乏燃料的后处理对于核能生产中铀和钚的经济使用是必不可少的,PUREX工艺流程始终是乏燃料后处理的首选,该过程是以磷酸三丁酯（TBP）和直链烷烃为溶剂的液-液萃取方法。由于后处理过程中溶剂与硝酸接触并长时间暴露在高温与辐射环境中,因此会导致TBP或稀释剂烷烃发生化学反应,反应产物会降低溶剂性能使萃取分离效果变差,严重可能会生成“红油”,导致“红油”爆炸事故的发生。本论文通过红外光谱分析、气-质联用分析、核磁共振碳谱等手段对正己烷和正十二烷类直链烷烃在硝酸加热体系中的反应产物进行了全面定性分析,确定了该体系下的硝化产物种类。同时利用气相色谱法、核磁共振氢谱法对产物进行了定量分析,研究了反应温度、硝酸浓度、反应时间、物料配比、金属硝酸盐和自由基引发剂等因素对正己烷和正十二烷硝化反应的影响。另外,我们对反应条件设计了正交实验,根据正交实验结果分析,得到正己烷与硝酸的反应在温度150℃,硝酸浓度10 mol/L,反应时间12 h,物料配比为1:1.5条件下,2-硝基己烷和3-硝基己烷的总产率最高;在温度110℃,硝酸浓度6 mol/L或10 mol/L,反应时间8 h,正己烷与硝酸的物料配比为1:1.5条件下,两产物比值最大。根据正十二烷与硝酸的液相硝化反应条件的正交实验结果分析,得到正十二烷与硝酸的反应在温度150℃,硝酸浓度8 mol/L,反应时间12 h,物料配比为1:1.5条件下,硝基十二烷的总产率最高。为了探究烷烃与硝酸反应过程中的温度及压力变化情况,本论文设计了一种500 mL的智能反应釜进行放大实验,并获得了该体系下的时间-温度、时间-压力曲线。通过分析发现,反应过程中物料温度的变化和反应体系产生的压力变化情况,均与硝酸浓度、物料配比以及碳链长短有关。其中,正己烷-硝酸体系在物料比为1:1时产生的最大压力为29 bar,正己烷-硝酸体系在物料比为1:2时产生的最大压力为34.4 bar;正十二烷-硝酸体系在物料比为1:1时产生的最大压力为8.4 bar,正十二烷-硝酸体系在物料比为1:2时产生的最大压力为15.8 bar。本论文利用绝热加速量热仪（ARC）探究了反应的热危险性。通过绝热加速量热（ARC）实验提供的放热反应过程中的温度、压力数据和自热速率,为研究化学动力学参数提供了基础依据。研究结果表明,烷烃-硝酸体系中,随着物料配比由1:1增加到1:2时,反应的活化能降低,即硝酸比例越大,活化能越小,反应越容易发生。