乏燃料后处理碱性流程的研究进展

乏燃料后处理碱性流程是用碳酸盐、氢氧化物等碱性物质的溶液作为介质进行乏燃料的溶解及铀、钚等元素的分离与纯化的方法。碱性条件下,乏燃料中的大部分裂变产物和次锕系元素并不溶解或者在溶解过程中转变为碳酸盐、氢氧化物沉淀。与已经实现工业化的PUREX(plutonium uranium redox extraction)酸性流程相比,碱性流程具有腐蚀性更小、流程更简单等潜在的优点。鉴于碱性流程的优点及其在乏燃料后处理中的潜在应用,日本、美国、俄罗斯、韩国等国家的科研人员已经围绕该流程开展了一些研究工作。本文首先介绍了各国建议的碱性流程的技术路线;然后逐一介绍了与主要工艺环节相关的基础研究的进展,包括乏燃料的氧化溶解、核素分离、试剂的回收等;最后对该领域面临的挑战和前景进行了讨论。

碳酸肼对乏燃料后处理模拟污溶剂中磷酸二丁酯和Zr(Ⅳ)的洗涤行为研究

碳酸肼作为碱性无盐试剂对钚铀氧化还原萃取(PUREX)流程的污溶剂的洗涤有广泛的应用前景。本文使用碳酸肼溶液对30%磷酸三丁酯-正十二烷有机溶液中的磷酸二丁酯和Zr(IV)进行洗涤,利用单一变量原则,考察了振荡时间、温度、水相与有机相体积比、碳酸肼质量分数以及磷酸二丁酯质量浓度等因素对去除有机溶液中磷酸二丁酯和Zr(IV)的影响。结果表明:在25℃下振荡洗涤15 min,5%碳酸肼洗涤3次同体积的有机溶液后对0.1 g/L和0.5 g/L的磷酸二丁酯的去除率分别约为98.7%和88.1%。此外,磷酸二丁酯的存在可以促进有机相对Zr(IV)的萃取和保留,当磷酸二丁酯的质量浓度为0时,碳酸肼对Zr(IV)的去除率为98.5%。

含铯废水中亚铁氰化物的粒径分布及组成分析

亚铁氰化物是处理含Cs^(+)离子放射性废水的一种重要方法。为了研究亚铁氰化物处理Cs^(+)离子时的置换机理以及基础性质,本文按照M^(2+)/Fe(CN)64-=1.33的比例投加共沉淀剂(其中M^(2+)代表了Ni^(2+)、Cu^(2+)、Co^(2+)、Cd^(2+)),在不同的模拟水样中制备了亚铁氰化物。利用激光粒度分布仪器考察了M(NO_(3))_(2)与亚铁氰化钾形成共沉淀物的粒径分布。利用高氯酸和加热装置对制备的亚铁氰化物进行溶解以分析其组成。结果表明:共沉淀物的粒径几乎全部处于0.1~10μm;Cs^(+)和Mg^(2+)离子主要取代K^(+)和部分取代M^(2+)离子,Na^(+)离子只取代K^(+)离子;对1.00 mg/L Cs^(+)离子的去除率高于99%;对其吸附容量高达310mg/g以上。总之,亚铁氰化物粒径较小,Na^(+)和Mg^(2+)存在不会影响亚铁氰化物对Cs^(+)离子的去除。

压水堆沉积物对包壳表面性能影响的模拟研究

随着新一代压水堆燃料循环周期的增加,堆芯中腐蚀产物沉积所带来的影响也日趋严重,沉积物引起的包壳表面温度和物质浓度变化提高了堆芯功率偏移、放射剂量增加和包壳腐蚀的风险。为预测压水堆包壳沉积物带来的风险,本文对附着沉积物的包壳表面传热、传质、流体流动、化学过程进行了多物理场模型建立和优化,计算了不同操作条件、水化学条件和沉积物结构下的包壳表面传热参数和物质传递参数,讨论了沉积物对包壳表面传热性能的影响及硼累积风险,并提出了用于预估沉积物诱导硼累积风险值的关系式。结果表明:在沉积物内发生沸腾时,考虑硼酸挥发过程能够获取更接近实际的沉积物温度分布;对于正常的压水堆条件,40μm沉积物微孔结构中的硼累积量主要源于因包壳表面局部沸腾而导致的硼酸浓缩(0.0574 g/m^(2))和沉积层对硼的吸附作用(4.61×10^(-3) g/m^(2)),孔道中的沉积硼来源于Li_(2)B_(4)O_(7),预估值为8.34×10^(-5) g/m^(2),而LiBO_(2)不发生沉积。

课程思政助力高校核专业思想政治教育教学探讨

党的20大报告强调“完善思想政治工作体系”。教育部《高等学校课程思政建设指导纲要》提出“课程思政建设”,目的是创新和提升新时代高校思政课,把社会主义教育的立德树人使命落到实处。当前高校核专业课程思政从思政课程和核伦理道德角度的挖掘较薄弱,思政课程与课程思政尚未实现有效结合,如同位素分离原理是核专业具有代表性的课程,应将核伦理道德原则与思政课程知识点挂钩,进而转化核专业的课程思政并提升为思政“金课”,最终实现对涉核高校中同类课程思政予以创新并展现思政课程的育人铸魂功能。

联吡啶二酰胺配体对U(Ⅵ)/Mo(Ⅵ)的萃取分离及机理

针对U(Ⅵ)/Mo(Ⅵ)分离的问题,本文合成了3种不同烷基取代基的联吡啶二酰胺配体。采用溶剂萃取和光谱分析分别探究配体对U(Ⅵ)/Mo(Ⅵ)分离性能和萃取机理。实验结果表明:3种配体均可以实现U(Ⅵ)和Mo(Ⅵ)之间的高效分离,分离因子在最优条件下甚至达到~2000。选用3种反萃剂进行反萃实验,3次反萃率均接近100%,该类配体具有良好的循环利用潜力。结合斜率分析、质谱滴定和红外光谱等手段进一步阐述相关配位化学及萃取机理。3种配体均可以实现U(Ⅵ)/Mo(Ⅵ)的高效分离,为U(Ⅵ)/Mo(Ⅵ)分离配体设计提供了重要参考。

UO_(2)在碳酸盐熔盐中的反应行为研究

为获得UO_(2)在碱金属碳酸盐熔盐体系中的基础反应数据,本文分析了UO_(2)在不同组分碳酸盐熔盐中的平衡浓度和反应产物。本文借助电感耦合等离子体质谱、X射线衍射、红外光谱等表征方法,研究反应产物及铀的形态。结果表明:在本文条件下,铀元素在不同组分碳酸盐熔盐中平衡浓度(500~700℃)呈“V”型分布,其平衡浓度在20~220μg/g,最小值在二元和三元熔盐体系中分别低于30μg/g和60μg/g(600℃)。另外UO_(2)在碳酸盐熔盐中的反应产物结构均以重铀酸盐为主(<700℃)。在碳酸盐熔盐体系中系统的分析了UO_(2)的反应行为,验证了碳酸盐盐熔盐氧化技术对UO_(2)进行氧化处理的可行性,为该技术的发展提供了一定基础数据的支撑。

基于碳酸盐环境的甲基三辛基碳酸铵萃取铀的分配比模型

为了解决基于碳酸盐体系的碱性乏燃料后处理流程,即CARBEX流程中萃取流程工艺设计困难的问题,本文建立了甲基三辛基碳酸铵萃取铀的分配比模型。主要考虑了水相碳酸盐浓度、水相铀浓度、萃取剂浓度和相比4个因素对铀的分配比影响,基于甲基三辛基碳酸铵在碳酸盐环境中萃取UO_(2)(O_(2))(CO_(3))_(4)^(-2)的萃取平衡方程式,采用分离变量的方法进行分段拟合,建立了铀的分配比模型。研究表明:与实验值对比,模型的相对误差在±10%以内。但是存在部分数据偏差过大,通过分析表明当有机相中铀浓度达到未萃取时萃取剂浓度的1/2以前,该模型适用;当超过1/2时,铀在有机相中发生化学形态的转变,因此模型不再适用。该研究是首次建立甲基三辛基碳酸铵的萃取铀的分配比数学模型,为后续碳酸盐体系的碱性乏燃料后处理流程工业化应用提供了一定的基础。

我国农药废水的处理现状及发展趋势

随着我国农药产量的逐年提高,农药废水的处理形势也日益严峻,因此农药废水处理的新工艺、新方法成为科研工作者研究的热点。根据文献资料,概述了农药废水的种类、特点及其处理方法,叙述了目前我国有机磷、有机氯、有机硫等农药废水的处理现状,同时指出了新技术的研究及实行清洁生产制度将成为我国农药废水处理技术的发展趋势。

我国农药废水的处理现状及发展趋势

随着我国农药产量的逐年提高,农药废水的处理形势也日益严峻,因此农药废水处理的新工艺、新方法成为科研工作者研究的热点。根据文献资料,概述了农药废水的种类、特点及其处理方法,主要包括物理法,化学法和生物化学法,以及近些年发展的磁分离法和超声波技术处理法,并叙述了目前我国有机磷、有机氯、有机硫等农药废水的处理现状及研究成果,同时指出了新技术、新工艺的研究及实行清洁生产制度将成为我国农药废水处理技术的发展趋势。

铁炭微电解—Fenton试剂氧化法预处理广灭灵及丙草胺废水

采用铁炭微电解～Fenton试剂氧化法预处理广灭灵和丙草胺废水（简称废水），考察了H2O2加入量、高浓度废水COD对废水处理效果的影响，进行了连续流废水处理实验。实验结果表明：Fenton试剂氧化反应的废水处理效果明显好于铁炭微电解反应；铁炭微电解对COD的去除率可达60．6％，Fenton试剂氧化反应后COD的总去除率可达72．3％；连续流废水处理效果差于静态实验。处理后，低浓度废水的BOD，／COD从0．28～0．32增至0．47，高浓度废水的BOD，／COD从0．39增至0．47。

泡沫分离法处理含Cr^(6+)废水

采用间歇式泡沫分离法处理含Cr^(6+)废水,考察了各因素对Cr^(6+)去除效果的影响。通过正交实验分析确定的废水处理最佳工艺条件:废水pH 4.00,气体流量0.90 L/min,阳离子表面活性剂加入量300 mg/L。进水Cr^(6+)质量浓度为10 mg/L时,间歇运行的Cr^(6+)去除率为97.80%,连续运行的Cr^(6+)去除率为95.89%,出水均可达标排放。动力学实验结果表明,泡沫分离法去除Cr^(6+)的过程符合一级动力学的特征。对泡沫分离柱放大后的废水连续流实验分析结果表明,泡沫分离Cr^(6+)的效果比较稳定,但分离设备对废水处理效果有一定的影响。

紫外线消毒中的光复活作用

近年来,紫外线消毒技术在水处理中得到了越来越广泛的应用,它主要是利用短波紫外对微生物的伤害作用,通过在DNA中形成环丁烷嘧啶二聚体,阻碍基因的正常复制,从而导致细菌失活。但是细茵体内的光裂解酶在远紫外光和可见光作用下能够使失活的细菌重新获得活性,这就是光复活作用。低压消毒设备处理后大肠杆菌表现出了一定的光复活能力,但中压消毒设备能够有效的抑制其光复活作用;而噬肺军团菌在低压和中压设备处理后都表现出了很强的光复活能力。在应用紫外线消毒技术时光复活作用的影响不容忽视。

压水堆燃料元件表面腐蚀产物沉积过程模型开发

为建立压水堆燃料元件表面腐蚀产物沉积定量预测方法,对燃料元件性能分析提供评价标准。本文以压水堆燃料元件为研究对象,针对传质和沸腾过程对腐蚀产物沉积的影响建立了模型。在对典型1000 MW压水堆一回路进行节点划分的同时,全面考虑了腐蚀产物在不同形态之间的转化。通过Matlab对模型所建立的方程组进行求解,得到腐蚀产物沉积总量、沉积分布和沉积组成。研究结果表明:预测结果与Callaway核电站中实际的观测值和美国电力研究协会(EPRI)开发模型的计算结果处在相同的数量级并且趋势一致。因此,本文建立的模型可以用于压水堆燃料元件表面腐蚀产物沉积的定量预测。

间歇式泡沫分离法处理含铬(Ⅵ)废水

采用间歇式泡沫分离法处理废水中的铬(Ⅵ)。系统地考察了pH值、表面活性剂加入量以及进水浓度对去除效果的影响。通过正交实验分析,得出进水浓度为10 mg/L,处理量为3L时的最佳工艺条件为:pH值4.0、气量0.9 L/min、表面活性剂浓度300 mg/L,铬(Ⅵ)的去除率可达97.80%。

连续流泡沫分离法去除水中的Cr(Ⅵ)

采用连续式泡沫分离法处理废水中的Cr(Ⅵ),考察了pH值、阳离子表面活性剂质量浓度、气量、回流量、进水流量、液位高度等因素对Cr(Ⅵ)去除率的影响规律.分析发现最佳的操作条件是pH值为4.00、气量为0.10 m3/h、回流量15.0 L/h、进水1.0 L/h、表面活性剂质量浓度为300.0 mg/L、液位高为105.0 cm,此时去除率88.5%.实验结果表明,连续式泡沫分离技术处理水中的Cr(Ⅵ)效果比较稳定.

响应曲面法优化Fenton法氧化降解废闪烁液的条件

采用响应曲面法优化Fenton法氧化降解闪烁液的的实验条件。以FeSO_4浓度、H_2O_2浓度、pH、时间和温度为考虑因素,以闪烁废液样品的总体化学需氧量(COD)去除率为响应,进行5因子中心组合实验设计。结果表明,预测模型的回归性好,拟合程度较高,方程的决定系数R2为0.938 1,校正的决定系数R_(Adj)~2为0.880 1。预测最大的COD去除率为87.19%,对应的最优实验条件为:FeSO_4浓度为0.99mmol/L,H_2O_2浓度为57.50mmol/L,pH值为2.48,时间68.53min和温度76.59℃。该实验条件下COD去除率实验平均值为85.81%(n=3),实验结果与预测的COD去除率相对误差为1.58%,说明响应曲面法适应于优化Fenton法氧化降解闪烁液的试验条件。

铁掺杂PbO_2/Ti电极电催化氧化苯酚的实验研究

以苯酚为目标化合物,研究了新型铁掺杂PbO2/Ti阳极电催化氧化有机污染物的特性,结果表明,该电极对苯酚的降解显示了良好的电催化活性,有较好的环保应用前景。同时,初步探讨了反应的动力学和氧化机理。

压水堆一回路腐蚀产物沉积及放射性积累模拟研究进展

压水堆一回路结构材料会在工作状态下发生腐蚀并向冷却剂中释放腐蚀产物,腐蚀产物会随着冷却剂在一回路中进行迁移并在一回路结构材料表面发生沉积。沉积在堆芯的腐蚀产物吸收中子被活化具有放射性,在冷却剂作用下再次返回冷却剂中并迁移沉积在堆芯外,造成放射性危害。自1975年以来,国内外研究机构对反应堆内腐蚀产物的产生、迁移、沉积和活化等不同的物理过程进行了相应研究工作,所开发的计算程序采用不同方法或途径实现了对腐蚀产物的某些特性进行了计算评估。同时,由于对腐蚀产物产生、迁移、活化、沉积等过程缺乏完全的认识,在模型建立的过程中使用了数量不一的经验公式,使得模型只适用于特定的条件,应用范围有限。本文针对不同软件的建模思路、理论模型、模型方程以及优缺点等几个方面进行综述,对建立一回路内腐蚀产物沉积/释放模型提供参考性建议。

核化工与核燃料工程专业本科毕业论文选题与实践

校企合作是卓越工程师培养计划实施的关键。以哈尔滨工程大学核科学与技术学院核化工与核燃料工程专业本科毕业论文选题为例,依托校企联合实践教育基地、就业单位需求及科研项目,采用高校导师与企业导师共同制定毕业题目与指导的方式,做实做好本科培养的最后一个环节,为其他工科院校实践过程和毕业设计环节的实施提供借鉴作用。经过实践,达到学生毕业与就业无缝衔接,促进了高校与企业之间的科研合作,提升了学生的综合能力,实现卓越计划人才培养的目标。