熔盐减压蒸馏过程中关键金属氟化物的冷凝行为研究

作     者：霍雨婷 罗艳 项海飞 窦强 马杰 翁鸿蒙 李晴暖 HUO Yuting;LUO Yan;XIANG Haifei;DOU Qiang;MA Jie;WENG Hongmeng;LI Qingnuan

作者机构：中国科学院上海应用物理研究所上海201800 上海理工大学上海200093 中国科学院大学北京100049 华东交通大学南昌330006 新疆有色金属研究所乌鲁木齐830000 

出 版 物：《核技术》 (Nuclear Techniques)

年 卷 期：2024年第47卷第1期

页      面：49-55页

核心收录：

学科分类：082703[工学-核技术及应用] 0817[工学-化学工程与技术] 08[工学] 082702[工学-核燃料循环与材料] 0827[工学-核科学与技术] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 

基　　金：国家自然科学基金(No.12175303,No.U2267226,No.12341402) 新疆维吾尔自治区重点研发任务专项(No.2022B01039)资助 

主　　题：减压蒸馏 FLiBeZr 冷凝行为 ~(233)PaF_5 关键金属氟化物 

摘      要：在钍基熔盐堆(Thorium Molten Salt Reactor Nuclear Energy System,TMSR)中,^(233)Pa是232Th-233U转换链中重要的中间核素,前期研究的结果表明减压蒸馏技术可以有效实现载体盐FLiBeZr和^(233)PaF_(5)的分离。然而,在蒸发过程中,部分金属氟化物与^(233)PaF_(5)一同被蒸发,但蒸发出来的氟化物可能会在不同的温度下进行冷凝。本文对含有^(233)PaF_(5)和多种金属氟化物的FLiBeZr熔盐进行减压蒸馏,考察不同温度下^(233)PaF_(5)和关键金属氟化物的冷凝行为。结果表明,^(233)PaF_(5)和95Nb氟化物最佳的冷凝温度均为600~700℃;237U和95Zr氟化物最佳的冷凝温度均为400~500℃。在^(233)PaF_(5)的最佳冷凝温度区域,考察并比较了^(233)PaF_(5)与关键金属氟化物间的最佳冷凝温度下分离因子(βB)与平均分离因子(βA)的差异。实验结果表明:95NbF5的βB与βA无明显差异,但237UF4和95ZrF4的βB较βA提高了2~20倍。通过金属氟化物间βB和βA的对比,表明减压蒸馏分离不同金属氟化物不仅取决于各组分的挥发性,还取决于对冷凝温度的控制。