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核能化学团队在乏燃料干法后处理领域取得重要进展
2021-10-09|文章来源: |【
 

  近日,中科院高能所多学科研究中心石伟群研究员课题组在乏燃料干法后处理领域上取得重要进展:开发了一种改进的电解精炼工艺——“原位阳极沉淀”技术回收锕系元素。上述研究成果以“ In-situ Anodic Precipitation Process for Highly Efficient Separation of Aluminum Alloys.”为题发表于国际期刊自然通讯上(Nature Communications. 2021, DOI: 10.1038/s41467-021-26119-9)。 

  石伟群团队长期致力乏燃料干法后处理基础研究,近年来发展了基于固态活性Al阴极高效分离回收锕系元素的新概念,大大提高了锕系元素与镧系元素的分离效率。然而,基于固态Al阴极的锕系元素回收,其阴极产物通常为固态锕铝合金,该合金不能直接复用于燃料制造,而需要实现铝与锕系的进一步分离,这一过程非常复杂,是制约固态Al阴极实际应用的一个“卡脖子”环节。 

  近期,石伟群团队提出了一种全新的锕系铝合金分离新方法,即“原位阳极沉淀技术”(In-situ Anodic Precipitation Process),该方法使用NaAlCl4低温熔盐作为电解质,以铀铝合金作为阳极,以铝棒作为阴极进行电解。铀在阳极被氧化后,会直接形成不溶解的盐从熔盐体相中析出,进而以沉淀的形式被回收,而铝则以铝单质的形式在阴极被回收,成功实现了锕系铝合金的高效分离(图1)。 

  研究团队开发的这一阳极原位沉淀技术,新颖、简单实用、普适性好,对乏燃料干法后处理中锕系元素回收具有重要意义,同时对于其他铝合金的纯化处理也具有借鉴意义。 

  该项目得到了国家杰出青年基金项目,国家自然科学基金重大项目的资助支持。 

    

  图1. 基于NaAlCl4 熔盐电解分离的新方法:(a)阳极原位沉淀过程示意图;(b)不同的合金阳极,对应的金属氯化物沉淀在坩埚底部,及最终得到的金属氯化物产品 

  论文信息如下:  

  Yu-Ke Zhong, Ya-Lan Liu*, Kui Liu, Lin Wang, Lei Mei, John K. Gibson, Jia-Zhuang Chen, Shi-Lin Jiang, Yi-Chuan Liu, Li-Yong Yuan, Zhi-Fang Chai, Wei-Qun Shi*. In-situ Anodic Precipitation Process for Highly Efficient Separation of Aluminum Alloys. Nat. Commun. 2021, in press. 

  https://www.nature.com/articles/s41467-021-26119-9


 
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