姜涛王宁　程长明　彭述明,*　严六明

(1中国工程物理研究院核物理与化学研究所，四川绵阳621999；2上海大学理学院化学系，上海200444)

LiCl-KCl-CeCl3熔盐结构与热力学的分子动力学模拟

姜涛1王宁1程长明1彭述明1,*严六明2

(1中国工程物理研究院核物理与化学研究所，四川绵阳621999；2上海大学理学院化学系，上海200444)

采用分子动力学模拟的方法，研究了LiCl-KCl-CeCl3熔盐中CeCl3的结构性质和热力学，获得了LiCl-KCl-CeCl3熔盐中密度与组成、密度与温度的关系数据；径向分布函数gCe-Cl(r)的第一个峰位置为0.259 nm，Ce3+对应的第一个配位数约为6.9；混合熔盐中计算数据与纯熔盐中数据的差异可以解释为混合熔盐中Ce3+和C l－

的相互作用比纯的CeCl3更强；LiC l-KCl熔盐中Ce3+的自扩散活化能为22.5k J∙mo l－1，从活化能的本质来说，Ce3+自扩散所需要克服的能垒要略低于U3+(25.8 kJ∙mo l－1)。当Ce3+的摩尔分数从0.005增加到0.05时，其指前因子从31.9×10－5cm2∙s－1减少到21.8×10－5cm2∙s－1；随着Ce3+摩尔分数从0.005增长到0.05，单位体积内(忽略总体积的变化)Ce3+的增加意味着其扩散阻力增加，而自扩散的能力降低，导致了指前因子的减小。

LiCl-KCl-CeCl3；结构；热力学；分子动力学；扩散系数

1　引言

基于熔盐电解的高温干法后处理技术分离乏燃料中的锕系和镧系元素具有重要的研究意义，因此锕系和镧系元素的三价离子在熔盐体系中的结构性质和热力学性质引起了越来越多的关注1－3。在高温干法后处理过程中，锕系(U、Pu)和镧系金属离子在不同电极电位下可以从LiCl-KCl、NaCl-CsCl、NaCl-KCl和NaCl-CaCl2熔盐中选择性沉积2－4。与传统的水法后处理相比，基于熔盐电解的高温干法后处理技术采用熔盐作为介质，因而具有良好的耐辐照性能，可在线处理的优势得以体现，使得世界各国竞相开展相关的研究工作。……