乏燃料后处理中新型分离试剂离子液体体系的辐射效应研究

离子液体因其低挥发性，高热稳定性及其在萃取金属离子方面的优良表现被认为是乏燃料后处理中分离放射性核素的新一代绿色试剂。但从乏燃料后处理中强辐射的应用环境来看，离子液体的辐射效应是其实际应用前的研究重点。基于此本项目拟利用离子束、电子束模拟研究离子液体在不同温度、气氛、硝酸及抑制剂存在等条件下的α 和 β辐射稳定性，并与γ辐射对比分析。测定和比较辐照前后离子液体物化性质的变化；通过核磁、拉曼等表征离子液体辐照前后化学结构的变化；以色谱、色质联用等手段对离子液体的辐解产物进行分离分析；探讨离子液体在离子束或电子束辐照下的辐解机理。同时考察电子束辐照对离子液体/冠醚萃取Sr(II)和Cs(I)的影响，分析影响的原因，并对该影响进行针对性抑制。预期从辐射化学的角度对离子液体能否用于乏燃料后处理做出回答，为选择和设计耐辐射性能良好的离子液体提供理论和实验依据。

离子液体具有低挥发性、高热稳定性和化学稳定性，对许多物质具有良好溶解能力，并且离子液体萃取体系对锕系金属、碱金属等金属离子具有优异的萃取性能，被认为是乏燃料后处理中萃取分离放射性核素的新一代绿色溶剂，在乏燃料后处理中具有广阔的潜在应用前景。由于乏燃料后处理涉及强辐射环境, 离子液体辐射稳定性的评估是其实际应用的前提和关键。本项目中我们解析了离子液体辐照后颜色的成因，并提出了颜色脱除的方法；通过重水洗涤结合光谱分析的方法指认了离子液体的主要水溶性辐解产物，发现通过在萃取前水洗除去酸性辐解产物，可使该体系的萃取性能恢复；设计了He+束辐照模拟α辐射效应的实验装置，发现He+ 束辐照低于γ 辐照对离子液体的辐解，而电子束辐照对离子液体的辐解与γ 辐照类似；解析了离子液体萃取体系的主要辐解产物，发现咪唑离子液体萃取体系的辐射稳定性明显优于传统溶剂体系。以上研究成果表明离子液体及其萃取体系具有良好的辐射稳定性，辐解产物通过水洗后不会明显影响体系的萃取性能，可望用于乏燃料后处理中分离放射性核素。