电沉积铀靶制备技术研究

研究了在水溶液体系中采用电沉积法制备铀靶的方法。以0.15mol/L草酸铵为电解液,铂丝为电极,通过考察阴极处理工艺、电流密度、电沉积时间、pH、温度、搅拌速度、镀液中UO2(NO3)2浓度等对电沉积效率及镀层质量的影响,确定了制备电沉积铀靶的最佳工艺参数,其中,沉积效率通过紫外分光光度法测得。在pH=2～3、电流密度60mA/cm2、保持温度60℃、镀液中UO2(NO3)2浓度约1.67mg/mL时沉积效率可达约98%。采用红外光谱、X射线能谱和扫描电镜等对铀沉积层进行了测试。结果显示,铀以水合聚合物的形式存在,可能的结构为[UO2(H2O)4-O-UO2(H2O)4-O],铀的沉积层的纯度较高,除检测到铀(65.35%)、氧(27.38%)、碳(5.46%)和铂(1.81%)外未引入其他杂质,镀层表面平整、致密,与衬底结合牢固。单次铀的电沉积层厚度可达6mg/cm2,采用高温烧结后重复电镀的方法可将电沉积铀的密度提高到6～8mg/cm2。     

电沉积法制备加速器生产109Cd用Ag靶

采用电沉积法对加速器生产109Cd所用Ag靶的制备工艺进行研究。实验研究了电沉积过程中影响Ag靶层质量及厚度的主要因素,确定了Ag靶制备工艺条件和工艺参数:ρ(Ag )=20~50 g/L,ρ(KNO3)=10~30 g/L,φ(NH4OH)=0.1~0.2;电流密度10~15 mA/cm2,电沉积时间2~3 h,室温。用此工艺条件制备出靶厚大于100 mg/cm2、表面光滑、镀层致密的Ag靶。     

电沉积法制备~(235)U靶

电沉积法制备用于反应堆生产裂变99Mo的235U靶,是在一个密闭的圆筒形不锈钢结构的容器内进行的。不锈钢靶容器的内表面薄薄地镀一层铀,镀层应牢固而均匀。文中介绍了两种电沉积方法:一种是铀以氧化物的形式从含有铀盐的UO2(NO3)2(NH4)2CO4·H2O水溶液中沉积出来;另一种方法是从熔盐体系中直接电沉积金属铀,其电沉积效率和电沉积量都要高于水溶液体系电沉积铀。     

电沉积法制备233U同位素靶

对影响电沉积铀的主要因素进行了试验和讨论；用α能谱法分析了靶样品中的成分，提出了在较薄铝箔（９μｍ）上一次沉积厚度达８－１５ｇ／ｍ＾２的２３３Ｕ的制备工艺。     

电沉积法铀辐照靶性能检测技术研究

对电沉积铀靶进行了系统的检测技术研究.通过分光光度法测其电镀收率;运用扫描电子显微镜、X射线能谱和红外光谱对电沉积层的表面形貌、微区成分和结构组成进行分析和表征;采用低频振动试验检测铀沉积层的牢固性;考虑到入堆辐照的安全性,计算了靶件的发热量并用γ谱仪测试了靶件中铀分布的均匀性.介绍了这些无损检测技术的方法和检测结果.     

脉冲分子镀制备铀靶方法研究

采用脉冲电沉积方法, 以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)体系为电镀介质,研究了电极距离、溶剂DMF的体积、沉积时间、铀的质量浓度、阴极材料等对镀层性能和铀沉积率的影响,得到在DMF中脉冲分子镀铀的最佳条件, 制备得到的靶面平整、牢固.用扫描电镜分析了铀靶的形貌和组成,采用测厚仪分析了铀靶厚度的均匀性.结果表明,在脉冲电沉积中,铀是非均匀沉积,靶面密度为0.2～2.0 mg/cm2.     

分子电镀-镅的电沉积

介绍了分子电镀的一种新用途,即利用电镀的方法对放射性核素镅进行电沉积.电镀溶液;电镀电流;电镀时间是对其沉积率的几个影响因素.提出获得镅的电沉积可以通过将少量镅的硝酸溶液(10μL)加入15%硫酸钠溶液(10mL)中,电镀30min,调电压至7V,电流0 5A的条件下获得.     

核数据测量用钚靶的制备

钚的核数据测量是核科学领域一项重要的研究内容,要获得钚的相关核数据,需将钚制备成钚靶置于加速器或反应堆中进行辐照,因此在测量过程中钚靶必不可少。根据测量相关需求,需要将m≥4μg的钚制备成活性区直径D≤5 mm的钚靶。本工作对于小面积Pu靶的制备进行了大量的实验工作,通过对异丙醇、硫酸铵、硫酸钠三种不同电沉积体系的研究,确定了以硫酸钠为电沉积液的电沉积体系,并对装置进行改进以及对相关工艺条件进行研究,确定了Pu靶制备工艺:在pH=2.0～3.0的硫酸钠电沉积液中、750 mA/cm²的电流密度、65℃下,电沉积150 min,并通过液闪谱仪对电沉积率进行了检测。结果表明,该方法对于Pu的电沉积率可达98%以上。     

质谱同位素稀释法测量电镀标准铀靶残液中微量铀

一、前言在裂变率和裂变截面等测量中,往往需要均匀、牢固的微量铀标准靶。电镀法是制备此种标准靶的适宜方法。为了保证电镀质量,必须准确测定电镀液中所残存的铀量。本工作采用质谱同位素稀释法,对电镀残液中的微量铀(～10~(-8)g)进行了测量。     

挂镀法制备镍-63放射源工艺研究

为了解决传统电沉积工艺制备镍-63放射源过程中出现的效率低、装置复杂等问题。以氯化镍(Ni-63)为原料,以镍为衬底,结合挂镀工艺开发了一套高效制备镍-63放射源的工艺。研究电镀液的pH、电镀温度、电镀时间、电镀电流密度对镍-63放射源产品质量的影响。在氯化镍(Ni-63)浓度为7 g/L,pH为1～3、电镀温度为常温、电镀时间为180 s、电流密度为6.5 mA/cm²的条件下,制备镍-63放射源。结果表明,该工艺与传统的电沉积工艺相比,摆脱电镀槽设计的限制,克服传统电沉积工艺中电镀器具设计复杂的缺点,可以灵活的设计放射源活性区的形状,解决了生产过程需要频繁拆卸电镀器具的问题,同时提升了生产效率。     

Studies on applications of room temperature ionic liquids

Room temperature ionic liquids (RTILs) have many potential applications in nuclear fuel cycle, especially actinide and fission product separations. This paper outlines the results of work in our Centre directed towards identifying specific applications with respect to recovery of uranium and palladium from nitric acid media. The use of RTILs as diluents for extraction processes as well as electrolysis media have been explored. The extraction of uranium(VI) and palladium(II) from nitric acid medium by tri-n-butyl phosphate solution in RTIL has been studied. Voltammetric investigations on the suitability of RTIL as electrolytic medium for the electrodeposition of uranium and palladium at near ambient conditions are reported. The feasibility of electrodeposition of uranium as uranium oxide (UO₂) and palladium(II) as metallic palladium from the loaded organic phase has been demonstrated.     

乏燃料干法后处理中铀电沉积行为模拟研究

基于多物理场耦合软件COMSOL,在LiCl-KCl熔盐体系中建立以电解槽为阳极、双石墨棒为阴极的氯化铀电沉积行为三维数值模型。通过研究熔盐中铀离子的运动情况以及对阴极几何形状的实时计算,得到了铀电沉积的沉积层厚度随时间的变化情况,得到了铀离子阴极沉积行为与阴极表面的位置、熔盐铀离子浓度、反应温度、平均电流密度之间的关系。研究中,还将模拟结果与氯化铀熔盐电解实验数据进行对比,计算与实验结果拟合良好,证明铀电沉积行为模拟的可靠性,模拟结果可为乏燃料干法后处理中铀的提取提供设计参考。      

水与三甲基硅烷醇羟基的氢同位素交换反应的理论研究

以(CH_3)_3SiOH羟基模拟Li_4SiO_4陶瓷表面羟基,研究了H_2O与(CH_3)_3SiOH羟基H的氢交换反应机理.采用HF, MP2方法,在3-21G和6-311G++H~(**)水平上优化了(CH_3)_3SiOH, H_2O, (CH_3)_3SiOH-H_2O复合物及氢交换反应过渡态的结构.计算了生成(CH_3)_3SiOH-H_2O复合物的反应热,探讨了氢交换反应的路径.结果表明,可以形成2种形式的(CH_3)_3SiOH-H_2O复合物,一种是H_2O的O原子与(CH_3)_3SiOH羟基的H原子作用形成的复合物,另一种是H_2O的H原子与(CH_3)_3SiOH羟基的O原子作用形成的复合物.MP2/6-311G++~(**)水平上,对基组重叠能(BSSE)进行校正后,上述2种复合物的反应热分别为20.046 5 kJ/mol和21.630 7 kJ/mol.有利的氢交换反应路径为:H_2O的H原子与(CH_3)_3SiOH羟基的O原子作用形成的复合物,然后H2O提供1个H原子、1个O原子,(CH_3)_3SiOH提供1个O原子、1个Si原子形成由O, H, O, Si 4个原子构成的四元环过渡态,最后H_2O的O原子与(CH_3)_3SiOH 的Si原子成键形成新的(CH_3)_3SiOH,而(CH_3)_3SiOH的Si-O键断裂,由(CH_3)_3SiOH的羟基和H_2O的1个H原子形成新的H_2O分子,MP2/6-311G++~(**)水平上,BSSE校正后,此路径的反应活化能为186.898 4 kJ/mol.     

铀在特定场址地下水中存在和迁移形态研究及其沉积热力学分析

将化学热力学平衡分析模式与地球化学条件相结合,应用铀元素水文地球化学迁移形式热力学分析方法,计算出某特定场址地下水中铀的化学形态和迁移形态。结果表明：UO2(CO3)2^2-占84．1％,UO2(CO3)^0占8．7％,UO2(CO2)3^-占6．5％。     

用放射性示踪法研究分离铀和铅、铋

用放射性示踪法研究了TBP－苯体系对铀和铅、铋的萃取分离。实验结果表明,在6mol/LHNO3介质中用TBP－苯作为萃取剂可使铀和铅、铋达到定量分离。阴离子交换法对铀进一步纯化后,利用分子电镀法制得厚度为500μg/cm^2的^233U同位素靶。     

Electrochemical Study on the Reduction Mechanism of Uranium Oxide in a LiCl-Li2O Molten Salt

By means of a linear sweep voltammetry, a cyclic voltammetry and a chronopotentiometry, the electrolytic reduction of uranium oxide has been studied to establish the reduction mechanisms, which are based on a simultaneous uranium oxide reduction and a Li₂O electrowinning, and the formation and electrolysis of lithium uranate. From the voltammograms, the reduction potentials of the uranium oxide and Li₂O were obtained. From the chronopotentiometries based on the results of the voltammograms, the uranium oxide was reduced to uranium metal through the reduction mechanisms showing a more than 99% conversion. For a verification of the reduction mechanisms feasibility, basic data on the electrolytic reduction of the uranium oxide was obtained from the experiments and the characteristics of the closed recycle of Li₂O were discussed.     

电沉积 LEU UO2 靶件生产医用99Mo的工艺研究

⁹⁹Mo是一种重要的医用放射性同位素。采用低浓铀（LEU）靶件生产裂变⁹⁹Mo是发展趋势。本工作进行了电沉积UO₂靶件制备、靶件溶解以及⁹⁹Mo化学分离等工艺研究,确定了电沉积LEU UO₂靶件制备医用裂变⁹⁹Mo的工艺流程。研究表明,于不锈钢管内壁上电沉积UO₂,在pH=7、电流0.5~2 mA/cm²、温度75~90 ℃、镀液中U浓度5 mg/mL条件下,经过约210 h电沉积,不锈钢管内壁上UO₂沉积层质量达到42 mg/cm²;采用6 mol/L HNO₃溶解UO₂镀层。采用α-安息香肟沉淀法实现⁹⁹Mo与大量裂变产物的初步分离,采用阴离子交换法与活性炭色层法联用实现⁹⁹Mo的纯化;纯化后的⁹⁹Mo溶液中,杂质¹³¹I、⁹⁰Sr、⁹⁵Zr、¹⁰³Ru、²³⁸U活度与⁹⁹Mo活度比值分别为4.47×10^-6%、7.40×10^-7%、8.67×10^-7%、2.57×10^-6%、1.69×10^-14%,均小于《欧洲药典》规定值,满足医用要求。本工作建立了电沉积LEU UO₂靶件生产高纯医用裂变⁹⁹Mo的工艺流程,为今后采用LEU技术生产医用裂变⁹⁹Mo,进而实现其自主规模化生产打下了基础。     

超临界二氧化碳清洗铀样品技术研究

针对铀样品在机械加工过程中残留的几种常见冷却液成分：水、机油和三乙醇胺，开展了超临界二氧化碳对铀样品的清洗实验，探讨了超临界二氧化碳对铀样品表面常见机械加工残留物的清洗效果，同时对经超临界二氧化碳浸泡的铀样品表面化学成分及相结构也进行了分析。清洗实验结果表明，超临界二氧化碳流体对水和机油有一定的溶解能力，具有较好的清洗效果，但对三乙醇胺的溶解能力较差，几乎不溶解。对三乙醇胺可通过向超临界二氧化碳引入超声波的方法来有效清除。铀表面分析结果显示，清洗后的铀表面只有U和UO2相；俄歇电子能谱显示，铀与超临界二氧化碳作用过程中，碳和氧进入到了铀表层的一定深度范围。腐蚀实验结果表明，铀在超临界二氧化碳中浸泡后，其抗大气腐蚀的能力不会减弱，相反还有一定程度的提高。     

铀原子基态光谱项分析

一、引言近年来由于原子法激光分离铀同位素研究的进展,推动了铀原子光谱的深入研究。从发表的零星资料看,目前研究进展很快,据称已测得300000条以上的铀原子谱线,能级认定日趋完整,测量方法采用了先进的铀原子束技术和激光光电流光谱技术。研究的光谱范围已进入铀原子高位能级准连续区。不过多数研究虽然给出了大量的光谱数据,却