原位同步辐射真空紫外光谱方法及其在熔盐环境镧系化合物电子结构研究中的应用

Molten salt reactor is one of the six GEN IV nuclear reactors concept under developing, and pyrochemical seperation of nuclear waste based on molten salts is also attracted much attentions recently. In above areas, the seperation of lanthanides from the molten salts is necessary. Thus, the study on the property of lanthnides in molten salts is very important, especially its electronical structures are the key property which determines the redox of lanthanides in the molten salts. The structure of f-electrons is complicated, and the corresponding spectrums cover vacuum ultroviolet(VUV),visible and Near IR range, `resulting much difficulties in theoretical and experimental study. We plan to establish an in situ high temperature VUV spectroscopy facility based on synchrotron radiation, and to study the electronical structures of lanthanides in high temperature molten salts by such in situ spectroscopy method.

熔盐反应堆是未来先进核能的重要技术途径之一，而基于熔盐的高温化学方法也是乏燃料干法后处理的研究热点之一，这些重要应用领域都涉及熔盐中镧系的分离。因而，镧系化合物在高温熔盐中的物性研究具有重要的应用价值。其中，镧系的电子结构决定其氧化还原过程，对熔盐中镧系的分离有着决定性影响。反映镧系f电子复杂结构信息的光谱覆盖了真空紫外、可见至近红外宽广的区间，给理论及实验研究带来诸多困难，在高温熔盐环境下的原位真空紫外光谱实验研究则更具挑战。本项目将利用同步辐射在真空紫外能区的优异光谱性能，建立原位（高温）真空紫外光谱探测手段，并将其应用于高温熔盐中镧系化合物电子结构的原位表征。

熔盐堆是未来第四代反应堆之一、基于熔盐的高温化学方法也是乏燃料干法后处理的研究热点之一，包括镧系化合物在内的各种物质在高温熔盐中的物性、尤其是其电子结构的研究，具有重要的应用价值。在高温熔盐环境下的原位紫外光谱是反映电子复杂结构信息的有效测试手段,实验研究具有较高难度。本项目计划利用同步辐射在真空紫外能区的优异光谱性能，建立原位（高温）紫外光谱探测手段，并将其应用于高温熔盐中化合物电子结构的原位表征。.在项目执行过程中，恰逢合肥光源开展重大维修改造项目，原计划中的真空紫外光谱测试无法展开，因而对项目部分研究内容作了必要调整，研发原位激光烧蚀光谱系统开展了光谱研究，替代原计划中的紫外光谱测试部分研究内容。通过优化探测光路设计及光谱仪器的性能以及建立高温、耐腐蚀、无水无氧环境等技术改进，建立了适宜高温高腐蚀熔盐光谱测试的激光烧蚀光谱系统，开展了若干熔盐及离子液体光谱研究。