|
|
|
干法后处理，一般是以高温熔盐作为溶剂，将锕系元素与其他裂片元素进行分离的过程，其主要的分离步骤是在高温下进行，因此又称为高温化学分离过程。课题组从2011年开始开展乏燃料干法后处理相关的基础研究，搭建了国内一流的高温熔盐电化学平台与高温原位光谱实验平台，主要进行锕-镧元素在熔盐中电化学分离及分离过程中各元素的配位化学研究。
锕-镧电化学分离是利用锕系元素与镧系元素在电极上的沉积电位不同，控制电极电位使锕系元素在电极上沉积而镧系元素仍然留在熔盐中，从而实现分离。课题组近年来系统研究锕、镧元素在各种活性阴极（Al，Ga，Zn，Bi等）上的电化学行为，得到了钍、铀与镧系元素在Al、Zn电极上的沉积电位序。通过比较发现在活性Al阴极上锕系元素与镧系元素的沉积电位差最大，具有优异的锕-镧分离性能。进一步开展了钍、铀与镧系元素在Al阴极上的分离工作，在钍、铀提取率大于95%的前提下，Th/Ln及U/Ln的分离因子均大于1000，该分离因子与传统电精炼流程的An/Ln分离因子（<50）相比，至少提升了1个数量级。相关工作近五年来在电化学领域著名期刊Electrochim. Acta和J. Electrochem. Soc.上共发表论文24篇。
在前期熔盐电解锕-镧分离研究的基础上，为了更深入地理解熔盐电解干法后处理过程，近来课题组进一步开展了高温熔盐体系中锕系元素及镧系元素的配位化学性质研究，包括锕镧元素的氧化态、电子结构、在熔盐中的配位构型及电化学过程中不同化学种态之间的相互转换等。由于锕系元素的放射性、高温熔盐的腐蚀性、放射性高温熔盐体系操作的复杂性等，此研究极具挑战。实验室在多次实验，克服上述困难后，初步搭建了高温熔盐原位同步辐射测量（处于国际先进水平）及拉曼光谱测量装置，并得到了重要结果。
