EXAFS和HERFD-XANES技术研究氧对液态FLiBe熔盐中钍铀物种的微观结构影响
批准号:
21701183
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
鲍洪亮
依托单位:
学科分类:
B0608.放射化学与辐射化学
结题年份:
2020
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
林逍、解春雨、曹罕杰、岳增慧
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中文摘要
核燃料以液态形式存在的熔盐堆(热堆和快堆)是一类具有代表性的第四代核能系统,液态氟化物LiF-BeF2-ThF4-UF4熔盐是钍基熔盐堆用核燃料,燃料盐中的杂质氧会与钍和铀发生相互作用,改变核燃料的化学成分,影响其溶解性、热导率和扩散系数等宏观性能。为了使液态燃料在回路中循环时的结构稳定性长期保持在安全范围内,非常有必要研究氧对液态燃料盐中钍和铀物种微观结构的影响。本项目拟通过变温原位装置使燃料盐样品保持液态且处于目标气氛中,利用同步辐射EXAFS和HERFD-XANES技术获取液态样品中钍和铀与氧相互作用的局域结构信息,包括价态、局域对称性、非占据态5f/6d轨道、配位数和键长等,研究氧对液态燃料熔盐微观结构的影响。
英文摘要
Molten salt reactor with liquid nuclear fuel is one of the fourth-generation nuclear energy systems. The liquid LiF-BeF2-ThF4-UF4 molten salt was used as nuclear fuel in thorium-based molten salt reactor. The oxygen impurity in fuel salt will interact with both thorium and uranium and change the chemical constitution of fuel salt, influencing its solubility, thermal conductivity, diffusion coefficient and so on. In order to maintain the structural stability of liquid fuel within safe range when the liquid fuel is runing in salt circuit, it is necessary to study the effect of oxygen on the microstructure of both thorium and uranium in liquid fuel. The planned research work is proposed to change the fuel salt from a solid state into liquid by using an in-situ elevated temperature equipment, and to obtain the local structure on interaction between oxygen and both thorium and uranium in liquid fuel salt including valence state, local symmetry, unoccupied states of 5f-6d electron orbit, coordination number and bond length by synchrotron radiation EXAFS and HERFD-XANES techniques , and to study the effect of oxygen on microstructure of liquid fuel salt.
核燃料以液态形式存在的熔盐堆(热堆和快堆)是一类具有代表性的第四代核能系统,液态氟化物LiF-BeF2-ThF4-UF4熔盐是钍基熔盐堆用核燃料,燃料盐中的杂质氧会与钍和铀发生相互作用,改变核燃料的化学成分,影响其溶解性、热导率和扩散系数等宏观性能。在本项目资助下,依托上海光源BL14W1线站,我们改进和发展了高温熔盐原位XAS技术和基于探测Lβ5荧光的HERFD-XANES技术;利用EXAFS和HERFD-XANES技术研究了液态LiF-BeF2-ThF4-UF4和LiF-BeF2-ZrF4-UF4等熔盐样品及其与氧反应的最终氧化物ThO2、Th1-xUxO2+y和U3O8的微观结构,发现燃料盐中的U4+无法避免与氧反应而最终生成U3O8。因此,如何确保生成的U3O8完全溶解于燃料熔盐而不会以沉淀析出是保证熔盐堆的液态燃料长期稳定安全运行的一个前提,具有重要的科学和实际工程意义。
期刊论文列表
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The physical chemistry of uranium (VI) immobilization on manganese oxides
锰氧化物上固定铀 (VI) 的物理化学
DOI:10.1016/j.jhazmat.2020.122207
发表时间:2020-06-05
期刊:JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS
影响因子:13.6
作者:Ren, Yiming;Bao, Hongliang;Wang, Xiangke
通讯作者:Wang, Xiangke
Local structure of uranium in polycrystalline α-U2N3+δ film probed by X-ray absorption spectroscopy
X射线吸收光谱探测多晶α-U2N3 δ薄膜中铀的局域结构
DOI:10.1016/j.jnucmat.2020.152404
发表时间:2020-12
期刊:Journal of Nuclear Materials
影响因子:3.1
作者:Hongliang Bao;Huoping Zhong;Yin Hu;Jian Lin;Haisheng Yu;Jingyuan Ma;Zhengfeng Tang;Yuan Qian;Yuying Huang;Ke-Zhao Liu;Jian-Qiang Wang
通讯作者:Jian-Qiang Wang
Differential interplay between Ce and U on local structures of U1-xCexO2 solid solutions probed by X-ray absorption spectroscopy
X射线吸收光谱探测Ce和U对U1-xCexO2固溶体局部结构的微分相互作用
DOI:10.1016/j.jnucmat.2018.12.042
发表时间:2019
期刊:Journal of Nuclear Materials
影响因子:3.1
作者:Cao Hanjie;Bao Hongliang;Lin Xiao;Lin Jian;Zhang Linjuan;Huang Yuying;Wang Jian Qiang
通讯作者:Wang Jian Qiang
Uranium-Induced Changes in Crystal-Field and Covalency Effects of Th4+ in Th1-xUxO2 Mixed Oxides Probed by High-Resolution X-ray Absorption Spectroscopy
高分辨率 X 射线吸收光谱探测 Th1-xUxO2 混合氧化物中铀引起的晶体场变化和 Th4 共价效应
DOI:10.1021/acs.inorgchem.8b01142
发表时间:2018
期刊:Inorganic Chemistry
影响因子:4.6
作者:Bao Hongliang;Duan Peiquan;Zhou Jing;Cao Hanjie;Li Jiong;Yu Haisheng;Jiang Zheng;Liu Hongtao;Zhang Linjuan;Lin Jian;Chen Ning;Lin Xiao;Liu Yancheng;Huang Yuying;Wang Jian Qjang
通讯作者:Wang Jian Qjang
DOI:--
发表时间:2019
期刊:核技术
影响因子:--
作者:曹罕杰;鲍洪亮;于海生;黄宇营;王建强
通讯作者:王建强
原位XAFS和SAXS技术研究裂变产物贵金属在液态燃料盐中的胶体行为及界面结构
- 批准号:12175304
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:64万元
- 批准年份:2021
- 负责人:鲍洪亮
- 依托单位:
国内基金
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