世界各地都在研究先进的核燃料循环,以提高核能的安全性、可持续性和经济性。分离和嬗变 (P&T) 是有助于减少放射性废物的热量、放射性毒性和体积的候选技术之一。最近的发展表明,需要将 P&T 策略嵌入到先进的燃料循环中,同时考虑废物管理和经济问题。在此背景下,核能机构 (NEA) 自 1990 年以来组织了一系列两年一次的信息交流会议,为专家提供一个论坛来介绍和讨论 P&T 领域的最新发展。前几次会议分别于 1990 年在日本水户市、1992 年在美国阿贡国家实验室 (ANL)、1994 年在法国卡达拉舍、1996 年在日本水户市、1998 年在比利时莫尔市、2000 年在西班牙马德里市、2002 年在韩国济州岛、2004 年在美国拉斯维加斯市、2006 年在法国尼姆市、2008 年在日本水户市、2010 年在美国旧金山市、2012 年在捷克布拉格市、2014 年在韩国首尔市以及 2016 年在美国圣地亚哥市举行。这些会议均由欧盟委员会和国际原子能机构共同赞助。第 15 届信息交流会议于 2018 年 9 月 30 日至 10 月 3 日在英国曼彻斯特举行,由英国国家核实验室 (NNL) 主办。会议包括关于国家和国际计划的全体会议,随后是技术会议和海报会议,涵盖了 P&T 和先进燃料循环的各个方面。P&T 信息交流会议是 NEA 在先进核燃料循环领域工作计划的一部分。这些会议记录包括第 15 届信息交流会议上提交的扩展摘要和论文。所表达的观点仅代表作者的观点,并不一定反映 NEA 或其成员国的观点。
分离工艺涉及从乏核燃料或后处理产生的高放射性废物中分离锕系元素(包括次锕系元素),目的是在快堆或加速器驱动系统中燃烧它们。次锕系元素的回收可以高效利用资源,减少废物的体积、热负荷和放射性毒性。分离工艺对于增加和维持核能增长的重要性已为全世界所认识。因此,正在开发先进的分离工艺以分离钚和次锕系元素,目的是将它们主要在快堆中燃烧,以降低乏核燃料的长期放射性毒性。本出版物回顾了各成员国处理乏核燃料的火工工艺的发展现状和趋势,并确定了进一步发展的领域。
报告了一系列环境放射性比对练习中的第六次练习的结果。总体而言,所取得的结果与早期练习的结果相当。锕系元素(在水基质中)的分析显示出一些改进,尽管 f3-ernitting 和 y-ernitting 放射性核素(也在水基质中)的测量结果仅比近年来略有好转。牛奶中 y-ernitting 的测量被证明更加成问题,与具有相同放射性核素组成的水样相比,存在更大比例的不一致结果。一些实验室仍然引用低于相应 NPL 值的不确定性。
摘要 本文利用原子电子排布数据预测S、P、D、F、DF等不同区化学元素的反应性。对S区元素以及部分P、D区元素的研究表明,外层电子总量通常与最大反应价电子数相对应。但也描述了一些例外情况。提到了P区高级元素的成对s电子钝化的现象。发现了D8–D12组元素的外层电子总量与平均反应电子数之间的相关性。研究了具体的电子结构来预测F和DF区镧系元素和锕系元素的反应性。此外,还讨论了各种亚轨道(s、p、d和f)外层电子的反应性。
实验室国家安全工程部 (NSED) 的工程师团队正在探索脉冲功率的新时代,他们发明并成功演示了阻抗匹配的马尔克斯发生器 (IMG)。IMG 是 90 多年来马尔克斯发生器设计的第一个重大创新,其简单性和效率有可能提高工人和环境的安全性,延长组件寿命,并使脉冲功率机器在空间、成本和复杂性方面只占传统设计的一小部分。该技术有朝一日可能会推动下一代加速器在广泛的应用领域,包括聚变能和动态材料物理实验,例如目前在国家点火装置 (NIF) 和内华达州联合锕系元素冲击物理实验研究 (JASPER) 设施进行的实验,但其时间可能比 NIF 更长,精度可能比 JASPER 更高。
成分复杂的材料在极端环境下表现出了非凡的结构稳定性。其中,最常想到的是高熵合金,其化学复杂性赋予了硬度、延展性和热弹性的不寻常组合。与这些金属-金属键合系统相比,离子键和共价键的加入导致了高熵陶瓷的发现。这些材料还具有出色的结构、热和化学稳定性,但功能特性种类繁多,能够实现连续可控的磁、电子和光学现象。从这个角度来看,我们概述了高熵陶瓷在极端环境下功能应用的潜力,其中内在稳定性可能为固有硬化设备设计提供一条新途径。在辐射、高温和耐腐蚀领域,回顾了当前关于高熵碳化物、含锕系元素陶瓷和高熵氧化物的研究,其中局部无序的作用被证明可以创造自修复和结构坚固的途径。在此背景下,概述了创造未来在恶劣环境下运行的电子、磁性和光学设备的新策略。
摘要:锕系化合物(分子复合物和材料)中化学键的性质在许多方面仍然难以捉摸。彻底分析它们的电子电荷分布对于阐明整个系列的键合趋势和氧化状态具有决定性作用。然而,从实验和理论的角度来看,准确测定和稳健分析锕系化合物的电荷密度都带来了一些挑战。最近,在锕系材料电荷密度的实验重建和拓扑分析方面取得了重大进展 [Gianopoulos et al. IUCrJ,2019,6,895]。在这里,我们讨论了理论方面的互补进展,这些进展使得可以通过块体量子力学模拟准确确定锕系材料的电荷密度。特别是,将实施 Bader 分子和晶体中原子量子理论 (QTAIMAC) 的 T OPOND 软件扩展到 f 和 g 型基函数,从而可以在相同基础上对块体和真空中的镧系元素和锕系元素进行有效研究。研究了四苯基磷酸铀六氟化物共晶体 [PPh 4 + ][UF 6 − ] 的化学键合,其实验电荷密度可供比较。量化并讨论了晶体堆积对电荷密度和化学键的影响。这里介绍的方法可以重现实验电荷密度拉普拉斯算子的拓扑结构的所有细微特征。如此显著的定性和定量一致性代表了对锕系化合物电荷密度分析的实验和计算方法的强烈相互验证。
摘要 近年来,锕系元素可迁移分数在污染场地风险评估中的重要性日益增加。了解238 U和232 Th在放射性废物上的吸附动力学和吸附过程的热力学对于理解它们的迁移率非常重要。本研究研究了莱纳斯先进材料厂水浸净化 (WLP) 残渣中 238 U和232 Th 的浸出过程,采用合成沉淀浸出程序与间歇法相结合的方式,模拟酸雨和严重水灾,获得了最佳浸出条件。研究了WLP 残渣中 238 U和232 Th 的初始浓度,以及在不同pH值和接触时间下238 U和232 Th 的浓度。结果表明,WLP 残渣中 238 U和232 Th的初始浓度分别为 6.6 和 206.1 mg/kg。总体而言,238 U 和 232 Th 浸出过程后浓度的最高值分别为 0.363 和 8.288 mg/kg。这些结果表明,在 pH 为 4 且接触时间相同(14 天)的情况下,238 U 和 232 Th 的最大再迁移潜力。在类似的持续时间内,238 U 和 232 Th 的最大浸出百分比分别为 5.50% 和 3.99%。此外,在 pH 为 7 时,238 U 和 232 Th 的最小浸出百分比分别为 4.7% 和 3.61%。因此,238 U 和 232 Th 的再迁移表明,浸出速率受所用浸出剂的 pH 值影响。 238 U 和 232 Th 的最大浓度是在 pH 值较低(例如 pH 4)时获得的。在 pH 值为 7 和 8 时,238 U 和 232 Th 的浸出量最小。因此,结合 SPLP 和批量方法对于估计 WLP 残渣中 232 Th 和 238 U 的浸出和再动员是可行的。组合方法可能有助于环境研究中的监测和风险评估。关键词:浸出、WLP 残渣、铀、钍