甲酸铈煅烧制备二氧化铈北大核心CSCD

以硝酸亚铈与甲酸反应后的甲酸铈为煅烧原料,在不同条件下煅烧后进行表征,分析煅烧产物的粒径、比表面积、形貌、碳含量、氮含量和氧与铈原子比(简称O/Ce比)。结果表明,煅烧后的颗粒粒径和形貌与煅烧前的颗粒粒径和形貌有关。16 mol/L甲酸与硝酸亚铈反应制备的甲酸铈颗粒煅烧前为棒状结构的团聚体,煅烧后形貌不变,粒径稍有减少,在煅烧温度高于700℃时产生大量粒径小于0.100μm细颗粒;而20 mol/L甲酸与硝酸亚铈反应制备的甲酸铈颗粒煅烧前为接近球体的团聚体,煅烧后形貌不变,但煅烧后即产生大量粒径小于0.100μm细颗粒。比表面积的降低是由孔结构减少引起的,随着煅烧温度的升高,晶体结构重新排列,晶格内缺陷减少,造成孔结构不断减少。煅烧后颗粒的碳含量和氮含量主要与煅烧温度有关,升高煅烧温度能有效降低碳含量和氮含量,而煅烧时间对碳含量和氮含量的影响较小。二氧化铈的晶体结构稳定,O/Ce比基本上维持在2.000±0.010之间。两种甲酸铈的煅烧工艺均选择煅烧温度为700℃,煅烧时间为1 h,煅烧时需要通入足量空气或氧气。     

草酸铈成核和晶体生长动力学

为研究草酸盐沉淀动力学,本研究用草酸铈代替草酸钚对成核和晶体生长动力学进行了研究,并提出了一种在测定成核动力学时确定稀释倍数的有效方法。在25～50℃时,在硝酸铈浓度为0.030～0.400 mol/L、草酸浓度为0.250～0.800 mol/L、母液草酸浓度0.100 mol/L的条件下,分别研究了草酸铈成核和晶体生长动力学方程。结果表明:成核时稀释倍数对成核速率的测量影响很大,定义的稀释过饱和比S_n值为1.65时得到的稀释倍数最佳。草酸铈成核过程可分为均相成核和异相成核,成核速率方程可表示为:R_N=A_N0·exp[-E_a/RT]·exp[-B_N/(ln S)²],其中均相成核时:A_N0=3.86×10³⁰/(m³·s),E_a=67.4 kJ/mol,B_N=55.3;异相成核时:A_N0=3.10×10²⁰     

自然界铀同位素分馏研究进展及展望北大核心CSCD

铀是自然界中天然存在的最重的放射性元素,其在地壳中广泛分布。随着质谱测量铀同位素比的技术精度的提高,人们逐渐认识到自然环境中铀同位素也具有分馏作用。本文主要对近年来有关铀同位素分馏的研究成果进行了综述,介绍了自然界中铀的地球化学行为和铀同位素的分析方法。自然界铀同位素分馏与核体积效应有关,核体积效应导致重铀同位素更倾向于富集在还原物相当中,U(Ⅵ)还原为U(Ⅳ)的δ^(238) U(δ^(238) U为研究样品同位素组成相对于标准物质的千分偏差)变化达到了1.0‰以上。铀同位素组成对氧化-还原环境较敏感的特性揭示了铀在氧化还原交换反应中的同位素分馏机理,形成于不同氧化-还原环境的铀矿床的δ^(238) U存在明显的差异,实验研究表明生物还原作用引起的铀同位素分馏程度更大。因此,铀同位素分馏在反演铀矿成矿环境以及地浸采铀矿山等放射性污染区域的核素迁移转化机理与环境修复的研究中具有重要的示踪作用。最后,提出了铀同位素分馏研究进一步的发展方向,以及在地浸采铀矿山地下水环境修复和其它地球科学领域的应用前景。     

冠醚萃取铀、钚、镅和铈的研究

本工作研究了二苯并—18—冠—6(DB 18 C 6)从硝酸介质中萃取铀、钚等元素的行为。纯硝酸溶液中萃取铀、钚的分配比很小,但当水相存在硝酸盐(例如NH_4NO_3)时,由于盐析效应,Pu(Ⅳ)、U(Ⅳ)和U(Ⅵ)的分配比均有很大增加。本文较系统地研究了DB 18 C 6作萃取剂时,水相酸度、DB 18 C6浓度、盐的种类及浓度对萃取的影响;求得在Pu的萃合物中溶剂化数为2。此外还比较了几种冠醚的萃取行为,发现苯并和其它二苯并冠醚对铀、钚、镅的萃取行为类似于DE 18 C6,也有盐析效应,二环已基—18—冠—6能从纯硝酸溶液中很好地萃取铀和钚。     

海水提铀技术最新研究进展北大核心CSCD

天然铀是保障国家核能持续稳定发展的重要物质基础。海洋蕴含有丰富的天然铀资源,从海水中提取铀,对于补充完善我国铀供应体系,实现天然铀供应自主化具有重要战略意义和经济意义。本文综述了近年来海水提铀技术研究方向的最新进展。主要总结了国内外海水提铀吸附材料、海试试验等研究结果,并对未来海水提铀工程化发展进行了展望。     

常量铀钚的硝酸溶液中微量草酸的分析

草酸对铬酸钾氧化甲基红的褪色反应有显著催化作用,基于单纯硝酸草酸体系中微量草酸的测定方法,进一步考察Mn²⁺、UO²⁺₂和Pu⁴⁺对草酸测定的影响,并通过H柱消除体系中金属离子的干扰,考察了金属离子去除情况下分析方法的加标回收率和精密度。结果表明:草酸浓度在0～10.00μmol/L的范围内遵循比尔定律,线性回归方程为:1/ΔA=0.163 8c(H₂C₂O₄)+0.837 2,相关系数r=0.999 9。方法应用于实际样品的测定,加标回收率在101%～102%之间,检出限为0.07μmol/L,相对标准偏差约0.76%～1.37%(n=5),满足常量铀钚的硝酸溶液中微量草酸的分析需求。     

氧化石墨烯复合材料对铀的吸附研究进展北大核心CSCD

氧化石墨烯因其优异的吸附性能在放射性废水处理领域受到了重点关注,通过功能化改性可以进一步提升氧化石墨烯的吸附性能。本文首先介绍了氧化石墨烯对铀的吸附性能和吸附机理。然后根据改性方法的不同将氧化石墨烯复合材料分为共价键功能化改性材料和非共价键功能化复合材料。综合比较了共价键功能化改性材料和非共价键功能化复合材料对铀的吸附性能及分离回收能力,指出这两种改性方法的联合有望成为氧化石墨烯复合吸附材料未来的重点研究方向。     

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。     

CCl_(4)和HCl气体氯化铀氧化物北大核心CSCD

分别以CCl_(4)和HCl气体作为氯化试剂,进行了铀氧化物(主要为U_(3)O_(8))的氯化机理和各影响因素研究。以CCl_(4)为氯化试剂对U_(3)O_(8)粉末进行氯化,通过热重分析研究了氯化反应过程的机理及动力学行为,氯化产物主要为UCl_(4)。同时研究了CCl_(4)对不同种类和形态铀氧化物的氯化,UO_(2)芯块由于结构致密很难进行氯化,UO_(2)粉末和UO_(3)粉末很容易被CCl_(4)氯化,产物分别为UCl_(4)和UCl_(6)。以HCl气体为氯化试剂对LiCl-KCl熔盐中的U_(3)O_(8)粉末进行氯化,研究了反应温度、氯化时间、HCl气体流速、U_(3)O_(8)粉末投料量以及铀氧化物种类和形态的影响。结果表明,提高反应温度、延长反应时间、提高HCl气体流速,有利于氯化率的提高。推荐HCl气体氯化U_(3)O_(8)粉末的工艺参数为:氯化反应温度为500℃、HCl气体流速为0.6 L/min。     

铀在榕树叶上的吸附行为及其机理分析

通过静态吸附实验,研究了UO22+在榕树叶上的吸附行为,从热力学和动力学方面对吸附过程进行了分析,并通过红外光谱、扫描电镜探讨了吸附机理。结果表明:UO22+在榕树叶上的吸附是吸热过程,符合Freundlich等温吸附方程,相关系数达0.99以上;表面吸附是动力学控制的主要步骤,吸附动力学过程可用准二级吸附速率方程来描述,相关系数达0.999 8;榕树叶吸附铀是自发的、吸热的吸附反应;榕树叶对铀的吸附使细胞的表面形态发生了改变,在榕树叶吸附铀的过程中,UO22+主要与细胞表面的—OH、C=O、P—O及Si=O等基团螯合,形成配合物,因此,榕树叶吸附铀的机理表现为表面络合吸附机理。     

谷壳对铀（Ⅵ）的吸附性能及机理研究

通过静态吸附实验,研究了pH、吸附时间、铀初始质量浓度、吸附剂用量、谷壳粒径、温度等对谷壳吸附铀效果的影响,从热力学和动力学方面对吸附过程进行了分析,并通过红外光谱(IR)和扫描电镜(SEM)探讨了吸附机理。结果表明,单位质量谷壳对铀的吸附量随铀初始质量浓度的增大而增大,随谷壳用量的增大而减小,随温度的升高而增大;在pH＝3、粒径为100～120目时吸附效果最好;吸附在60min基本达到平衡。在25℃时,饱和吸附量q_max可达15.14mg/g。谷壳对铀的吸附遵循Langmuir等温线,符合准二级动力学方程。谷壳吸附铀前后的红外光谱表明,谷壳主要是由羟基、羰基、苯环及碳水化合物组成,通过络合或离子交换的方式吸附铀。     

铀在木纤维上的吸附行为及机理分析

为了解木纤维对铀的吸附特性,通过静态吸附实验,研究了木纤维的粒度、吸附时间、用量、温度及溶液的pH值和初始浓度等因素对模拟含铀废水中U(Ⅵ)去除率的影响,并从热力学和动力学方面对吸附过程进行了分析。结果表明:溶液初始pH≈3时,木纤维对铀的吸附平衡时间为4h,且吸附剂粒径越小、温度越高、用量越大,越有利于铀的去除;铀在木纤维上的吸附过程符合Langmuir等温吸附方程,吸附动力学过程可用准二级吸附动力学模型描述,表明化学吸附主要受动力学控制;木纤维吸附铀是自发的吸热反应。SEM、FT-IR和EDS分析结果表明,木纤维吸附铀后表面形态发生了改变,且在吸附过程中铀主要与木纤维表面活性基团螯合并形成配合物,存在表面络合吸附行为;吸附铀前后的能谱对比分析表明,吸附过程中存在离子交换行为。因此,木纤维对铀的吸附机理是以离子交换和表面络合吸附为主、物理吸附为辅的混合吸附过程。     

零价铁去除U(Ⅵ)的作用机理及其影响因素

在核废料处理中,如何将毒性大、易迁移的放射性核素U(Ⅵ)转化为毒性小、难迁移的U(Ⅳ)是非常关键的处理步骤。零价铁还原技术由于其价格廉价、环境友好、工艺简单等优点,在放射性核素U(Ⅵ)的还原处理方面也显示了较好的应用前景。本文详细地论述了零价铁去除U(Ⅵ)的3种界面化学作用机理：还原沉淀机理、吸附机理、共沉淀机理;还就各种水化学因素：氧化还原条件、介质pH、共存离子、天然有机质及微生物等对反应作用机理的影响进行了较为深入的讨论;并对如何有效、深入开展零价铁去除U(Ⅵ)的今后研究方向进行了展望。     

热电离质谱直接测定铀氧化物中氧同位素

本文研究了热电离质谱（TIMS)直接测量粉末状铀氧化物中氧同位素的方法,涉及主要测量条件包括环境中氧、样品带材料、样品颗粒大小和测量方式等对测量结果的影响。对仪器的相关测量参数进行了优化,并建立了TIMS直接测量粉末状铀氧化物中¹⁸O、¹⁶O原子个数比的方法。对TIMS法与经典测量氧同位素的氧化法的测量结果进行了比较,两者的相对偏差为0.2%。TIMS法的¹⁸O、¹⁶O原子个数比测量精度优于0.28%。     

Thermal Conductivities of Granular UO2 Compacts with/without Uranium Particles

The thermal conductivities of granular UO₂ compacts with and without uranium particles were measured to evaluate the thermal performance of vibro-packed granular MOX fuels containing metallic fine particle oxygen getters. The thermal conductivity of the compact with 10 wt% of uranium particles was higher than that of the compact without uranium particles. After heating beyond 1,408 K, the melting point of the uranium particles, the thermal conductivity increased further. The evaluation model for analyzing such phenomena was developed. The model predicted that once the UO₂ compact with uranium particles was exposed to a temperature beyond 1,408 K, the uranium particles should melt and provide interconnecting areas between the UO₂ granules and uranium particles, and between other uranium particles. The resulting increase of the thermal conductivity was reasonably expressed by the effect of necks in the compact on the heat conduction.     

Role of Effective Distance in the Fission Mechanism Study by the Double-energy Measurement for Uranium Isotopes

Fission product kinetic energies were measured by the double-energy method for thermal-neutron fission of ^235,233U and proton-induced fission of ²³⁸U at the 15.8-MeV excitation. From the obtained energy-mass correlation data, the kinetic-energy distribution was constructed from each mass bin to evaluate the first moment of the kinetic energy for a given fragment mass. The resulting kinetic energy was then converted to the effective distance between the charge centers at the moment of scission. The effective distances deduced for the proton-induced fission was concluded to be classified into two constant values, one for asymmetric and the other for symmetric mode, irrespective of the mass though an additional component was further extracted in the asymmetric mass region. This indicates that the fission takes place via two well-defined saddles, followed by the random neck rupture. On the contrary, the effective distances obtained for thermal-neutron induced fission turned out to lie along the contour line at the same level as the equilibrium deformation in the two-dimensional potential map. This strongly suggests that it is essentially a barrier-penetrating type of fission rather than the over-barrier fission.