【摘要】：~(99)Tc是反應堆裂變產生的具有較高裂變產額(6.12%)的一種長壽命(半衰期為2.13×10~5a)裂變產物之一。由于其在環(huán)境中具有很強的遷移性,從而造成長期潛在放射性危害。因此為了避免99Tc對人類環(huán)境造成危害,對其采取分離是非常有必要的。本文通過懸浮聚合和季銨化過程分別合成多孔弱堿性吡啶基陰離子交換樹脂(4VP-DVB)和強堿性吡啶基陰離子交換樹脂(4VP-DVBQ)。由于錸與锝處于同一族具有相似的化學性質,因此首先用錸模擬锝考察樹脂吸附性能。通過靜態(tài)吸附實驗考察了硝酸濃度對樹脂吸附的影響,以及吸附熱力學和吸附動力學,結果表明4VP-DVB樹脂在0.1 mol/L HNO_3中30 min可以達到吸附平衡并且吸附容量高達352.1mg/g,同等條件下4VP-DVBQ樹脂的吸附量為297.6 mg/g。動態(tài)吸附實驗表明4VP-DVB樹脂經過四次反復吸附解吸其再生率仍然有92%以上,1 mol/L的氨水對錸的解吸率可達到95%以上,濃縮比在10倍以上。通過利用模擬核素錸進行冷實驗,在明確了樹脂類型--吸附、解吸條件--吸附、解吸效果對應關系的基礎上,利用上述吸附錸的最佳實驗條件開展了樹脂對99Tc吸附熱實驗研究。著重考察了酸度對吸附效率的影響以及吸附動力學,實驗結果與樹脂對錸的吸附吻合,說明用錸模擬锝的可行性。此外,進一步動態(tài)柱分離實驗表明,4VP-DVB樹脂能很好的實現(xiàn)鈾锝分離。離子交換樹脂在進行放射性廢液分離過程中會受到輻照并發(fā)生分解。而輻解產物與樹脂自身的結構、輻照類型和所處的介質環(huán)境有關。本文選取4VP-DVB和4VP-DVBQ兩種樹脂,重點考察不同吸收劑量下它們在空氣,水,鹽酸和硝酸中的γ輻照穩(wěn)定性。對于輻解氣相產物,重點考察了氫氣,二氧化碳,一氧化碳和甲烷生成量與吸收劑量和輻照條件的關系,對于輻解液相產物,主要考察了總有機碳(TOC)和NH_4~+生成量與輻照因素的對應關系。進一步評價了輻照后樹脂對Tc的吸附性能。結果表明4VP-DVB樹脂在鹽酸中輻照穩(wěn)定性高,而4VP-DVBQ樹脂在硝酸中的輻照穩(wěn)定性高。通過吸附性能和輻照穩(wěn)定性的研究為兩種類型樹脂為實際應用做了實驗準備。
【圖文】：

圖 1- 1 乏燃料中裂變產物相對放射毒性-時間曲線[5]Fig. 1- 1 Relative radiotoxic inventory of spent fuel“核燃料閉式循環(huán)”模式是通過提取乏燃料中 U 和 Pu 并制造成鈾钚混合氧化物燃料（ Mixed Oxide Fuel， MOX 燃料），然后再次使用以充分利用鈾資源。目前來說在閉式循環(huán)中比較成熟的是水法的 PUREX（ Plutonium UraniumRecovery by Extraction）后處理流程（如圖 1- 2 所示），是成熟的工業(yè)化的乏燃料后處理技術。利用 PUREX 流程能夠回收 99.5%的鈾和钚，而高放廢液（HLW）經玻璃固化后可以進行地質儲存，但是一些長半衰期的裂變產物通常需要經過幾十萬年或上百萬年其放射性危害才能消失[6]�！跋冗M乏燃料處理技術”是在閉式循環(huán)的整體上進一步完善，，主要是將高放廢液中放射性毒性大的裂變產物進一步分離，然后利用核反應轉變?yōu)榉�(wěn)定核素或者短壽命放射性核素，從而減少其放射性危害，另一方面這種核反應產生的能量也可以能夠利用，從而進一步提高廢物利用率�！跋冗M乏燃料處理技術”有效地結合了熱堆燃料循環(huán)與快堆或加速器驅動系統(tǒng)其不僅能夠提高鈾資源的利用率，而

圖 1- 2 PUREX 流程Fig. 1- 2 The PUREX process1.3 锝的性質及分離意義锝的原子序數為 43，屬于Ⅶ B 族。锝有 21 種放射性同位素和 8 種同質異能素。這些同位素從90Tc 到111Tc，半衰期從 0.3 s 到 4.2 106a。锝的電子結構是[Kr]4d55s2，與錳和錸屬于同一副族并夾在兩者之間，性質與之相似。七個外層電子使它們的化學價從 0 價到+7 價[8, 9]。99Tc 是裂變反應堆運行中產生的一種裂變產物，具有較高裂變產額（6.13%）、長壽命（T1/2=2.13×105a[10]），比活度為 6.3×108Bq/g。在使用普雷克斯流程對乏燃料進行后處理回收鈾钚過程中，锝以高锝酸根的形式與其他元素一起進入高放廢液。高锝酸根在環(huán)境中具有很強的遷移性，加之很長的半衰期，因此在乏燃料后處理過程中把99Tc 分離出來有重大意義。另外，金屬锝在低溫下可以制備成超導體[11]， 高锝酸根可以提高鋼的抗蝕性能[12]。因而
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TL41

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 漆世鍇;王小霞;羅積潤;胡明煒;趙青蘭;李云;張琪;;一種連續(xù)波磁控管用錸摻雜鎢基合金陰極研究[J];微波學報;2015年S2期

2 章書維;馬建波;;監(jiān)測TOC指標在核電站中的作用與意義[J];硅谷;2014年22期

3 陶為華;李愛民;龍超;;聚乙烯吡啶樹脂對富馬酸的吸附性能研究[J];離子交換與吸附;2014年04期

4 于世昆;伍艷輝;;錸的分離提取研究進展[J];中國鉬業(yè);2010年02期

5 張文鉦;;錸的生產與應用研究進展[J];中國鉬業(yè);2008年04期

6 顧忠茂,葉國安;先進核燃料循環(huán)體系研究進展[J];原子能科學技術;2002年02期

7 朱國輝，謝武成;用液體閃爍計數法測定含鈾、钚體系中的~（99）Tc[J];核化學與放射化學;1996年03期

8 邢兆連;;自由基聚合引發(fā)劑[J];甘肅化工;1995年02期

9 朱國輝,黃浩新;高放廢液中锝的分析[J];原子能科學技術;1992年05期

10 張緒立 ,馮光漢;~(99)Tc的萃取光度分析[J];原子能科學技術;1976年02期

本文編號：2702149