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本论文重点研究了一种新型无盐试剂—羟基脲（HU）与铀、镎、钚相互作用的化学，旨在研究这种新型无盐试剂在Purex流程铀、钚分离段（1B）中应用的可能性。HU由C、H、O、N四元素组成，HU应用于流程中不引入金属离子，因此是一种无盐试剂。论文从多方面研究了羟基脲作为还原剂在Purex流程U、Pu（1B）分离中的应用。研究表明，HU应用于Purex流程U、Pu分离中将具有许多优越性。论文的主要研究工作和研究结果概述如下： 1．研究了HU在HNO3溶液中的稳定性，结果表明，HU在HNO3溶液中非常稳定。在0.3mol／L—0.5mol／L的HNO3溶液中，室温下（～25℃），放置3天后观察不到HU的分解，因此，HU应用于流程中时，预计流程运行将具有好的稳定性。 2．HU的萃取实验表明，HU是强的亲水性有机试剂，在30％TBP／煤油中的分配量在1％左右，残留在有机相中的HU容易去除，这样有利于TBP萃取剂的再利用。 3．分光光度法研究了HU还原Pu（Ⅳ）动力学，研究表明，其微分动力学方程可表示为： [NO3]=3mol／L，13℃时，k0=5829±343(L1.1mol-1.1s-1)，反应的活化能约为81.2kJ／mol。与目前所研究的有机无盐试剂相比，HU还原Pu（Ⅳ）的速度受硝酸浓度的抑制作用较小。因此，在酸度较高的流程中，HU作为无盐还原剂将更具有优越性。从反应速率常数比较，HU还原Pu（Ⅳ）的速度与文献报道最快的羟乙基乙基羟胺（EHEH）相近，在HNO3浓度大于1.5mol／L时甚至明显超过了EHEH。应用溶剂萃取法在低浓度下研究了HU还原Pu（Ⅳ）的动力学，求得的速率方程可表示为： 中国原子能科学研究院博士学位论文 Dissertation for the Doetorate of China Institute ofAtomie Energy 15OC下，k0一14472士2317（L刁，molo·smin一l）。 由于HU还原Pu（W）的速度非常快，所以，溶剂萃取法求得的动力学方程可能较 为准确，而且与一NHOH取代化合物还原Pu（IV）的一般机理相符。HU还原Pu（W） 是一个快反应，它有可能适应于接触时间短的萃取分离设备。4.在HNO3溶液中研究了HU还原HNO:的反应，反应方程推测为: H剑CONHOH+IJNOZ+H+一NH4++COZ+NZo+HZO 实验得到的反应速率遵循方程;d【HNOZ] dtko[HNoZI[HNo31’‘[Hu]10℃，k。一0.18士0.01（L一，·Imol‘·lS一‘）。反应对[Hu伪零级，同时盐对反应速率没有明显的影响。活化能约为63kJ/mo1。与羚胺衍生物不同，HU和HNO:反应不再产生HNOZ，所以它能够在11N03溶液中很好地稳定Pu（m）。因此，HU应用于Purex流程中将不需要支撑还原剂。在HN03溶液中，过量的HNO:可以破坏HU，pu（111）又能被氧化为pu（IV），这样将不会影响pu纯化循环。在HNO3溶液中，HU与NP（VI）和NP（V）反应的实验表明，HU能够快速还原Np（Vl） 到NP（V），但是还原NP（V）到NP（IV）非常慢，3h之内从吸收光谱上观察不到反 应的进行。由于NP（V）不被TBP萃取，所以HU作为还原剂应用于U、Pu分离 时将有利于NP随Pu进入水相，这是先进流程所希望的。 Hu还原NpO22+的化学计量比为1:2，可能的化学反应方程推测为: 4Np（VI）+ZHU+HZO=4Np（V）+NZO+COZ+ZNH4++ZH+萃取法研究了HU与NP（W）的络合作用，研究表明它们的络合作用较弱。在。，3一0.5 mol几的HNO3溶液中，测得的一级稳定常数10gp，=9.3，二级稳定常数1。gp广17.3，在HNo3溶液中二级络合作用可以忽略不计。据推测，NpU3+的配位结构和Feu2+相同，娜分子中的胺基N和经基。与Np4+形成五元环络合物。在小于o.smol/L的HN03浓度下，HU与NP（IV）存在着明显的络合作用，这有利于NP（W）的反萃。单级反萃实验表明，HU反萃Pu（W）和NP（VI）的效果随HN氏浓度增大而减小，随HU浓度增大而增大。温度升高，反萃效果增强。4:1的相比下，HNo3浓度II 中国原子能科学研究院博士学位论文 Dissertation for the Doetorate ofChina Instltute ofAtomic Energy 为lmol几时，HU从30%TBP/煤油中反萃Pu（W），lmin之内单级反萃率达到%% 左右，而单级反萃NP（VI），反萃率在95%以上。模拟Purex流程工艺，选用IBX 中HNO:浓度为1.omoFL，第8级进料，进行了16级串级实验。实验表明，U中 去Pu的分离系数达到4.7 x 104。在串级工艺条件下，99.5%的Np进入IBP，u 中去Np分离系数为260。8.研究了Hu对30%TBP萃取U（VI）和Tc（Vll）的影响，实验表明，在HNO3体系中 HU对U（VI）和Tc（珊）分配比的影响很小。 论文还建立了HU在HNO3体系以及在有机相中的分析方法，这为HU的研究工 作奠定了基础。