电解氧化槽的研制

在Purex流程中，制备2AF料液通常采用NaNO2氧化或通入NO2（N204）的方法调价。加入NaNO2会增加废液中的含盐量。通入NO2（N2O4）的方法虽不会增加废液中的含盐量，但氧化效率低，需过量使用NO2（N2O4），并在调价后还需将料液中的NO2吹扫清除。另外，调料过程中将产生大量放射性气溶胶，给废气排放净化系统带来很大负担，且此方法经济性较差。     

电化学调价制备2AF Ⅱ.Pu(Ⅲ)的电化学氧化研究

为将电化学应用于1BP调价制备2AF,使用无隔膜的电解池,以钛基镀铂电极为阳极,以钛电极为阴极,在恒电流的条件下进行了含钚溶液的电解实验。在含3.0 mol/L HNO3、0.15 mol/L甲基肼、0.10 mol/L二甲基羟胺、3.0 g/L Pu的电解液中,当电流密度为10～30 mA/cm2,槽电压为2.6～3.1 V时,电化学调价后Pu(Ⅳ)的质量分数大于99.7%,Pu(Ⅵ)的质量分数小于0.3%。甲基肼和二甲基羟胺被完全破坏,电解过程不需加入任何化学试剂。     

液态N2O4调价装置的研究

乏燃料后处理先进二循环流程在铀钚分离及钚的纯化过程中使用的二甲基羟胺（DMHAN）一甲基肼（MMH）是一种首次应用的无盐还原体系，为将Purex流程U／Pu分离阶段中得到的Pu（Ⅲ）氧化为Pu（Ⅳ），首先需将1BP中的还原剂N，N一二甲基羟胺和单甲基肼氧化破坏。     

TODGA/正十二烷萃取Am(Ⅲ)的动力学

以N,N,N′,N′-四辛基-3-氧戊二酰胺(TODGA)为萃取剂,正十二烷为稀释剂,研究了该萃取体系在恒界面池中萃取Am(Ⅲ)的动力学,考察了搅拌转速、两相界面面积、萃取剂浓度、金属离子浓度、酸度和温度等因素对Am(Ⅲ)萃取行为的影响,并推导了相应的萃取机理。结果表明：(1) 搅拌转速在130 r/min以下时,0.1 mol/L TODGA/正十二烷萃取Am(Ⅲ)的过程为扩散控制类型,在搅拌转速为150 r/min以上时,则属于化学反应控制的动力学控制模式;(2) 求得了在(170±2) r/min、温度为(25±0.1) ℃时0.1 mol/L TODGA/正十二烷萃取Am(Ⅲ)的初始速率方程：
r₀=(dc_org(M)/dt)_t=0=k•(S/V)c^0.94_aq,0(Am)c^1.05_aq,0(HNO₃)c^1.19_org,0(TODGA)
在25℃下,求得表观速率常数k=(24.2±3.4)×10^-3mol^-2.18•L^2.18•min^-1•cm;(3) 0.1mol/L TODGA/正十二烷萃取Am(Ⅲ)的初始速率随着温度的升高而增大,求得表观活化能E_a=(25.94±0.98)kJ/mol。     

TODGA-DHOA体系从硝酸介质中萃取碱土金属

合成了新型酰胺类萃取剂N,N,N′,N′-四辛基-3-氧戊二酰胺(TODGA)和N,N-二己基辛酰胺(DHOA),研究了以正十二烷为溶剂时,该萃取体系在硝酸介质中对碱土金属的萃取行为,考察了萃取体系变化、酸度、金属离子强度、盐析剂离子强度及温度对萃取分配比的影响.同时对萃合物的化学组成及萃取机理进行了分析和讨论.研究结果表明:TODGA与M(Ⅱ)形成的萃合物分子为M(N03)2·2TODGA(org);在293 K时,TODGA萃取Sr(Ⅱ)的△G=(-2.08±0.06)kJ/mol,△H=(-24.30±1.45)kJ/mol,△S=(-75.80±4.74)J/(mol· K).在萃取过程中没有形成三相,提出了从高放废液(HLLW)中分离回收Sr的初步方案.     

TBP-煤油从硝酸介质中萃取Tc(Ⅶ)的动力学研究

用自行设计的小型恒界面萃取实验装置研究了TcO4-/HNO3/TBP-煤油、TcO4-/HNO3-Zr/TBP-煤油、TcO-4/HNO3-U/TBP-煤油以及TcO4-/HNO3-Zr-U/TBP-煤油等萃取体系中锝的萃取动力学行为,关联出相应的动力学方程,计算出了表观速率常数;并根据实验结果对Tc(Ⅶ)萃取动力学相关规律进行了探讨。在所研究的体系中,Tc(Ⅶ)的萃取速率均随温度升高而降低;根据实验结果计算得出Tc(Ⅶ)萃取过程的表观活化能均呈负值。     

TODGA-DHOA体系萃取金属离子Ⅱ.对Pu(Ⅲ,Ⅳ,Ⅵ)的萃取

研究了以N,N,N′,N′-四辛基-3-氧戊二酰胺(TODGA)和N,N-二己基辛酰胺(DHOA)为萃取剂,正十二烷为稀释剂体系对Pu(Ⅲ)、Pu(Ⅳ)和Pu(Ⅵ)的萃取行为,主要考察了萃取剂浓度、HNO₃浓度和NaNO₃浓度的影响。结果表明：TODGA和DHOA对Pu(Ⅲ)、Pu(Ⅳ)和Pu(Ⅵ)的萃取分配比大小顺序均为：D(Pu(Ⅲ))＞D(Pu(Ⅳ))＞D(Pu(Ⅵ)),TODGA/正十二烷体系中加入DHOA时,对Pu(Ⅲ,Ⅳ,Ⅵ)萃取具有一定抑制作用,但在较高酸度范围内(≥3.0 mol/L HNO₃),不论体系中Pu的价态为何种形式,TODGA均能对其进行有效的回收。TODGA萃取Pu(Ⅲ,Ⅳ,Ⅵ)的方程式分别为： Pu³⁺+3NO^-_3a+4TODGAo→Pu(NO₃) ₃·4TODGAo Pu⁴⁺_a+4NO^-_3a+3TODGAo→Pu(NO₃)₄·3TODGAo PuO²⁺_2a+2NO^-_3a+2TODGAo→PuO₂(NO₃)₂·2TODGAo     

TODGA/正十二烷萃取Sr(Ⅱ)的动力学

以N,N,N′,N′-四辛基-3-氧戊二酰胺(TODGA)为萃取剂、正十二烷为稀释剂,研究了该萃取体系在恒界面池中萃取Sr(Ⅱ)的动力学,考察了搅拌转速、界面面积、萃取剂浓度、金属离子浓度、酸度和温度等因素对萃取行为的影响,并推导了相应的萃取机理。结果表明：(1) 搅拌转速在130r/min以下时,0.1mol/L TODGA/正十二烷萃取Sr(Ⅱ)的过程为扩散控制类型,在搅拌转速为150r/min以上时,则可能属于化学反应控制的动力学控制模式;(2) 求得了在(170±2)r/min、温度为(25±0.1)℃时0.1mol/L TODGA/正十二烷萃取Sr(Ⅱ)的初始速率方程： r₀= ((dc_org(M)/dt) |_t=0)=k• (S/V)c^0.91_aq,0(Sr)c^0.73_aq,0(HNO₃)c^0.87_org,0 (TODGA) 在25℃下,求得表观萃取速率常数k=(22.5±2.5)×10^-3mol^-1.51•L^1.51•min^-1•cm;(3) 0.1 mol/L TODGA/正十二烷萃取Sr(Ⅱ)的初始速率随着温度的升高而增大,求得表观萃取活化能E_a(Sr(Ⅱ))=(24.3±0.7)kJ/mol。     

乏燃料后处理萃取分离设备——混合澄清槽的研制

针对研究堆元件的处理，本工作以“十五”期间用于动力堆元件的混合澄清槽为基础，进行适当改进，研制适用于研究堆元件后处理Purex工艺的萃取分离用混合澄清槽。主要改进包括以下几个方面。     

TODGA-DHOA体系萃取金属离子 Ⅰ.对Np(Ⅳ,Ⅴ,Ⅵ)的萃取

次锕系核素(主要为Am、Cm和Np)是放射性废物中长期放射性毒性的最大贡献体,将这些次锕系核素从废物中去除后可以将必要的储存时间由原来的大于106年减少到不到103年。近年来,二甘醇二酰胺(两个酰胺基团之间通过醚基连接)作为三齿试剂与金属离子配位得到了广泛的研究。在这类试剂中,N,N,N′,N′-四辛基-3-氧戊二酰胺(TODGA)被认为从高放废液(HLLW)中分离三价锕系和镧系具有较大的应用前景。本工作以TODGA和N,N-二己基辛酰胺(DHOA)为萃取剂,研究了以正十二烷为稀释剂,二者对Np(Ⅳ)、Np(Ⅴ)和Np(Ⅵ)的萃取行为,主要考察了萃取剂浓度、HNO3浓度和NaNO3浓度的影响。结果表明:TODGA和DHOA对Np(Ⅳ)、Np(Ⅴ)和Np(Ⅵ)的萃取分配比大小顺序均为:D(Np(Ⅳ))>D(Np(Ⅵ))>D(Np(Ⅴ)),并且均对Np(Ⅴ)的萃取能力较小;TODGA/正十二烷体系中加入DHOA时,对Np(Ⅳ,Ⅴ,Ⅵ)萃取具有一定的反协同效应;TODGA萃取Np(Ⅳ,Ⅴ,Ⅵ)的方程式分别为:Np4+(aq)+4NO-3(aq)+3TODGA(org→)Np(NO3)4.3TODGA(org)NpO+2(aq)+NO-3(aq)+TODGA(org→)NpO2(NO3).TODGA(org)NpO2+2(aq)+2NO-3(aq)+2TODGA(org→)NpO2(NO3)2.2TODGA(org)