用微分分光光度法测定硝酸溶液中U（Ⅵ）和Pu（Ⅳ）

使用λ＿（１９）分光光度计研究ＨＮＯ＿３介质中Ｕ（Ⅵ）和Ｐｕ（Ⅳ）的吸收光谱、四次微分谱以及共存的杂质离子对微分谱的影响，并分别采用微分谱上４１５ｎｍ处峰零值和４７２．５－４７９．５ｎｍ间的峰面积值计算Ｕ（Ⅵ）和Ｐｕ（Ⅳ）的含量。结果表明：当体系ＮＯ或ＨＮＯ＿３浓度处在１．５－３．０ｍｏｌ／ｌ之间时，用微分法测定Ｕ（Ⅵ）不必预先测定体系中的ＮＯ或ＨＮＯ＿３浓度，相对偏差＜５．５％；对于Ｐｕ（Ⅳ）的测定，相对偏差＜５．０％；对于Ｕ（Ⅵ）和Ｐｕ（Ⅳ）混合体系，当Ｕ／Ｐｕ比达到２００时，采用微分法仍可鉴定Ｐｕ（Ⅳ）的存在，这时，Ｐｕ（Ⅳ）测定的相对偏差＜６．０％。Ｐｕ（Ⅳ）的检测下限为５×ｌ０￣（－４）ｍｏｌ／ｌ。

TBP-HNO_3萃取体系中U(Ⅳ)、Th(Ⅳ)和Pu(Ⅳ)第三相形成及计算机模拟研究进展

在PUREX或Thorex流程中,第三相的形成是一个实际问题,其形成不仅会影响U(Ⅳ)、Th(Ⅳ)和Pu(Ⅳ)的收率,还会影响工艺的正常运行。研究多集中在第三相的形成机理和影响因素上,发现四价锕系元素第三相的溶剂化物结构与正常溶剂化物结构并不相同;萃取剂结构与浓度、稀释剂结构与浓度、温度、平衡水相酸浓度和离子强度等为影响第三相形成的因素。在第三相基础数据的基础上建立了可以定量计算M(Ⅳ)形成三相的经验或半经验模型,模型大多使用萃取剂浓度、平衡水相酸度或平衡水相离子强度等关联得到,但尚未见到这些第三相数学模型在PUREX流程或Thorex流程模拟软件中应用,还需要进一步的研究。

氨基羟基脲与Pu(Ⅳ)的还原动力学研究

研究了氨基羟基脲(HSC)与Pu(Ⅳ)的还原反应动力学,其动力学方程式为:-dc(Pu(Ⅳ))/dt=kc(Pu(Ⅳ))c1.06(HSC)c-0.43(H+)c-0.58(NO3-),在22.1℃时反应速率常数k=(11.8±1.1)(mol/L)-0.046.s-1,活化能为(71.0±1.0)kJ/mol。研究了氨基羟基脲浓度、H+浓度、硝酸根浓度、Fe3+浓度、UO22+浓度对氨基羟基脲与Pu(Ⅳ)还原反应速率的影响,增加氨基羟基脲浓度,降低H+浓度、硝酸根浓度,Pu(Ⅳ)还原速度增加;UO22+浓度和Fe3+浓度对Pu(Ⅳ)还原速度基本无影响。

乙异羟肟酸的合成及其与Pu(Ⅳ),Np(Ⅳ)配合物稳定常数的测定

在乙醇 水体系中 ,用乙酸乙酯和盐酸羟胺为主要原料合成了乙异羟肟酸 (AHA) ,并通过元素分析、红外光谱 (IR)、质谱 (MS)等方法对其结构进行了表征。用TTA萃取法测定了 1mol/LHNO3体系中AHA与Pu(Ⅳ ) ,Np(Ⅳ )配合物的一级累积稳定常数 ,分别为 5 3× 10 12 和 6 1×

Pu(Ⅳ)在模拟处置条件下的溶解度

研究了模拟处置条件下Pu(Ⅳ)的溶解行为,测定了Pu(Ⅳ)在北山地下水和去离子水中的溶解度。采用过饱和法,使用低氧手套箱模拟地下无氧环境,利用超过滤实现固液分离,应用低本底液闪谱仪测量液相中钚的放射性活度。结果表明:溶解-沉淀平衡后,无论是在去离子水还是北山地下水中,钚的主要存在价态为+4。Pu(Ⅳ)在北山地下水和去离子水中的溶解度分别为(2.8±0.9)×10-8 mol/L和(1.6±0.8)×10-9 mol/L。通过计算确定了Pu(Ⅳ)在去离子水和北山地下水中的溶解度控制固相为Pu(OH)4(am)。在去离子水体系中,Pu(Ⅳ)的主要存在形态为Pu(OH)4(aq);北山地下水体系中,Pu(Ⅳ)的主要存在形态为Pu(OH)4(aq)和Pu(OH)2(CO3)2-2。

羟胺乙酸与Pu(Ⅳ)的还原动力学

为了解羟胺乙酸(HAAA)对Pu(Ⅳ)的还原性能,用分光光度法研究了羟胺乙酸与Pu(Ⅳ)的还原动力学,其动力学方程式为:-dc(Pu(Ⅳ))/dt=kc(Pu(Ⅳ))c1.50(HAAA)c-1.00(H+)c-0.63(NO3-)。在15.8℃时,k=(42.1±4.2)(mol/L)-0.13.s-1,活化能为(78.0±1.6)kJ/mol。研究了HAAA浓度、H+浓度、离子强度、Fe3+浓度、UO22+浓度对HAAA与Pu(Ⅳ)还原反应速率的影响。结果表明:增加HAAA浓度、Fe3+浓度,降低H+浓度、离子强度,Pu(Ⅳ)还原速度增加;UO22+浓度对Pu(Ⅳ)还原速度基本无影响。HAAA在U-Pu分离中具有良好的应用前景。

后处理有机相料液中Pu(Ⅳ)和硝酸的同时快速分析

Pu（Ⅳ）和硝酸的测定在核燃料后处理厂工艺控制分析中占有重要的地位。采用自行研制的分析装置,利用Pu（Ⅳ）和硝酸的近红外吸收光谱,结合偏最小二乘回归（PLS）法,建立了后处理工艺有机相料液中Pu（Ⅳ）和硝酸含量的同时快速分析方法。Pu（Ⅳ）及硝酸的浓度测量范围分别为0.15~15g/L、0.05~0.80mol/L,测量范围覆盖了后处理流程大部分的工艺点。料液中硝酸测量的相对标准偏差小于5%,Pu（Ⅳ）测量的相对标准偏差小于2%。模拟样品的分析结果通过t检验,Pu（Ⅳ）和硝酸的重加回收率均为95%~103%。

Pu(Ⅳ)在高盐度花岗岩地下水中的形态分布特征

将Pu(Ⅳ)加入罗布泊西北部花岗岩地区高盐度地下水中,并平衡1a,研究其在原位水中的形态分布特征,探讨其迁移行为。结果显示,示踪Pu(Ⅳ)在地下水中静置平衡1a后,其形态分布达到平衡;90%的Pu在较短时间(30d)内形成Pu假胶体而被容器壁吸附,溶液中的Pu主要为溶解态或小于3nm的可悬浮胶体,少量吸附于450nm以上的胶粒上;样品中溶解氧含量的增加及溶液pH值的升高可促进吸附在容器壁上的Pu胶体的解吸。胶体态Pu的结合形态分布从大到小依次为碳酸盐结合态(57.3%)、可氧化态(有机物结合态,21.7%)、可还原态(Fe-Mn氧化物态,11.2%)、残渣态(5.1%)、可交换态(4.7%);溶解态Pu的价态分布从大到小依次为Pu(Ⅳ)(71%)、Pu(Ⅴ)(24%)、Pu(Ⅵ)(5%)。分析以上结果可知:Pu(Ⅳ)在流速极慢(准静态)的含胶体的还原型高盐度花岗岩地下水中易形成Pu的假胶体,从而被岩壁吸附固定,少量溶解态Pu可随地下水的流动而迁移;地下水溶解氧含量的增加和pH值的升高有利于Pu从岩壁解吸,进而促进Pu的迁移。

TODGA-DHOA体系萃取金属离子 Ⅱ.对Pu(Ⅲ,Ⅳ,Ⅵ)的萃取

研究了以N,N,N′,N′-四辛基-3-氧戊二酰胺(TODGA)和N,N-二己基辛酰胺(DHOA)为萃取剂,正十二烷为稀释剂体系对Pu(Ⅲ)、Pu(Ⅳ)和Pu(Ⅵ)的萃取行为,主要考察了萃取剂浓度、HNO3浓度和NaNO3浓度的影响。结果表明:TODGA和DHOA对Pu(Ⅲ)、Pu(Ⅳ)和Pu(Ⅵ)的萃取分配比大小顺序均为:D(Pu(Ⅲ))>D(Pu(Ⅳ))>D(Pu(Ⅵ)),TODGA/正十二烷体系中加入DHOA时,对Pu(Ⅲ,Ⅳ,Ⅵ)萃取具有一定抑制作用,但在较高酸度范围内(≥3.0mol/L HNO3),不论体系中Pu的价态为何种形式,TODGA均能对其进行有效的回收。TODGA萃取Pu(Ⅲ,Ⅳ,Ⅵ)的方程式分别为:Pu3++3NO-3a+4TODGA。→Pu(NO3)3.4TODGA。Pu4+a+4NO-3a+3TODGA。→Pu(NO3)4.3TODGA。PuO2+2a+2NO-3a+2TODGA。→PuO2(NO3)2.2TODGA。

甲醛肟与Pu(Ⅳ)的还原动力学

研究了甲醛肟(FO)与Pu(Ⅳ)的还原反应动力学,其动力学方程式为-dc(Pu(Ⅳ))/dt=kc(Pu(Ⅳ))c1.61(FO)c-0.88(H+),在18.7℃时,反应速率常数k=(110.39±7.70)(mol/L)-0.73/s,活化能为(68.82±3.00)kJ/mol。研究了甲醛肟浓度、H+浓度、硝酸根浓度、Fe3+浓度、UO22+浓度以及温度对甲醛肟与Pu(Ⅳ)还原反应速率的影响。结果表明:增加甲醛肟浓度、降低UO22+和H+浓度、增加Fe3+浓度以及升高温度,均使Pu(Ⅳ)还原速度增加;硝酸根浓度对甲醛肟还原Pu(Ⅳ)的速率基本无影响。

Pu(Ⅳ)和硝酸同时快速分析装置的研制

利用InGaAs检测器与C-T固定光栅结合,外加光纤技术,研制了Pu（Ⅳ）和硝酸快速分析装置。应用NIST SRM2065标准物质测试表明,该仪器测量速度快、波长重复性好、稳定性高。采用该分析装置建立了后处理工艺中Pu（Ⅳ）和硝酸含量的快速分析方法,水相料液中硝酸和钚的测定范围分别为0.42~3.97mol/L、1.07~25.26g/L。

乙异羟肟酸与Np(Ⅳ)、Pu(Ⅳ)配合物稳定常数的测定

研究了乙异羟肟酸(AHA)与Np()、Pu()的配位行为。研究结果表明:乙异羟肟酸在20℃、1molLHClO4中,与Np()、Pu()形成了摩尔比为1∶1的配合物。相应配合物的稳定常数对数值lgβ1分别为1134、1300。

U(Ⅳ)对Pu(Ⅳ)的单级还原反萃数学模型

U(Ⅳ)是PUREX流程铀钚分离过程的还原剂。建立了30%TBP/煤油体系中U(Ⅳ)还原反萃Pu(Ⅳ)的单级迭代计算数学模型,并提出了相应的数学算法,编写了模拟连续逆流萃取器其中一级的计算机模拟程序,使用文献数据对模型和程序进行了验证,计算值与实验值符合良好,并与文献报道的模型的计算结果进行了比对,准确度要高于文献数学模型。

N-甲基甲异羟肟酸的合成及其与Np(Ⅳ)、Pu(Ⅳ)配合物稳定常数的测定

以甲酸乙酯和N-甲基盐酸羟胺为主要原料,在乙醇-水体系中合成N-甲基甲异羟肟酸(NMFHA),并通过元素分析、红外光谱、质谱分析和核磁共振波谱等方法对其结构进行表征。TTA萃取法测定结果表明,在1.0 mol/L HNO3体系中,Np(Ⅳ)、Pu(Ⅳ)与NMFHA形成稳定的1∶2的配合物,其累积稳定常数分别为:1β(Np(Ⅳ))=8.83×109,2β(Np(Ⅳ))=1.01×1019;1β(Pu(Ⅳ))=7.78×1010,2β(Pu(Ⅳ))=5.80×1019。

羟胺及其衍生物与Pu(Ⅳ)的氧化还原反应定量构效关系

通过Chem3DUltra软件构建羟胺及其衍生物的三维结构,在预优化的基础上,运用gaussian03程序包,采用密度泛函B3LYP方法和6-311+G(3d,3p)基组对6种羟胺及其衍生物进行了几何优化和能量计算,获得了其稳定构型。并利用HyperChem软件包计算优化后的分子的疏水性参数等物理化学参数。运用数学统计软件SPSS对相应的物理化学参数进行相关性分析及逐步回归分析,最终得到具有良好相关性的QSAR方程。方程表明:分子总能量是影响羟胺及其衍生物对Pu(Ⅳ)还原速率的主要因素,且与Pu(Ⅳ)还原速率呈负相关。

Pu(Ⅳ)、Pu(Ⅴ)在不同质地砂土中的分配

Pu（Ⅲ）、Pu（Ⅳ）、Pu（Ⅴ）和Pu（Ⅵ）在自然水的pH和Eh（氧化还原电势）值范围内能够共存。在自然环境中主要以Pu（Ⅴ）的PuO2（H2O）＋n和Pu（Ⅳ）的Pu（OH）4形式存在。采用静态法测定了Pu（Ⅳ）和Pu（Ⅴ）在砂土介质中的分配系数Kd,Pu（Ⅳ）和Pu（Ⅴ）在砂土中的分配系数范围分别为5.5×103-4×104mL/g和3.2×103-1.1×104mL/g。表明在砂土介质中Pu（Ⅳ）的分配系数（Kd）大于Pu（Ⅴ）的,并且分配系数随砂土介质中粘土矿物含量的增加及介质颗粒粒径减小而增大。

硝酸溶液中U（Ⅳ）、U（Ⅵ）和Pu（Ⅲ）的二次微分光谱及其同时测定

研究了ＨＮＯ３介质中Ｕ（Ⅳ）、Ｕ（Ⅵ）和Ｐｕ（Ⅲ）的微分光谱和吸收光谱，讨论了Ｎ￣＋、ＮＯ和ＨＮＯ＿３浓度变化对这三种离子二次微分光谱的影响，并在此基础上，对Ｕ、Ｐｕ的浓度进行了测定。在硝酸介质中同时测定Ｕ（Ⅳ）、Ｕ（Ⅵ）和Ｐｕ（Ⅲ）的适宜硝酸浓度范围为２．５－３．０ｍｏｌ／ｌ，相对偏差＜５．０％。对Ｕ（Ⅳ）、Ｕ（Ⅵ）和Ｐｕ（Ⅲ）的检测下限分别为０．１、１和０．５ｍｍｏｌ／ｌ。

电位滴定法测定含肼硝酸溶液中的Pu(Ⅲ)和Pu(Ⅳ)

一、引言用超离心法测定锕系元素在硝酸介质中的扩散系数是有实际意义的研究课题。为了测定硝酸溶液中Pu(Ⅲ)的扩散系数,需制备Pu(Ⅲ)的硝酸溶液。肼还原法是常用的一种方法,肼既可作还原剂还可作Pu(Ⅲ)的价态稳定剂。由于在有大量钚的存在硝酸溶液中,时间放置长,肼会有一定的分解。Pu(Ⅲ)和Pu(Ⅳ)的相对含量也会发生相应的变化。为探索Pu(Ⅲ)与Pu(Ⅳ)浓度随时间变化的规律,必须定时测定它们的浓度。

^(239)Pu(Ⅳ)在花岗岩裂隙介质中迁移的数值模拟

基于双重连续介质模型,根据单裂隙岩体核素迁移规律,推导了核素在平行板单裂隙岩体裂隙域和基质域中的迁移方程,并得出了核素在基质域和裂隙域中的相对浓度。模拟过程中选择239 Pu(Ⅳ)作为分析对象,结合研究区渗透系数和分配系数等参数值,分析了研究区花岗岩岩体裂隙域和基质域中相对浓度的分布情况,预测了239Pu(Ⅳ)在裂隙域和基质域中的发展趋势和迁移情况。模拟表明239 Pu(Ⅳ)在基质域内的扩散非常缓慢,经过0.5×105 a,扩散范围仅在毫米量级,而在裂隙域中大约迁移3m,模拟结果表明该花岗岩区域具备处置含239Pu(Ⅳ)等放射性废物的条件。同时讨论了裂隙域水的平均速度、隙宽、渗透系数、基质域和裂隙域内阻滞系数等参数的变化对放射性核素裂隙域迁移情况的影响。

甲基膦酸二甲庚酯对硝酸介质中Pu(Ⅳ)的萃取

研究了HNO_(3)介质中甲基膦酸二甲庚酯(DMHMP)对Pu(Ⅳ)的萃取性能,考察了DMHMP浓度、NO_(3)浓度、HNO_(3)浓度以及温度对Pu(Ⅳ)分配比的影响。确定了DMHMP萃取Pu(Ⅳ)的萃合物的组成为Pu(NO_(3))_(4)·2DMHMP,其萃取反应方程式为:Pu^(4+)+2DMHMP_((o))+4NO_(3)-Pu(NO_(3))_(4)·2DMHMP_((o))其中Pu(Ⅳ)与NOP_((o))3形成中性分子,再与DMHMP结合成为中性配合物进入有机相。在实验范围内Pu(Ⅳ)分配比与DMHMP浓度的平方、NO^(-)_(3)浓度的四次方成正比,萃取过程为放热反应,反应的焓变为-34.46 kJ/mol。