核废料中裂变产生的铂族金属(FPs)的开发、应用和发展.pdfVIP

第36卷 第2期 稀有金属材料与工程 Vo1.36,No.2 2007年 2月 RAREMETALMATERIALSAND ENGINEERING February2007 核废料中裂变产生的铂族金属((FPs) 的开发、应用和发展 陈 松，管伟明，张昆华，关晓伟，邓志明，邓德国 (贵研铂业股份有限公司，云南 昆明650221) 摘 要:在核废料中存在大量的由核裂变反应产生的铂族金属(FPs:包括Ru,Rh和Pd)。目前全世界的核废料中FPs 的总量可以和自然界储量相比拟，并且随时间推移FPs的总量还会增加。未来FPs将是铂族金属的一个重要资源。本 文介绍了FPs在核废料中的存在形式以及常见提取方法。详细给出了FPs中各种核素的放射性质，阐述了开发和利用 FPs的基本观点、方法和思路。介绍了FPs在核工业和高纯氢气制造上的应用，以及其它潜在的FPs应用领域。 关键词:核废料:Ru;Rh;Pd 中图法分类号:TG146.3 文献标识码:A 文章编号:1002-185X(2007)02-0372-05 中提取的裂变反应的产物，根据产生核素的机理可以 1 引 言 分为 “婀系元素”和裂变产物[[1] “钢系元素”主要是 自从世界土第一座核电站 1954年前苏联开始运 与U同处一个周期的元素，如Pu,Am,Th,Ac,Ra 行以来，核电发展已有50年的历史。与传统发电方式 等;而裂变产物是由U核裂变产生的核素，这些核素 相比，由于核电具有能量密度大、稳定性高、燃料运 的质量数在75160之间[[5,6]，并且质量数在92144之 输量少、正常运行时对环境无害、综合经济效益好等 间的概率分布密度最大[[5]，包括Nb,Tc,Ag,Cd, 优点，则目前世界上核电占总电能的16%[2]，且所占 Ru,Mo,Rh,Pd17,8]等，根据研究和统计大约有300- 比例逐年上升，许多发达国家核电占总电量的20%以 500多种核素[[8]。特别值得注意的是由于该质量数范 上，例如法国核电比例达到 72.9%。目前世界上运行 围限制，不会产生Pt,Os,InAu元素。裂变产物是 或在建的核电站约450多座。 一个十分重要的资源，如稀有元素Tc就可以从其中提 但与此同时产生了大量的核废料，主要包括’]「乏 取[8];其中的Ru,Rh,Pd通常称为裂变 “假白金” 燃料、燃料后处理产生的高放射水平废液、燃料元件 或 “假铂”(FissionPlatinoids简称FPs)[9`11]。未来 包壳、部分零件和溶解残余物。根据核废料的放射性 FPs是一个十分重要的铂族金属来源。 水平、半衰期长短以及危害大小，将核废料分为低水 自然界铂族金属储量估计[[6,12]:Pd为8708t;Rh 平、中等水平和高水平废物。其中尤以高水平废物危 为778t;Ru为3220t。由于铂族金属所特有的化学、 害最大，其放射性极强、半衰期从30年到上百年不等， 物理性质，广泛用于化工、电子、玻璃、仪表、航空 对人类和环境危害极大。各国经过多年研究，对于核 航天和核工业等领域[[12]。其中Pd,Rh,Ru主要用在 废料特别是高水平核废料的处理通常采用’]「:暂存~ 汽车催化剂、电气仪表、化工、玻璃工业等方面。由 去污~净化~减容~固化 (玻璃、水泥、有机物和人 于铂族金属具有用量少、作用强、不可替代，素有工 造岩石固化)~储运，地质贮存，并且需要进行长期 业 “维他命”之称[[121，因此各国把铂族金属作为重要 守卫以防遗失和泄漏。因此，目前各国都在研究如何 战略物质进行控制和储备。目前世界上铂族金属主要 有效处理、利用和开发核废料资源[2-