"锕系元素及其裂变产物的超分子识别与组装化学"专栏北大核心CSCD

作为乏燃料的主要组成成分,锕系元素及其裂变产物是乏燃料后处理与高放废物处理处置过程的重要对象.在这一过程中,如何实现锕系元素及其裂变产物的高效识别、选择性分离和稳定固化是核能长期安全、高效、可持续发展需要解决的关键问题.     

序言北大核心CSCD

作为乏燃料的主要组成成分,锕系元素及其裂变产物是乏燃料后处理与高放废物处理处置过程的重要对象。在这一过程中,如何实现锕系元素及其裂变产物的高效识别、选择性分离和稳定固化是核能长期安全、高效、可持续发展需要解决的关键问题。无论是放射性核素的识别、分离或固化等过程,从本质上来讲都是基于主体材料或分离配体与目标核素之间的相互作用或化学反应变化来实现。因此,深入了解放射性核素与主体材料或分离配体间的基本化学键合力及其作用机制,对于设计新型核素分离与固定体系,实现放射性核素的高效分离与固定具有重要意义。     

序言

<正>作为乏燃料的主要组成成分,锕系元素及其裂变产物是乏燃料后处理与高放废物处理处置过程的重要对象。在这一过程中,如何实现锕系元素及其裂变产物的高效识别、选择性分离和稳定固化是核能长期安全、高效、可持续发展需要解决的关键问题。无论是放射性核素的识别、分离或固化等过程,从本质上来讲都是基于主体材料或分离配体与目标核素之间的相互作用或化学反应变化来实现。因此,深入了解放射性核素与主体材料或分离配体间的基本化学键合力及其作用机制,对于设计新型核素分离与固定体系,实现放射性核素的高效分离与固定具有重要意义。     

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,     

高放废液中锕系离子分离研究进展 Ⅰ.双酰胺荚醚与锕系离子的配位化学

如何处理处置核电站反应堆产生的乏燃料及乏燃料后处理过程产生的高放废液是发展安全核能面临的一个主要问题。为提高核能的安全性、减少需要长时间深地层处置的高放废物量、有效利用地球上有限的可裂变材料资源,世界上发展核能的国家在过去几十年发展了从高放废液中分离少量锕系元素离子的萃取分离流程。近年来,双酰胺荚醚类化合物在锕系元素分离方面备受关注,本文从基础配位化学角度综述近期这类化合物与锕系元素离子相互作用等方面的研究结果。     

地质体系中的锕系元素化学

该文简要地综述了与高放废物深地层处置有关的地质体系中的锕系元素化学。内容包括:(1)地质体系的特点;(2)锕系元素在地质体系中迁移行为的研究;(3)锕系元素的价态;(4)络合物生成;(5)生成胶体和(6)分析方法。     

锕系元素环境化学——锕系元素化学的新分支

20世纪70年代以来,在锕系元素化学和环境科学之间发展起来一门边缘学科——锕系元素环境化学。本文叙述了这门学科与核废物安全处置的关系,并简要地介绍了这门学科的研究内容、现状和发展方向。     

锕系元素的胶体迁移行为

本文在文献调研的基础上,论述了在进行放射性废物处置安全评价时研究胶体迁移行为的重要性,讨论了锕系元素真胶体和假胶体在有关介质中的形成及其对核素在地质介质中迁移的促进作用,介绍了有关锕系元素胶体迁移行为的模式化研究。     

日本原研开发出用于分离锕系元素的高性能萃取剂

【《日本原子能学会专刊》2000年第10期报道】日本原子能研究所成功开发出高效分离回收反应堆乏燃料中含有的锕系元素的新萃取剂。此种萃取剂不仅可应用于原子能领域,而且可应用于其他工业领域。乏燃料中作为燃料可回收利用的除了铀、钚之外,还含有裂变产物和锕系元素。通常可采用溶剂萃取法从其硝酸溶液中分离回收锕系元素、并对其进行处理处置、以减少放射性废物量,而用这次开发出的萃取剂可回收近100%的锕系元素。(如图所示,用传统的萃取法只能回收80%。)开发新萃取剂采用了分子设计法,有效运用理论和计算科学开发出了TODGA(四辛—3—…     

地质环境中锕系元素水溶液化学研究进展

着重评述了近年来与高放废物深部地质处置有关的地质环境中锕系元素水溶液化学的研究进展，重点讨论了锕系元素在地下水中的溶解反应、水解反应、络合反应，还原反应，胶体的形成以及各种影响因素；并提出了近期我国应开展的若干研究课题     

长寿命废物问题的一个解决方案

【英国《国际核工程》2001年2月刊报道】 商业核电厂产生的废物中含有大量钚、其他可裂变锕系元素,以及长寿命裂变产物,这些成分引起了人们对其潜在扩散的担忧、并给长期贮存造成了困难。 美国目前的政策是将未经处理的乏燃料贮存在地质最终处置库中,但是长期的不确定性对最终处置库的可接受性和获得最终批准造成阻碍,并使其成本上升。 对最终处置库的最大担忧是乏燃料的辐射释放和照射的可能性(这将持续上万年),以及废物中的锕系元素可能被转移并用于武器制造。 可使用加速器驱动的废物嬗变(ATW)系统来破坏长寿命裂变产物,将废物的自然…     

萨凡纳河高放废物固化的先进方法

【英国《国际核工程》1985年6月第47页报道】过去40年间,从美国的国防活动中产生了8,000万加仑的液态高放废物。这些废物贮存在汉福特场地和萨凡纳河工厂的地下贮罐中。而爱达荷工程研究所的高放废物则已转变成煅烧产物,贮存在地下库中。贮存的废物含有几乎全部裂变产物和少量锕系元素。     

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。     

揭秘细菌治理核废物的头号大敌

【美国洛斯阿拉莫斯国家实验室网站2005年4月14日报道】美国洛斯阿拉莫斯国家实验室(LANL)的科学家发现,使用细菌来治理由核废物和加工活动造成的环境污染能否取得成功,主要取决于细菌对化学毒性的承受力而非对放射性的承受力。这项研究成果也许会有助于使细菌生物治理成为清理锕系元素及其他放射性核素污染所需的更广泛方法。在《环境微生物学》杂志上发表的一篇文章中,LANL的化学家Mary Neu及其同事介绍了他们利用不同的天然细菌来处理锕系元素污染的研究成果。研究结果表明,锕系元素的毒性主要是化学毒性而不是放射性,因此细菌对辐射…     

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。     

法国凤凰快堆--未来反应堆的研究工具

【法国原子能委员会网站2004年6月21日报道】 在2002年第四代反应堆论坛(GIF)上选择的6个最具可能性的未来反应堆概念中,有4个是快中子反应堆,5个要求实现可对乏燃料中所含的全部锕系元素进行整体再循环的闭合燃料循环。 凤凰堆是一座快中子研究反应堆。自1974年投入运行以来进行的辐照实验为获得反应堆相关知识做出了贡献。如今,该反应堆也是核废物管理,以及未来反应堆尤其是未来燃料循环系统的重要研究和开发工具。 快中子反应堆的优点 快堆的优点是既可以通过燃烧所有锕系元素大幅降低最终废物的放射性毒性,又可以实现燃料再生: —快堆…     

先进燃料循环中的分离与嬗变问题

【《欧洲核能综览》2000年3～4月号报道】分离与嬗变(P&T)可能是未来的对高燃耗的UO2和混合氧化物燃料(MOX)的乏燃料组件采取的一种辅助的废物管理方案。除了对铀和钚采取常规或先进的后处理外,这个方案还要求开发专门的次锕系元素(MA)分离技术。在第一阶段,把MA从高放废物(HLW)溶液中分离出来就能得到独立于已玻化的HLW之外的锕系元素。 尽管对燃料循环工业来说,达到工业化要求的规模生产,无论在技术上还是经济性上都是一个挑战,但仍在高温实验室环境下开发和测试了几种MA分离方法。 在20世纪70年代,为快中子堆(FNR)开发出了钚富…     

日本东北大学的反应堆照射试验取得成功

【日本《原子能视野》2000年6月刊报道】日本东北大学金属材料研究所在附属材料试验堆利用设施(设施负责人为松井秀树教授)进行的以锕系元素氢化物为燃料的反应堆照射试验在日本国内首次取得成功。锕系元素氢化物燃料是东北大学的小无健司副教授领导的小组和东京大学的山胁道夫教授领导的小组组成的联合研究小组开发的,它作为放射性废物焚烧处理的燃料,颇受关注。若将此新型燃料装入快堆,就可取得2倍于以前的焚烧处理成绩。此燃料的开发既保证了安全,又减轻了后处理的负担,并降低了开发成本,总之它一举解决了以前的焚烧处理方法存在的所有问…     

序言

<正>“放射性核素理论与计算化学”青年专辑作为核燃料的核心成分,锕系元素因其独特的5f电子成键结构及丰富的物理化学特性成为先进核能技术的重要研究对象。迄今为止,除了钍、镤和铀,其他锕系元素均为人工合成,且具有放射性。由于铀和钚在国防科技以及国民经济中的广泛使用,赋予了这两种元素特殊的科学意义;同时我们在中长期处理铀和钚(及其放射性子元素)的正确方式、方向方面面临着关键的选择;所以必须尽可能详尽地了解这些元素的理化学性质。不仅如此,高放废物处理过程中和锕系材料中的核素迁移分布会随着时间的迁移而改变,这极大地增加了获取长程处理过程中锕系材料理化性质的科学难度,因此阐明锕系材料性能的演化规律对于其实际使用具有重要的意义。     

功能纳米材料用于含铀废水的净化处理

含铀废水的净化是核环境安全和核能可持续发展所关注的重要领域，近年来，开发环境友好的高效净化修复材料成为环境放射化学领域研究的热点。纳米材料因比表面积大、反应活性强、易于功能化等特点，在环境放射性污染治理领域展现出巨大的潜能。本文综述了近年国内外用于含铀废水净化处理的功能纳米材料，包括磁性纳米材料、金属有机骨架材料、纳米零价铁材料、纳米纤维、碳纳米材料、纳米介孔材料和二维层状纳米材料，归纳总结了不同材料的优势和局限性，展望了功能纳米材料用于含铀废水治理的应用前景，以期为我国深入开展放射性污染物的控制治理研究提供参考。