贾昀澎 王子豪 耿俊霞 杨 洋 窦 强 丛海霞 李晴暖 付海英



FLiNaK熔盐中CsF的蒸发与分离

贾昀澎1,2王子豪1耿俊霞1杨 洋1窦 强1丛海霞1李晴暖1付海英1

1（中国科学院上海应用物理研究所 嘉定园区 上海 201800）2（中国科学院大学 北京 100049）

Cs的同位素是核裂变的主要产物之一，在熔盐反应堆液态燃料盐中以CsF的化学形态存在，定期从燃料盐中除去或减少其含量将有助于提高反应堆的中子经济性。本文用FLiNaK熔盐模拟熔盐堆载体盐FLiBe体系，研究了CsF在不同蒸发条件下的蒸发行为，并尝试进行了减压蒸馏和金属Li还原蒸发技术分离CsF的实验研究。研究表明，在5 Pa蒸馏压力下，CsF的蒸发量随温度呈线性上升趋势，780 ºC时CsF的含量由1%降到0.14%，分离率达86%，但此时载体盐的蒸发量达9.5%；在常压、700 ºC条件下，熔盐中CsF的蒸发比例随还原剂Li的添加量而提高，当添加的金属Li的摩尔浓度与CsF为120:1时，CsF分离率达91%。研究结果为了解CsF在氟盐体系中的蒸发行为和建立可行的分离方法提供基础实验依据。

CsF，FLiNaK，蒸发，还原

熔盐堆燃料在线处理进行裂变产物分离是钍基熔盐反应堆(Thorium Molten Salt Reactor, TMSR)核能系统主要的研究内容之一[1]。Cs是核裂变的主要产物之一，在熔盐堆液态燃料内以CsF的化学形态存在，其物理化学性质与载体盐7LiF-BeF2相近，能稳定存在于燃料盐中[2]。的同位素137Cs是核燃料233U裂变生成的重要核素，裂变产额可达约6.8%[3]，137Cs半衰期长达30 a，是出堆燃料盐中主要的短寿命放射性毒物和热源。而另两种同位素135Cs和133Cs的中子俘获截面分别达到2.5×10‒27m2和1.27×10‒26m2，在堆内长期积累不利于反应堆的正常运行，是中子毒物。……