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    “乏燃料后处理复杂体系中的锕系元素化学研究”重大项目指南

    日期 2017-07-12   来源:   作者:  【 】   【打印】   【关闭

      为应对能源需求和环境污染双重压力,我国已将发展核电定为国家战略目标。乏燃料后处理的压力和挑战空前巨大,成为我国核能安全高效可持续发展的关键因素之一。锕系元素是乏燃料后处理的核心对象。我国在乏燃料后处理流程研究领域虽已取得一定成绩,但锕系元素化学基础研究与国家重大需求不相适应,仍有许多重大科学问题亟待解决。本重大项目以锕系元素化学为基础,以乏燃料后处理国家需求为导向,深入研究锕系元素在溶液中的价态与化学种态的精准控制、锕系元素在高温熔盐中的配位化学与电化学行为及机理、锕系元素配合物的成键本质、锕系元素在固体化合物中的化学行为及其规律性、锕系元素非常规价态等基础科学问题。

      一、科学目标

      本项目拟面向我国乏燃料后处理的重大需求,从实验和理论两方面,依托大科学装置,开展锕系元素化学基础研究。通过探索锕系元素在溶液体系和高温熔盐体系中的复杂化学行为,深入了解锕系元素配合物中的电子密度分布、锕系配位键本质、锕系元素分离热力学过程及其机理,提出新型镧系和锕系元素选择性结晶分离方法和若干重要锕系元素在乏燃料后处理流程中的分布和走向,为现有乏燃料后处理流程升级改造提供科学依据,并尝试发展新的乏燃料后处理理念和流程,取得一系列具有重大科学意义和应用价值的原创性成果,提升我国乏燃料后处理能力和国际影响力。

      二、研究内容

      (一)复杂体系下锕系元素价态变化规律与调控方法。

      在主要裂片元素共存条件下,揭示锕系元素在溶液中的价态分布规律并探索其价态调控方法,从理论与实验两方面研究锕系元素在溶液中的相互作用及其机制。重点研究先进乏燃料后处理流程中锕系元素价态的变化规律和调控方法,阐明锕系分离的化学机制。

      (二)复杂体系下锕系元素萃取分离。

      开展氮杂稠环、氮氧大环、环肽化合物等新型配体与锕系元素在不同介质中的络合热力学与配位化学研究,建立结构-性能关系。研究新型配体在主要裂片元素共存复杂体系中对锕系元素的萃取行为及其分离中的应用可能性。

      (三)锕系元素高温熔盐化学。

      研究高温熔盐体系中镧系和锕系元素的光谱性质与内在机理;探索镧系和锕系元素化学种态及配位模式与电化学性质的关联。研究熔盐体系组成、电极材料、电解条件对镧系和锕系元素在熔盐中的赋存形态、电极过程及分离效果的影响,在此基础上发展更高效的锕系元素熔盐电解分离方法。

      (四)锕系元素固体化学性质。

      研究锕系元素在固体化合物中的周期性化学行为,发展不同镧系和锕系固体化合物的晶体结构和成键性质的表征方法,寻找新型镧系和锕系易于分离的结晶系统。探索锕系非常规价态稳定在固体化合物中的可能性,以及在锕系分离中的潜在应用。

      三、申请注意事项

      (一)申请书的附注说明选择“乏燃料后处理复杂体系中的锕系元素化学研究”(以上选择不准确或未选择的项目申请不予受理)

      (二)申请人申请的直接费用预算不得超过1700万元/项(含1700万元/项)。

      (三)本项目由化学科学部负责受理。




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