UO₂(CO₃)₂]^2-和[UO₂(CO₃)₃]^4-存在,pH 3～6时,以固相(UO₂)₃（PO₄)₂为主。当UO₂²⁺浓度为1.5 μmol/L或0.15 mmol/L时,提高CO₃^2-浓度能改变UO₂²⁺在组织液中的形态分布：[UO₂(CO₃)₃]^4-含量升高,[UO₂(CO₃)₂]^2-和[UO₂Cit₂]^4-含量降低。NTA的加入改变了组织液中UO₂²⁺的形态分布,但并没产生UO₂²⁺的NTA螯合物形态。当UO₂²⁺浓度为1.5 μmol/L时,提高NTA浓度可使UO₂²⁺主要以[UO₂Cit₂]^4-存在;当UO₂²⁺浓度为0.15 mmol/L时,UO₂²⁺主要以[UO₂(CO₃)₂]^4-形式存在。     

钙钛锆石基组合矿物固溶铈的研究

以ZrSiO₄、CaCO₃、TiO₂、Al₂O₃、Ce₂C₆O₁₂•10H₂O为原料,采用固相反应工艺合成掺Ce钙钛锆石基钛酸盐组合矿物。利用XRD、BSE、EDS等分析方法,研究组合矿物的制备及其对Ce的固溶。结果表明：合成掺Ce钙钛锆石基钛酸盐组合矿物的较佳温度为1230℃;组合矿物的主要晶相为钙钛锆石固溶体,次要晶相是榍石和CaTiO₃的固溶体;CeO₂在组合矿物中的最大固溶量为21.39%;组合矿物固溶Ce⁴⁺的机制较复杂,Ce⁴⁺固溶在Ca²⁺位或Zr⁴⁺位,Al³⁺固溶在Ti⁴⁺位对Ce⁴⁺固溶在Ca²⁺位有电价补偿作用。     

铀酰离子印迹聚合物的合成及在分析中的应用

以UO₂²⁺为印迹离子,偶氮二异丁腈（AIBN）为引发剂,邻苯二酚-UO₂²⁺-4-乙烯基吡啶三元配合物为模板,与苯乙烯单体、交联剂二乙烯基苯在甲醇溶液中通过共聚反应制备了UO₂²⁺印迹聚合物微球。该印迹聚合物微球经6mol/LHCl处理后留下与铀酰离子大小相匹配的空穴,对水溶液中微量铀有富集作用,在pH＝5～7及吸附时间在20min以上时,该印迹聚合物微球对水溶液中微量铀的吸附率可达99%以上,且具有良好的选择性;HCl浓度在1.0mol/L以上,淋洗体积为聚合物体积的5倍以上,淋洗时间在20min以上时洗脱率可达99%以上。将其应用于卤水中微量铀的测定,与标准方法相比较,所得结果令人满意。     

玉米对Cs+的富集能力及Cs+对其抗氧化指标影响的研究

研究了玉米对不同浓度Cs⁺的富集差异,并探讨Cs⁺对玉米幼苗抗氧化指标的影响。结果表明：玉米幼苗中Cs⁺含量均与处理浓度和时间呈显著正相关,根是主要的富集器官,其次为茎;在20mmol/L处理28d后,根的Cs⁺含量分别是茎和叶的1.6和5.1倍;根、茎、叶Cs⁺含量分别是0.5mmol/L处理浓度的16.3、18.0和24.7倍。所有处理时期根、茎、叶转运系数和富集系数与处理时间呈显著正相关,均为茎的转运系数大于叶的转运系数,富集系数由高到低依次为根、茎、叶。对抗氧化生理指标的分析发现,随Cs⁺浓度的增加和处理时间的延长,玉米幼苗POD和CAT活性均表现为先应激性上升后下降的动态变化,丙二醛和过氧化氢含量均呈上升趋势,且与处理时间均呈显著正相关,这表明POD和CAT清除有害过氧化物的能力有限,高浓度时均受到一定程度的抑制,抗氧化体系在一定程度上被破坏。     

微波脱硝用于高加浓铀转型的研究(英文)

为了简化微波脱硝流程,硝酸铀酰在微波场中脱硝生成UO_3后进一步用微波加热,UO_3即发生相变生成单一形态的氧化物U_3O_8。相变时物料温升在2min内达200～300℃。通过输入功率可以控制相变温度。大约500℃时可得到U_3O_8,它不含残余的氮氧化物,其比表面积大于3m~2/g。用红外温度计及光纤温度计测量微波场中温度。针对设定的高加浓铀物料(90g(U)/L,4mol/LHNO_3和每批操作1.2L),研究了批式脱硝操作的工作曲线及工艺条件。     

絮凝-微滤组合工艺处理含钚废水

为了有效地应用絮凝沉淀与中空纤维膜微滤(CMF)组合工艺处理低放射性的含钚废水,对废水处理工艺中的关键运行条件进行了优化：硫酸亚铁的最佳加入量为ρ（Fe²⁺）=35～60 mg/L,出水pH控制在6.5～9.0,钚去除率大于99.9%。同时还对含U,Am的Pu废水处理实验条件进行了优化,建立了处理含铀、钚、镅的混合废水的实验工艺流程并进行了验证实验。结果表明,采用CMF工艺处理含铀、钚、镅的混合废水,单级处理的总α去除率达到99.87%。     

多孔氧化铝的制备及表征

采用两类不同制备方法,分别制备出多孔氧化铝薄膜和多孔粉末氧化铅。薄膜多孔氧化铝的制备是通过二次阳极氧化法来实现。经不同电压下的一次阳极氧化、二次阳极氧化以及相同电压下的时间单因素实验可知,制备薄膜氧化铝的最佳工艺条件为：二次阳极氧化时间,7h;氧化电压,40V。分别使用加热法、水热法、溶胶 凝胶法制备粉末多孔氧化铝,利用XRD、热分析、N₂吸附脱附和TEM对粉末多孔氧化铝进行表征。溶胶 凝胶法制备的粉末氧化铝比表面积最大,达到263m²/g,且具有较宽的孔径分布、较大的孔容。     

矿物材料对Sr2+、Cs+的竞争吸附性能与表征

采用间歇法研究了相同摩尔浓度Sr²⁺、Cs⁺溶液中,矿物材料对核素Sr²⁺、Cs⁺的竞争吸附性能,用XRD对吸附Cs⁺、Sr²⁺后的矿物材料进行了表征和分析。实验表明：NF、ZF、CA对Cs⁺、Sr²⁺的平衡吸附时间分别约为7、3和14d。ZF对Cs⁺、Sr²⁺的平衡吸附量最大,其次是NF,最后是CA。NF对Cs⁺的吸附具有明显的选择性,CA的选择性较差,ZF最差。ZF对Sr²⁺的去除率基本达100%,对Cs⁺的去除率达72%;NF对Cs⁺的去除率达66%,而对Sr²⁺的去除率仅为15%;CA对Sr²⁺的去除率达29%,而对Cs⁺的去除率仅为16%。矿物材料吸附Sr²⁺、Cs⁺后晶胞体积均变小,晶胞参数c亦变小,其它晶胞参数a、b、β变化不规则。     

HBTMPDTP对Pu(Ⅲ)的萃取行为研究

实验研究二(2，4，4-三甲基戊基)二硫代膦酸(HBTMPDTP)对Pu(Ⅲ)的萃取行为。考察了搅拌时间、平衡水相pH、水相不同盐分、萃取剂浓度以及温度等因素对萃取平衡的影响。给出了萃取反应方程式，并计算获得了萃取平衡常数、萃取反应焓和熵。通过与文献中所报道的HBTMPDTP对Am(Ⅲ)、Cm(Ⅲ)的萃取行为比较可知，HBTMPDTP萃取Pu³⁺、Am³⁺、Cm³⁺的能力依次为Pu³⁺＞Am³⁺＞Cm³⁺。      

Prediction model of ammonium uranyl carbonate calcination by microwave heating using incremental improved Back-Propagation neural network

The incremental improved Back-Propagation (BP) neural network prediction model was put forward, which was very useful in overcoming the problems, such as long testing cycle, high testing quantity, difficulty of optimization for process parameters, many training data probably were offered by the way of increment batch and the limitation of the system memory could make the training data infeasible, which existed in the process of calcinations for ammonium uranyl carbonate (AUC) by microwave heating. The prediction model of the nonlinear system was built, which could effectively predict the experiment of microwave calcining of AUC. The predicted results indicated that the contents of U and U⁴⁺ were increased with increasing of microwave power and irradiation time, and decreased with increasing of the material average depth.     

亚化学计量UO2-x燃料芯块的制备机理

亚化学计量UO_2-x芯块是一种设计新颖的特殊核反应堆用核燃料,很难采用传统压水堆超化学计量UO_2+x+U芯块工艺进行制造。本工作采用UO_2+x+U混合粉末为原料制备了UO_2-x芯块,研究了铀粉表面包覆处理方法、铀粉含量、成型压力、烧结气氛等工艺参数对芯块O/U比、烧结密度和微观结构的影响,探讨了UO_2-x环形芯块的亚化学计量形成机理。研究表明,当铀粉加入量（质量分数）分别为0、3%、6%时,芯块O/U比分别为2.010、1.991、1.982,平均晶粒尺寸分别为10、15、20μm;当铀粉加入量为50%时,O/U比为1.943,样品发生熔化。亚化学计量UO_2-x芯块必须在干燥惰性气氛中密封保存。     

TRPO流程中U的反萃：Ⅱ.（NH4）2CO3对U的反萃

研究了用 ５０ ｇ／ Ｌ（ Ｎ Ｈ４ ）２ Ｃ Ｏ３ 溶液从含 Ｕ 的 Ｔ Ｒ Ｐ Ｏ 相中反萃 Ｕ 的条件。测定了反萃平衡时间、相比、反萃次数、温度及有机相中 Ｕ 的质量浓度对反萃率的影响。用（ Ｎ Ｈ４）２ Ｃ Ｏ３ 反萃 Ｕ 比原流程的 Ｎａ２ Ｃ Ｏ３ 可减少 ２ 级,反萃液中不会析出（ Ｎ Ｈ４）２ Ｃ２ Ｏ４ 结晶。（ Ｎ Ｈ４）４［ Ｕ Ｏ２（ Ｃ Ｏ３）３ ］在加热转型时, Ｎ Ｈ＋４ 、 Ｃ Ｏ２－３ 及少量 Ｃ２ Ｏ２－４ 、 Ｎ Ｏ－３ 均可挥发除去。     

XPS/AES研究室温下铀基氮化层的表面氧化

采用俄歇电子能谱仪（AES）以及X射线电子能谱仪（XPS）原位研究了室温下铀基氮化层在纯O₂气氛中的初始氧化过程。原位氧化过程中U的AES微分谱以及U 4f、N 1s、O 1s谱的变化显示,U₂N_3+x氧化形成了UN_xO_y;AES深度剖析结果显示,经18 L以及120 L O₂曝露氧化层与氮化层界面处均出现N的富集,表面形成氧化层-富氮层-氮化层的三明治结构。富氮层U原子的AES微分谱中OPV混合峰的峰位远低于氮化层与氧化层,N 1s谱向低能侧移动, 表明富氮层主要成分为N/U比较氮化层更高的氮化物。推测U₂N_3+x的氧化基于O原子对N原子的置换,被置换出的N原子进入邻近晶格使N/U比增大并阻碍O原子向内的进一步扩散。     

铀同位素标准物质在核燃料系统实验室间比对中的应用

在核燃料系统分析检测实验室间比对活动中,首次开展铀同位素检测项目的设计、策划和实施,选取国家一级标准物质“八氧化三铀中铀同位素标准物质”作为分割样品对,分别采用Z比分数、标准物质测量结果的误差允许限(E)作为能力统计量,对实验室间铀同位素丰度的比对结果进行统计和分析,对测量结果有问题或不满意的情况进行分析和建议.通过首...     

Application of lattice constant measurements for stoichiometry determination in irradiated U-Pu mixed oxide fuels

A method is proposed for determining the oxygen/ metal ratio in mixed irradiated uranium-plutonium oxides. The method is based on a measurement of the lattice constants and on a standard thermal treatment which is used to obtain a tetravalent state of uranium and plutonium. The effects of irradiation and of the solution of solid fission products in the matrix, the variation in plutonium concentration, and influence of these factors on stoichiometry are discussed on the basis of the results of simulated experiments in which the state after irradiation of oxide fuels is computed, together with the concentrations of the fission products.

For a given burn-up τ the oxygen/metal ratio of the matrix O/U + Pu + FP, which has a considerable influence on the physical properties of the fuel, is obtained by direct measurement of the ratio O/U + Pu and correcting this value for the effect of soluble fission products using the equation: O/U + Pu + F.P. = 3/(3− τ) [(1− τ)O/U + Pu] + [2/3 τ·1.75].     

ICP-MS法测定铀中的痕量锆

采用TTA/二甲苯苯取分离和ICP-MS法测定了U3O8中痕量杂质元素Zr的含量。样品转化为硝酸铀酰后，先采用TTA/二甲苯在4mol/L HNO3条件下萃取，使Zr与铀基体分离，然后将有机相稀释10倍后用8 mol/HNO3反萃，反萃液再稀释10倍后直接用ICP-MS法测量。U3O8成分分析标准物质（GBW04205）的分析结果与推荐值吻合。     

微波法检测造纸原料热水抽提物

为了更快捷地对造纸原料热水抽提物进行检测，本研究用微波加热方法代替水浴加热。考察了功率和时间两个因素对造纸原料热水抽提率的影响。结果表明，对2g稻草粉末做热水抽提物检测时，采用微波辐射5min，辐射功率用400～600W，可获得与传统恒温水浴180min反应相同的检测效果。经重复实验，微波法大幅提高了检测效率，并且具有一定的可重复性。     

某核燃料研制中心放射性气溶胶中铀氧化物成分比例分析

对某核燃料研制中心放射性气溶胶中铀氧化物成分进行了分析,得出气溶胶中铀氧化物主要为U3O8、UO2,二者占该研制中心大厅气溶胶中U总量的92％,同时提出了一点辐射防护方面的建议。     

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。