《基於陰離子交換分離的先進釷基燃料後處理新方法》是依託上海交通大學，由蒯琳萍擔任項目負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：基於陰離子交換分離的先進釷基燃料後處理新方法
- 項目類別：重大研究計畫
- 項目負責人：蒯琳萍
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著核能事業的快速發展，對核燃料鈾的需求將越來越大，利用以鈾為燃料的核電系統仍然避免不了類似石油和煤等化石燃料枯竭的資源危機。釷作為鈾的可替代能源資源豐富，儲量是鈾的3~4倍。釷/鈾循環至今尚未用於工業體系，釷基燃料的後處理是其中的難點和瓶頸問題之一，高效地分離回收釷基乏燃料中的可裂變物質233U、Th是乏燃料後處理的關鍵問題。本研究的目的在於探討利用陰離子交換色譜法系統地分離Th，U，Pa及裂變產物元素的新原理，建立一個適合於釷基乏燃料後處理的先進水法基本流程。本項目重點研究合成吸附選擇性高、耐酸、熱和輻照性能好的新型多孔性二氧化矽負載型無機/有機複合陰離子交換劑，進行U，Th，裂片元素的吸附分離性能評價試驗以及探究吸附分離機理，並進行化學穩定性評價試驗，最佳化離子交換劑的分子結構。為釷/鈾核燃料循環提供可靠的科學依據，為我國今後開發利用較豐富的釷資源奠定必要的技術基礎。
結題摘要
釷作為鈾的可替代能源資源豐富，儲量是鈾的3-4倍。釷/鈾循環至今尚未用於工業體系，釷基燃料的後處理是其中的難點和瓶頸問題之一，高效地分離回收釷基乏燃料中的可裂變物質U-233、剩餘的Th 是乏燃料後處理的關鍵問題。本研究目的是探討利用陰離子交換色譜法系統地分離Th，U及其他裂變產物元素的新方法，建立一個適合於釷基乏燃料後處理的先進水法基本流程。通過研究合成吸附選擇性高、耐酸、熱和輻照性能好的新型多孔性二氧化矽負載型無機/有機複合陰離子交換劑，進行U，Th，裂片元素的吸附分離性能評價試驗以及探究吸附分離機理，並進行化學穩定性評價試驗，為釷/鈾核燃料循環提供可靠的科學依據，為我國今後開發利用較豐富的釷資源奠定必要的技術基礎。 本項目中最主要研究成果有以下兩點： 1.成功合成了一系列多孔質SiO2微球為載體的吡啶類陰離子交換樹脂：包括弱鹼性陰離子交換樹脂，強鹼性陰離子交換樹脂，弱鹼性強鹼性雙功能基的陰離子交換樹脂。 2. 採用上述多孔質SiO2微球為載體的吡啶類陰離子交換樹脂在硝酸體系中成功地進行釷和鈾的相互分離 在上述兩個主要成果的基礎上，本研究的科研亮點是首次提出並證明了利用矽基陰離子交換樹脂在硝酸介質中對釷和鈾元素進行分離的新方法，為今後我國釷基燃料後處理工藝提供技術基礎。我們發現使用的幾種吡啶類陰離子交換樹脂在高酸度下對Th(IV)都有較好的吸附特性，而U(VI)則幾乎不被吸附。因為U(VI)在濃度較高的硝酸中形成的硝酸絡陰離子很少，所以很難吸附在吡啶類陰離子交換樹脂上。這表明本研究所使用的矽基吡啶類陰離子交換吸樹脂在6M以上的硝酸溶液中可以優先吸附Th(IV)從而實現Th和U的高效分離。吸附在上述吡啶類陰離子交換樹脂上的Th可以用稀硝酸簡單地淋洗後分離回收，這種分離回收方法具有很好的實際套用前景。現階段，在動態層析柱中，利用Th和U在不同濃度硝酸溶液下的吸附性能差異，已經成功實現了Th/U兩種元素的分離回收，所用的矽基陰離子交換樹脂被淋洗後可重複使用，不僅有效降低了成本，更能滿足工業上對動態吸附分離的操作需求，具有良好的工業化套用前景。 本項目目前已發表7篇英文文章，另有兩篇文章投稿。還申請了一項中國專利。
