DFT模拟铂催化肼的分解过程
2020-06-21唐菲菲张晓腾石伟群夏良树
核科学与工程 2020年2期
关键词:结构
唐菲菲,郝 帅,张晓腾,石伟群,夏良树,*
(1.南华大学 核科学技术学院,湖南 衡阳 421001;2.中国科学院 高能物理研究所 核能化学实验室,北京 100049)
随着人类社会的发展,能源短缺问题日益突出,核能具有转换效率高、稳定可控、对环境友好等优点,有着广阔的市场空间和发展前景。其中,在乏燃料的处理问题上,目前有闭式循环和一次通过式两种方式,我国采用的是闭式循环。在闭式循环的后处理工业流程中,还原剂的选择对铀钚分离十分重要,U(IV)—肼为还原剂的1B工艺较为成熟稳定,是目前最为理想的还原剂。然而U(IV)不稳定,在硝酸环境下很容易被氧化为U(VI),故实际应用中U(IV)需要有单独的制备工艺。
目前制备U(IV)的工业化流程有电解法和催化还原法,电解法有过程简单、电流效率高等特点,在后处理厂已有生产规模的应用。但放射环境中工业规模的隔膜使用、处理,电极的更换和再生等都存在困难,因此催化还原正在逐渐的取代直接电解法,其中以铂催化肼还原U(VI)制备U(IV)的研究较多。国外Swanson[1]、Boltoeva[2-4]、Abdunnabi[5]和国内李斌[6,7]等人研究了不同体系下温度、酸浓度、肼浓度、催化剂用量等因素的影响。
虽然大多学者都认同酸性条件下肼的催化分解是异相催化分解,但对肼异相催化分解的具体机理并没有形成一致观点。肼作为一种表现良好的航天燃料,目前对于其分解的研究大多在航天领域,主要研究其分解制氢,肼的各种催化剂,肼及衍生物的分解等[8-15]。在涉及铀、钚等放射性元素的后处理方向,对肼的研究则很少,且研究以实验居多[6,7,16-19]。……
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