【摘要】：~(99)Tc是反應(yīng)堆裂變產(chǎn)生的具有較高裂變產(chǎn)額(6.12%)的一種長(zhǎng)壽命(半衰期為2.13×10~5a)裂變產(chǎn)物之一。由于其在環(huán)境中具有很強(qiáng)的遷移性,從而造成長(zhǎng)期潛在放射性危害。因此為了避免99Tc對(duì)人類(lèi)環(huán)境造成危害,對(duì)其采取分離是非常有必要的。本文通過(guò)懸浮聚合和季銨化過(guò)程分別合成多孔弱堿性吡啶基陰離子交換樹(shù)脂(4VP-DVB)和強(qiáng)堿性吡啶基陰離子交換樹(shù)脂(4VP-DVBQ)。由于錸與锝處于同一族具有相似的化學(xué)性質(zhì),因此首先用錸模擬锝考察樹(shù)脂吸附性能。通過(guò)靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)考察了硝酸濃度對(duì)樹(shù)脂吸附的影響,以及吸附熱力學(xué)和吸附動(dòng)力學(xué),結(jié)果表明4VP-DVB樹(shù)脂在0.1 mol/L HNO_3中30 min可以達(dá)到吸附平衡并且吸附容量高達(dá)352.1mg/g,同等條件下4VP-DVBQ樹(shù)脂的吸附量為297.6 mg/g。動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)表明4VP-DVB樹(shù)脂經(jīng)過(guò)四次反復(fù)吸附解吸其再生率仍然有92%以上,1 mol/L的氨水對(duì)錸的解吸率可達(dá)到95%以上,濃縮比在10倍以上。通過(guò)利用模擬核素錸進(jìn)行冷實(shí)驗(yàn),在明確了樹(shù)脂類(lèi)型--吸附、解吸條件--吸附、解吸效果對(duì)應(yīng)關(guān)系的基礎(chǔ)上,利用上述吸附錸的最佳實(shí)驗(yàn)條件開(kāi)展了樹(shù)脂對(duì)99Tc吸附熱實(shí)驗(yàn)研究。著重考察了酸度對(duì)吸附效率的影響以及吸附動(dòng)力學(xué),實(shí)驗(yàn)結(jié)果與樹(shù)脂對(duì)錸的吸附吻合,說(shuō)明用錸模擬锝的可行性。此外,進(jìn)一步動(dòng)態(tài)柱分離實(shí)驗(yàn)表明,4VP-DVB樹(shù)脂能很好的實(shí)現(xiàn)鈾锝分離。離子交換樹(shù)脂在進(jìn)行放射性廢液分離過(guò)程中會(huì)受到輻照并發(fā)生分解。而輻解產(chǎn)物與樹(shù)脂自身的結(jié)構(gòu)、輻照類(lèi)型和所處的介質(zhì)環(huán)境有關(guān)。本文選取4VP-DVB和4VP-DVBQ兩種樹(shù)脂,重點(diǎn)考察不同吸收劑量下它們?cè)诳諝?水,鹽酸和硝酸中的γ輻照穩(wěn)定性。對(duì)于輻解氣相產(chǎn)物,重點(diǎn)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(guān)系,對(duì)于輻解液相產(chǎn)物,主要考察了總有機(jī)碳(TOC)和NH_4~+生成量與輻照因素的對(duì)應(yīng)關(guān)系。進(jìn)一步評(píng)價(jià)了輻照后樹(shù)脂對(duì)Tc的吸附性能。結(jié)果表明4VP-DVB樹(shù)脂在鹽酸中輻照穩(wěn)定性高,而4VP-DVBQ樹(shù)脂在硝酸中的輻照穩(wěn)定性高。通過(guò)吸附性能和輻照穩(wěn)定性的研究為兩種類(lèi)型樹(shù)脂為實(shí)際應(yīng)用做了實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備。
【圖文】：

圖 1- 1 乏燃料中裂變產(chǎn)物相對(duì)放射毒性-時(shí)間曲線(xiàn)[5]Fig. 1- 1 Relative radiotoxic inventory of spent fuel“核燃料閉式循環(huán)”模式是通過(guò)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(lái)說(shuō)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(shù)。利用 PUREX 流程能夠回收 99.5%的鈾和钚，而高放廢液（HLW）經(jīng)玻璃固化后可以進(jìn)行地質(zhì)儲(chǔ)存，但是一些長(zhǎng)半衰期的裂變產(chǎn)物通常需要經(jīng)過(guò)幾十萬(wàn)年或上百萬(wàn)年其放射性危害才能消失[6]�！跋冗M(jìn)乏燃料處理技術(shù)”是在閉式循環(huán)的整體上進(jìn)一步完善，，主要是將高放廢液中放射性毒性大的裂變產(chǎn)物進(jìn)一步分離，然后利用核反應(yīng)轉(zhuǎn)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(yīng)產(chǎn)生的能量也可以能夠利用，從而進(jìn)一步提高廢物利用率�！跋冗M(jìn)乏燃料處理技術(shù)”有效地結(jié)合了熱堆燃料循環(huán)與快堆或加速器驅(qū)動(dòng)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(zhì)及分離意義锝的原子序數(shù)為 43，屬于Ⅶ B 族。锝有 21 種放射性同位素和 8 種同質(zhì)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(jié)構(gòu)是[Kr]4d55s2，與錳和錸屬于同一副族并夾在兩者之間，性質(zhì)與之相似。七個(gè)外層電子使它們的化學(xué)價(jià)從 0 價(jià)到+7 價(jià)[8, 9]。99Tc 是裂變反應(yīng)堆運(yùn)行中產(chǎn)生的一種裂變產(chǎn)物，具有較高裂變產(chǎn)額（6.13%）、長(zhǎng)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(duì)乏燃料進(jìn)行后處理回收鈾钚過(guò)程中，锝以高锝酸根的形式與其他元素一起進(jìn)入高放廢液。高锝酸根在環(huán)境中具有很強(qiáng)的遷移性，加之很長(zhǎng)的半衰期，因此在乏燃料后處理過(guò)程中把99Tc 分離出來(lái)有重大意義。另外，金屬锝在低溫下可以制備成超導(dǎo)體[11]， 高锝酸根可以提高鋼的抗蝕性能[12]。因而
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TL41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2702149