乏燃料電冶金廢熔鹽中放射性核素的脫除與固化.pdf

1、隨著核電工業(yè)的快速發(fā)展，勢(shì)必產(chǎn)生大量的乏燃料，其中含有較多放射性元素，對(duì)人類的生態(tài)環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅。因此，乏燃料后處理是核能工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要保障。在乏燃料后處理方法中，以高溫熔鹽(LiCl-KCl)為介質(zhì)的電冶金后處理是研究最廣泛、發(fā)展較成熟的一種工藝，但電解后的熔鹽（后簡(jiǎn)稱廢熔鹽）中仍含有少量有毒雜質(zhì)及放射性元素，如La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Cr、Ni、Sr、U、Pu等。本文擬采用水熱法和高溫固相法對(duì)廢熔鹽中放射性核素進(jìn)

2、行脫除與固化，實(shí)現(xiàn)熔鹽的循環(huán)利用及高放廢物的減量化和無(wú)害化。采用XRD、ICP、XRF等手段對(duì)沉淀產(chǎn)物、固化體、凈化后熔鹽進(jìn)行物相及組成表征。
　　水熱法:采用La3+、Ce3+、Nd3+、Cr3+和Ni2+等離子模擬廢熔鹽中的裂變產(chǎn)物、腐蝕產(chǎn)物及錒系元素。用KOH調(diào)節(jié)廢熔鹽水溶液的pH值并置于水熱條件下進(jìn)行沉淀反應(yīng)，以去除上述離子。結(jié)果表明，pH為9時(shí)，即可將脫除上述絕大部分離子。
　　高溫固相法:(1)以氧化鋯為基質(zhì)，脫

3、除并固化廢熔鹽中稀土元素La3+、Ce3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+、Gd3+，即在熔鹽介質(zhì)LiCl-KCl中加入鋯及稀土的硝酸鹽合成稀土鋯酸鹽(Ln2Zr2O7)，使稀土離子固化在鋯酸鹽的晶格中，達(dá)到凈化熔鹽的目的。結(jié)果表明，在1000℃以上，La3+、Pr3+、Nd3+及Sm3+均可與Zr4+形成結(jié)晶良好的燒綠石結(jié)構(gòu)，Gd3+則與Zr4+形成結(jié)晶良好的缺陷螢石結(jié)構(gòu)，從而被完全固化。而Ce3+則形成CeO2及Ce2Zr2O7的混合

4、物，固化不完全。
　　(2)以鋯酸釓(Gd2Zr2O7)為基質(zhì)脫除并固化廢熔鹽中的La3+、Ce3+、Nd3+、Cr3+和Ni2+。將上述某一種元素或多種元素取代Gd2Zr2O7中部分Gd進(jìn)行摻雜合成，即以上述元素的氯化物、硝酸釓、硝酸鋯為原料，在熔鹽介質(zhì)中進(jìn)行反應(yīng)，達(dá)到固化的目的。結(jié)果表明，當(dāng)合成溫度為800℃時(shí)，10％單一元素?fù)诫s固化時(shí)， Cr的固化率幾乎為0，其它離子的固化率均在99.9％以上;多種元素（取代率10％）同時(shí)進(jìn)