固液阴极熔盐电解提取回收核废物中钌、铑、钯的研究

Extracting and separating valuable elements from nuclear waste can reduce the amount of nuclear waste needed for geological disposal and make full use of rare resources, which is of great significance for the sustainable development of nuclear energy. This project mainly aims at the extraction and recovery of ruthenium, rhodium and palladium (Ru, Rh, Pd) from spent fuel on solid-liquid electrode in molten salt. The project will determine the deposition potential sequence of ruthenium, rhodium and palladium on different cathodes and investigate their kinetics and thermodynamics of the electrode process in molten salt, and further study separation behavior of them and uranium (U), the most typical actinide element in nuclear fuel cycle. According to the different deposition potential of Ru, Rh, Pd and U on different cathodes, it is expected that different ions can be deposited separately to achieve the purpose of separation. The project will also systematically study the relationship between extraction efficiency and electrolysis conditions (current, potential and temperature, etc.), and then adjust the extraction efficiency by changing the electrolysis conditions to obtain the optimal electrolysis conditions. The relevant achievements of this project can provide basic data and preliminary technical reserves for the separation of noble metal elements in the reprocessing of spent fuel.

从核废物中提取分离有价值的元素，可减少需地质处置的核废料量并实现稀有资源的充分利用，这对于核能的可持续发展具有重要意义。本项目主要针对乏燃料中贵金属的提取和回收等关键问题，开展钌、铑、钯（Ru、Rh、Pd）在熔盐/固液电极上提取分离的研究工作。项目将测定钌铑钯在不同阴极上的析出电位序，考察它们在熔盐体系电极过程中的动力学和热力学行为，并进一步研究它们与核燃料循环中最典型锕系元素铀的分离行为。根据钌铑钯和铀在不同阴极上还原沉积电位不同，有望使不同离子分别沉积从而到达分离目的。项目还将系统研究钌铑钯提取效率与电解条件（电流、电位和温度等）的关系，进而通过改变电解条件调节提取率，获得最优电解条件。本项目相关成果可为乏燃料后处理中贵金属元素的分离提供基础数据和初步技术储备。

从核废物中提取分离有价值的元素，可减少需地质处置的核废料量并实现稀有资源的充分利用，这对于核能的可持续发展具有重要意义。本项目主要针对乏燃料中贵金属的提取和回收等关键问题，开展钌、铑、钯固液电极上提取分离的研究工作。项目将测定钌铑钯在不同阴极上的析出电位序，考察它们在熔盐体系电极过程中的动力学和热力学行为，并进一步研究它们与核燃料循环中最典型锕系元素铀的分离行为。根据钌铑钯和铀在不同阴极上还原沉积电位不同，使不同离子分别沉积从而到达分离目的。本项目成功绘制了铀和钌铑钯的循环伏安等电化学曲线，几种元素的电化学参数被计算。通过不同温度的循环伏安曲线计算了其各自的扩散系数及扩散活化能等动力学和热力学参数。项目选用固液双阴极（铅镁电极）提取贵金属钌铑钯，通过电化学行为研究铅镁电极的电化学参数，然后选择恒电位电解成果提取分离钌铑钯，采用电化学在线检测的方法检测离子浓度且有较高的提取率。根据实验结果XRD和SEM-EDS分析，在横电位电解过程中钌铑钯更容易沉积在固态Mg电极上。因此，采用固液双阴极可以提取与分离铀和钌铑钯。项目还将系统研究钌铑钯提取效率与电解条件（电流、电位和温度等）的关系，进而通过改变电解条件调节提取率，获得最优电解条件。本项目相关成果可为乏燃料后处理中贵金属元素的分离提供基础数据和初步技术储备。