核化学工艺研究室（201室）

1、研究领域与学科建设

（1）核能化学与材料：核废物处理及资源化利用相关的化学与材料研究，包括锕系与裂片元素化学、功能无机或有机材料设计和合成等。

（2）核燃料循环技术：核燃料循环过程化学、工艺及相关设备技术研究，包括高放废液分离、干法后处理技术、镧锕分离、先进核用萃取分离设备（离心萃取器、脉冲萃取柱、混合澄清槽等）、放射性环境下流体输送设备（RFD）以及特种分离试剂（如冠醚、杯芳烃等）制备技术等。

（3）核能制氢技术：I-S热化学循环制氢、高温水蒸气电解制氢相关的化学、材料以及系统集成技术研究。

（4）其它方向：动力电池材料回收再生技术、核径迹膜技术（防伪、过滤等）、医用同位素分离及应用等。

2、科研项目

在研项目主要包括国家乏燃料后处理专项科研、国家重大专项“高温气冷堆示范工程”课题、国家自然科学基金（杰青、面上、青年等）以及与国内重点企业合作的横向课题等。部分项目：

（1）乏燃料后处理专项科研：乏燃料后处理高放废液分离技术研究（第二阶段）（2020-2024）

（2）乏燃料后处理专项科研：后处理流程中Np、Pu 和Tc 等关键元素价态和种态的光谱测定及应用（2020-2024）

（3）乏燃料后处理专项科研：大型脉冲萃取柱研制（2020-2024）

（4）乏燃料后处理专项科研：大型泵轮式混合澄清槽研制（2020-2024）

（5）国家杰出青年科学基金：锕系元素放射化学（2024-2028）

3、实验室与设备

核化学化工实验室为清华大学一级实验室。其中，甲级放化实验室面积约3000平方米，非放普通化学实验室2000多平方米。共有大小仪器设备1000多台，包括红外光谱仪、紫外-可见-近红外吸收光谱仪、荧光光谱仪、原子吸收光谱仪、动力学停流光谱仪、ICP-OES、ICP-MS、单晶衍射仪、扫描电镜、原子力显微镜、XRD、液相色谱仪、气相色谱仪、电化学工作站等各类表征设备以及超低本底液闪、alpha能谱仪、gamma能谱仪等放射性测量仪器，配备有两个热室、湿法工艺手套箱、干法工艺手套箱（低水低氧）、高放废液分离流程验证台架、萃取剂合成平台、核能制氢研究平台、核用分离设备研制平台等实验和研究设施。

甲级放化实验室（710楼）	高放废液分离设备流程台架

热室	核用离心萃取器研发平台

4、学术成果（文章、奖励）

主要获奖：

2017年XX科技进步奖二等奖

2003年国家技术发明奖二等奖

1998年国家技术发明奖二等奖

1993年国家自然科学奖三等奖

学术论文

近年来部分成果发表于Nature、Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.等国际知名期刊。

主要研究成果

（1）高放废液分离技术

高放废物的处理和处置是制约核能可持续发展的关键因素之一，也是一个世界性的难题。“分离－嬗变”是一种先进的高放废物处理技术。

从上世纪70年代末开始，在朱永Jun院士的带领下，清华大学率先在国内开展了高放废液分离技术研究。经过数十年研究和技术积累，提出了包括两个环节、三个萃取分离体系的全分离流程：第一个环节是高放废液的非alpha化，采用三烷基氧膦（TRPO）为萃取剂从高放废液中萃取去除锕系元素，并得到Pu、Am等超铀元素产品；第二个环节是高放废液的中低放化，分别采用冠醚和杯芳烃冠醚作为萃取剂从高放废液中去除Sr-90和Cs-137，并可得到Sr－90和Cs－137产品。通过以上技术分离处理之后的高放废液可以水泥固化，变成可近地表处置的中低放非alpha废物。其中，上述技术中的TRPO流程是我国原创、被国际同行高度评价、具有良好应用前景的从高放废液分离锕系元素的流程。

高放废液全分离流程示意图

（2）三价锕系与镧系元素萃取分离技术

三价锕系与镧系元素的有效分离是实现“分离－嬗变”先进技术的关键环节之一。然而，三价锕系与镧系元素之间的化学性质非常接近，它们之间的分离一直是一个世界性难题。清华大学首先发现商业试剂Cyanex 301的纯化产品二(2,4,4-三甲基戊基)二硫代次膦酸对三价锕系与镧系元素具有非常高的萃取选择性。随后深入开展了分离机理研究，提出了分离流程并完成了流程的热验证工作。该研究成果被国际同行评价为本领域多年来最重要的进展，对于发展先进核废物后处理技术具有重要意义。

基于二硫代次磷酸的三价镧锕分离技术

（3）核用离心萃取器

环隙式离心萃取器是一种高效的液-液萃取分离设备。与箱式设备（如混合澄清槽、搅拌釜等）和塔式萃取器（如脉冲萃取柱、转盘萃取塔等）萃取设备相比较，离心萃取器具有分相速度快、级存留量少、级停留时间短等优点，因此成为国际上核用萃取分离设备研究的热点。清华大学自主研发了不同规格的核用离心萃取器，可用于各种规模的实验研究。另外，清华大学和中国核电工程有限公司合作研发的alpha密封核用离心萃取器有望应用于工程规模后处理流程。

不同规格的核用离心萃取器

5、团队成员

清华大学核研院核化学化工研究室（团队）目前共有在编教职工27人，硕博研究生40余人，科研合同制及博士后研究人员近30人。

姓名	联系方式
陈靖	jingxia@tsinghua.edu.cn	团队负责人
徐超	xuchao@tsinghua.eud.cn	研究室主任
王建晨	wangjianchen@tsinghua.edu.cn
徐盛明	smxu@tsinghua.edu.cn
景山	s-jing@tsinghua.edu.cn
张平	zhangping77@tsinghua.edu.cn
刘学刚	liu-xg@tsinghua.edu.cn
于波	cassy_yu@tsinghua.edu.cn
冯孝贵	fengxiaogui@tsinghua.edu.cn
徐世平	Xushiping@tsinghua.edu.cn
文明芬	wenmingfen@tsinghua.edu.cn
王来军	wanglaijun@tsinghua.edu.cn
王兴海	wangxh110@163.com
徐聪	c-xu@tsinghua.edu.cn
段五华	dwh203@tsinghua.edu.cn
张文强	zhangwq@tsinghua.edu.cn
何千舸	heqiange@tsinghua.edu.cn
陈崧哲	chenszh@tsinghua.edu.cn
王树威	wangshuwei@tsinghua.edu.cn
李少伟	lsw@tsinghua.edu.cn
叶钢	yegang@tsinghua.edu.cn
孙涛祥	sunstx@tsinghua.edu.cn
陆跃翔	luyuexiang@tsinghua.edu.cn
王哲	wang2023@tsinghua.edu.cn
王志鹏	wangzp92@163.com
王树博	wangshubo@tsinghua.edu.cn
马晓明	mxm@tsinghua.edu.cn

最近更新：2024-04