机构设置
(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。 |
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。 |
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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 |
主要获奖: 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 |
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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。 |
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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。
(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。
(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。
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最近更新:2024-04 |