超临界流体络合萃取镧系和锕系元素的研究进展

超临界流体络合萃取是1种可用于萃取金属离子的新型分离技术，它应用于乏燃料后处理和核废物处理中的最大优点是能大幅减少二次废物的产生。文章主要介绍超临界流体的特点、超临界流体络合萃取的基本原理及其影响因素，并对超临界流体络合萃取镧系和锕系元素的研究进展及其在乏燃料后处理工艺研究中的应用进行综述。     

高速逆流色谱法分离镧系和锕系元素的研究进展

在放射化学领域,镧系和锕系元素分离一直是研究热点之一。为实现燃耗分析,需要对溶解液中的镧系和锕系元素进行多组分的系统分离。常用的高压液相色谱法等由于处理量较小,无法满足分离要求。而液液萃取法具有较高的处理量,分离效率却较低。高速逆流色谱法(HSCCC)是一种新型的不需要固体载体的分离方法,它结合了液液萃取和分配色谱两者优点,已被广泛应用于生物活性物质的分离。其独特的优点在放化领域也引起了研究者们的注意。为此,本文介绍了高速逆流色谱的基本结构与原理特点,并就高速逆流色谱在镧系和锕系元素分离中的研究进展进行了综述,展望其在放化领域的应用前景。     

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。     

基于分子力场的镧系和锕系元素 分子动力学研究进展

简要概述了镧系和锕系元素关键种态的力场发展及其应用。早期主要采用非极化力场研究镧系和锕系离子的溶剂化结构,取得了与实验吻合较好的结果。近年来发展起来的极化力场因考虑了对极化效应的处理而可获得更精确的结果,并在镧系和锕系溶液动力学研究中得到了初步的应用。本文从水溶液动力学、f区元素萃取相关的配位动力学、环境与健康相关的动力学等三个方面简要总结了近年来部分在分子力场水平上研究镧系和锕系溶液动力学和生物无机化学的工作。     

高分子冠醚的离子结合性质及其应用——(Ⅲ)酚醛型高分子冠醚的性能及在盐酸介质中对铀(Ⅵ)的吸附和淋洗

高分子冠醚是具有选择性配位基的冠醚萃取剂的树脂化形式。这类树脂的离子结合性质与单体极其不同。可以有效地用于各种离子的分离。由E.Blasius合成的酚醛型树脂已用于碱金属、碱土金属、过渡元素、镧系和锕系元素的吸附性能和分离研究。我们用这类树脂作过铀的吸附和有害元素的分离工作,并得到了满意的结果。     

磷酸三异戊酯对U(Ⅵ)、Am(Ⅲ)的萃取性能研究

正由于磷酸三异戊酯(TiAP)的水溶性、萃取容量优于磷酸三丁酯(TBP),萃取锕系元素的性能与TBP相近,有望其应用于锕系元素的分离提取中。在某些分离工作中,铀(U)和镅(Am)是需要考虑的分离对象。为获得优化的分离条件,本工作研究了TiAP对U(Ⅵ)、Am(Ⅲ)的萃取性能。为获得TiAP萃取U的平衡时间,研究了接触时间对U(Ⅵ)萃取率的影响。向萃取离心管中定量加入~(238)U示踪剂、1mL 5mol/L HNO_3,然后加入等体积5 mol/L HNO_3预平衡后的33%TiAP-正十二烷,于25℃下振荡不同时间。离心     

小型高压离子交换装置及其在超钚元素分离中的应用

一、前言近十年来,应用高压离子交换技术分离镧系和锕系元素获得了显著成就。在高压离子交换技术中,由于采用粒度极细的树脂,大大提高了元素的分离效率,因而离子交换设备的尺寸可大大缩小,并在高压输液计量泵的配合下,加快了洗脱速度,缩     

功能离子液体在镧锕系离子萃取分离中的研究进展北大核心CSCD

离子液体因其独特的物化性质已成为溶剂萃取领域中绿色环保、极具应用前景的稀释剂。除了对萃取剂和萃合物有良好溶解性之外,离子液体萃取体系通过离子交换机理的协同作用,往往还展现出更优的萃取性能。而功能离子液体通常是在离子液体结构基础上进行化学修饰,使其兼具离子液体和螯合基团的双重功能,在萃取过程中不仅能用作稀释剂,还具有萃取作用。近十余年来,功能离子液体在放化分离领域已引起广泛关注。本文首先对离子液体和功能离子液体进行了简介,重点讨论其结构上的关联与区别;再以功能为导向,综述了功能离子液体在铀酰离子、钍离子、镧系和次锕系金属离子萃取分离方面的国内外研究现状,并对功能离子液体在镧锕萃取分离领域的未来研究趋势进行了展望。     

浊点萃取在锕系和镧系元素分离分析中的应用

浊点萃取（cloud point extraction, CPE）是一种安全环保同时兼具高富集系数和低成本的萃取方法,在分析化学中已经被广泛应用于金属离子分析等领域。锕系和镧系金属元素存在环境复杂,自身浓度相对较低,对其进行分离和分析一直是放射化学研究者所关注的问题。经过条件优化,CPE能够有选择性地分离和富集锕系和镧系金属元素。通过与多种技术联用,CPE能实现锕系和镧系元素的高灵敏度分析。本文在介绍浊点萃取机理的基础上,着重描述了不同萃取体系中各类萃取剂（β-二酮类、膦氧类、含氮类、含硫类）对于锕系和镧系元素的萃取效果,全面总结了其中使用的不同联用技术,同时简述了通过构筑超分子识别位点,修饰配体,使用不同表面活性剂及掩蔽剂等改良现有浊点萃取体系的尝试。最后,对浊点萃取在放射化学领域的应用进行了总结和展望。     

HBMPPT/TOPO/甲苯体系从硝酸介质中分离三价镅和镧系元素的研究

HBMPPT（4－苯甲酰基－2，4二氢－5－甲基－2－苯基－3H－吡唑硫酮－3）或TOPO（三正辛基氧化膦）的甲苯溶液，在HNO3介质中对三价镅 和镧系元素在所研究的pH范围内无明显的萃取能力，但当两者混合时，其协同效应可使该体系从镧系锕系混合溶液中有选择地萃取三价镅（pH3.5-4.5)，两者的分离系数达10－156，实验结果还显示，代表三价锕系元素的镅和各镧系元素与该体系的化学反应机理也有所不同。     

Recent achievements in the development of partitioning processes of minor actinides from nuclear wastes obtained in the frame of the NEWPART European programme (1996–1999)

Partitioning of long-lived minor actinides (americium and curium) from the nuclear wastes issuing the reprocessing of nuclear spent fuels, in order to transmute them into short-lived nuclides or to condition them into stable crystalline matrices, was the subject of intense research within the NEWPART research program of the European 4^th Frame Work Program, FWP (1996–1999). The target waste considered was the acidic raffinate (HAR) issuing the reprocessing of the used nuclear fuels by the PUREX process. A two step separation process based on liquid-liquid extraction was designed. The first step consists in the co-separation of the mixture of trivalent actinides and lanthanides from the HAR by extraction with a malonamide extractant (DIAMEX process), while the second step concerns the actinides(III)/lanthanides(III) group separation (SANEX process). Several DIAMEX and SANEX processes were developed and successfully tested with cold, spiked and genuine high active effluents. The research carried out also included basic and fundamental works in order to better understand the relationships between the structures of the extractants and their affinities for the target metal ions. The lecture highlighted both the basic and applied aspects of the research. This work will be pursued (PARTNEW program) within the 5^th FWP of the European Union during the period 2000–2003.     

铝合金化技术在乏燃料干法后处理中的应用研究进展

干法后处理在未来先进核燃料循环中将发挥关键作用。由美国开发的熔盐电精炼流程是目前最具应用前景的干法后处理流程之一,但是锕系元素(An)与镧系元素(Ln)的高效分离仍然是该流程目前亟待解决的关键科学与技术问题之一。研究表明,An与Ln形成铝合金时沉积电位差较大,采用固态铝电极电解有望实现An与Ln的有效分离,从而更好地服务于分离-嬗变策略。本文针对铝合金化技术在乏燃料干法后处理中的应用研究进展进行综合阐述,重点介绍铝合金化在熔盐电精炼中的应用研究,主要包括Ln和An的铝合金化行为、An和Ln的铝合金化分离等几个方面。     

Actinide recycling by pyro-process with metal fuel FBR for future nuclear fuel cycle system

Pyro-metallurgical technology is one of potential devices for future nuclear fuel cycle. Not only economic advantage but also environmental safety and strong resistance for proliferation are required for the fuel cycle. In order to satisfy the requirement, actinides recycling applicable to LWR and FBR cycles by pyro-process has been developed since more than ten years in CRIEPI. The main technology is electrorefining for U and Pu separation and reductive-extraction for TRU separation, which can be applied on oxide fuels through reduction process as well as metal fuels. The application of this technology on separation of TRU in HLLW through chlorination could contribute to the improvement of public acceptance on the geologic disposal.

The main achievements are summarized as follows:

• -|The elemental technologies, such as electrorefining, reductive extraction, injection casting and salt waste treatment and solidification, have been developed successfully with lots of experiments

• -|The fuel dissolution into molten salt and uranium recovery on solid cathode for electrorefining have been demonstrated by engineering scale facility in Argonne National Laboratory by using spent fuels and in CRIEPI by uranium tests.

• -|Single element tests, using actinides, showed the Li reduction to be technically feasible, remaining the subjects of technical feasibility on multi-elements system and on effective recycle of Li by electrolysis of Li₂O.

• -|Concerning on the treatment of HLLW for actinide separation, the conversion to chlorides through oxides has been also established through uranium tests.

• -|It is confirmed that more than 99% of TRU nuclides can be recovered from the high level liquid waste by TRU tests

• -|Through these studies, the process flow sheets for reprocessing of metal and oxide fuels and for partitioning of TRU separation have been established.

The subjects to be emphasized for further development are classified into three categories, that is, process development (demonstration), technology for engineering development, and supplemental technology.

The metal fuel FBR has a high potential for recycling actinides by integration with pyro-reprocessing. Alloys of U-Pu-Zr with minor actinides are investigated from points of fuel properties. The miscibility and other characteristics suggest that the maximum content up to ca. 5 wt% of minor actinides is allowable in the matrix. Nine pins of metal fuel including minor actinides are ready for irradiation at Phenix fast reactor.     

锕系元素的非寻常氧化态化学 Ⅰ.气相、固相和水溶液

锕系元素在化合物中通常表现出比镧系元素更丰富的变价和更强的成键能力。前锕系元素(锕至镅)拥有较丰富的氧化还原化学,它们在化学反应中可以失去全部或大部分价电子。后锕系元素(锔至铹)则主要以正三价存在于化合物中,表现出与镧系元素相似的化学性质。进一步拓宽锕系元素的氧化态、发展锕系元素的氧化还原化学一直是合成化学家追求的目标。本综述将首先对锕系元素的电子构型进行分析,并对"非寻常氧化态"进行界定。然后,介绍锕系元素的非寻常氧化态化学的发展历史与最新进展。作为系列综述的第一部分,将重点介绍气相、固相和水溶液中锕系元素的非寻常氧化态化学。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。     

镧系及锕系元素在离子液体中的电化学行为

乏燃料回收是核燃料循环的核心,对核安全和核能可持续发展具有重要的意义,其分为使用水溶液的湿法和不使用水溶液的干法处理。熔盐电解技术是乏燃料干法回收的重要方法之一,但其工艺温度往往在数百摄氏度,对设备和能耗要求都很高。离子液体具有电化学窗口宽、低熔点、低蒸汽压、热稳定性好等优点,有望替代高温熔盐用于乏燃料干法回收。本文概述了镧系元素和锕系元素在离子液体中电化学方面的研究状况,表明离子液体用于乏燃料干法回收是可行的,但需要更多的基础性研究。     

石墨炔基本性能及其在放射化学领域的应用

石墨炔作为一种新型的二维碳材料,自2010年首次合成后即得到了广泛的关注和研究。目前石墨炔在储能、催化、电化学、医药和吸附等领域已经展现出广阔的应用前景。石墨炔具有特殊三角孔洞结构和大π键特性,对不同离子具有选择性吸附潜力,在放射化学领域有着潜在的应用价值。之前的工作表明,石墨炔在镧锕分离、钍铀分离、锶铯分离中具有显著的效果。与此同时,锕系离子被石墨炔吸附后呈现单离子态。石墨炔的π体系与锕系单离子的5f电子之间发生强烈的键合作用。而5f电子的反馈作用对锕系离子的选择性分离至关重要。本文首先对石墨炔的合成、性质、应用进行简短的综述,进而对石墨炔在放射化学领域中的初步结果进行介绍,最后对石墨炔在放射化学领域的应用进行了展望。