來源：《中國科學報》1-20
核能大規模可持續發展是我國的戰略需求，「分離—嬗變」先進燃料循環，能從根本上消除放射性的長期危害。鑭錒分離（尤其是三價鑭錒分離）及三價錒系組內分離對於先進燃料循環的建立具有重要的意義。
在國家自然科學基金重大研究計劃「先進核裂變能的燃料增殖與嬗變」的支持下，清華大學陳靖課題組與中科院高能物理研究所、中國工程物理研究院、中國原子能科學研究院、四川大學等多家單位通力合作，在鑭錒分離及三價錒系組內分離方面取得了重要突破。
陳靖表示，在溼法分離方面，研究團隊主要針對乏燃料後處理中三價鑭錒分離及三價錒系組內分離等挑戰性問題，基於特定配體及先進功能材料的特異選擇性，進一步開發了溶劑萃取或吸附分離技術，實現了對目標元素的高效富集分離。
該研究成果一方面發展了我國具有自主智慧財產權的Cyanex 301分離三價鑭錒流程，為該流程的未來應用奠定了基礎。另一方面，其建立高效的Am/Cm分離方法，可進一步減少α放射性廢物的體積並提高錒系元素的嬗變率，使分離出的錒系元素滿足其嬗變的要求，服務於先進核裂變能的燃料增殖與嬗變的總體目標。
在幹法分離方面，課題組在LiCl-KCl熔鹽體系中成功以形成鋁合金的形式實現了錒系與鑭系元素的有效分離。
研究人員表示，在傳統幹法後處理過程中，電精煉環節產生的廢鹽中含有錒系元素和鑭系元素，而且經過累積鑭系元素的含量較高，這種情況下錒系元素與鑭系元素的分離困難，傳統的鎘陰極分離效果很難滿足實際要求。如果將電精煉產生的廢鹽直接存儲在環境中，則會對環境造成危害。
研究團隊發現，鋁陰極非常適合在電精煉廢鹽中分離錒系元素與鑭系元素。採用鋁陰極將廢鹽中的錒系元素以合金的形式提取，同時實現與鑭系元素的分離，然後再將鑭系元素從熔鹽中除去，可以純化熔鹽，極大地減小廢物體積。
這一方法為我國幹法後處理技術的發展奠定了科學基礎，為熔鹽電精煉流程中如何實現廢物的最小化提供了重要的技術支持。
陳靖期待，上述研究成果在大力推動我國核化學與放射化學學科發展的同時，也能進一步將相關技術推向工業化應用。
編輯：曲田