《離子液體在核燃料乾法後處理中的套用》是依託北京大學，由褚泰偉擔任負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：離子液體在核燃料乾法後處理中的套用
- 項目負責人：褚泰偉
- 依託單位：北京大學
- 項目類別：重大研究計畫
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
為了解決能源問題，大力發展核能已經成為我國目前發展的重要任務。而核電可持續發展的必由之路在於閉式循環，即核燃料後處理來實現。目前在後處理技術中，水法和基於熔融鹽的傳統乾法後處理還面臨許多技術難題。離子液體是理想的綠色溶劑，在核燃料後處理中的套用也逐漸成為研究熱點。目前，有些研究者把離子液體當作稀釋劑進行萃取分離研究，但是與普通煤油稀釋劑相比，分離效果並不具有明顯優勢，另外使用大量的水會造成後處理廢液的體積很大，所以這種方法不具有優勢。基於我們在離子液體乾法後處理方面幾年的工作積累，本次申請的項目擬採用實驗和理論兩種手段研究：核燃料、裂變產物在離子液體中的溶解度隨溫度變化的規律，及其在核燃料分離提純中的套用；不同配體對核燃料、裂變產物在離子液體中電化學行為的影響及其在離子液體乾法後處理中的套用。本研究工作將為離子液體在核燃料後處理中的套用奠定理論基礎和實驗依據。
結題摘要
為了解決能源問題，大力發展核能已經成為我國目前發展的重要任務。而核電可持續發展的必由之路在於閉式循環，即核燃料後處理來實現。目前在後處理技術中，水法和基於熔融鹽的傳統乾法後處理還面臨許多技術難題。離子液體是理想的綠色溶劑，在核燃料後處理中的套用也逐漸成為研究熱點。將核燃料溶解在離子液體中是處理過程中的重要環節。我們發現：UO2在通入Cl2條件下，於最佳化組成的離子液體中，高溫時溶解量大，溶解速度快，降溫至室溫析出率較大。同時發現ThO2在該條件下無法溶解，非常有利於鈾、釷氧化物的分離。我們在室溫也可以成功地將二氧化鈾溶解在混合離子液體中，放置後鈾會以結晶鹽的形式析出，析出率高；即便使用釤、銪、釓可溶鹽和二氧化鈾的混合物，最終溶解後析出產物仍然是僅含鈾的鹽。這一過程大大降低了處理難度並保證了離子液體在使用過程中的穩定性；並且將乾法中氯氣溶解和離子液體中結晶分離技術相結合，形成有效易用的分離方法。[Imim]FeCl4也具有氧化性，能少量溶解二氧化鈾；加入[Imim]Cl後，二氧化鈾的溶解效率大大提高。通過離心分離和三相分離方法可以實現鈾和離子液體的回收。整個過程，實際上氧氣充當氧化劑的作用，含鐵離子液體類似於催化劑作用。在離子液體中膦類配體、醯胺類配體都可以影響鈾醯離子、稀土離子的氧化還原電位，而且這兩類配體對稀土離子的氧化還原電位影響更加明顯，這非常有利於離子液體中核燃料後處理的套用。另外，利用光譜學、串級質譜等研究了鈾醯與各種膦類、醯胺類配體與過量硝酸根在離子液體中形成配合物的結構等。 本研究工作為離子液體在核燃料後處理中的套用奠定理論基礎和實驗依據。
