第 36 卷 200 7 正 第 2 期 2 月 稀有金属材料与工程 R A RE M E T AL NIAT E R I AL S A ND E Nl： }INE E RIN G V o1． 36 ， N o． 2 F 200 7 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 ) 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F Ps 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F Ps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 1 引 言 自从世界上第一座核 电站 1954 年前苏联开始运 行以来， 核电发展 已有 50 年的历史。

与传统发电方式 相比，由于核电具有能量密度大 、稳定性高、燃料运 输量少、正常运行时对环境无害、综合经济效益好等 优点，则 目前世界上核电占总电能的 16％I1I 2 ]，且所 占 比例逐年上升，许多发达国家核 电占总电量的 20％以 上，例如法国核 电比例达到 72． 9％。目前世界上运行 或在建的核电站约 450 多座。 但与此同时产生 了大量的核废料 ，主要包括⋯乏 燃料、燃料后处理产生的高放射水平废液、燃料元件 包壳、部分零件和溶解残余物 。根据核废料的放射性 水平、半衰期长短 以及危害大小，将核废料分为低 水 平、中等水平和高水平废物。其中尤以高水平废物危 害最大， 其放射性极强、 半衰期从 30 年到上百年不等， 对人类和环境危害极大。各国经过多年研究，对于核 废料特别是高水平核废料的处理通常采用⋯：暂存 一 去污一净化一减容一固化 ( 玻璃、水泥 、有机物和人 造岩石 固化) 一储运一地质贮存，并且需要进行长期 守卫以防遗失和泄漏 。因此，目前各 国都在研究如何 有效处理、利用和开发核废料资源【 】 。 2核废料 中的铂族金属(FPs) 核反应堆主要采用 。 u 作为核裂变燃料。

从矿物 中提取的裂变反应的产物，根据产生核素的机理可以 分为 “ 锕系元素” 和裂变产物【 ¨。“ 锕系元素 ” 主要是 与 u 同处一个周期的元素，如 Pu，Am，Th，A c，Ra 等；而裂变产物是由 u 核裂变产生的核素，这些核素 的质量数在 75～ 160 之间【 5I6 】 ， 并且质量数在 92- 144 之 问的概率分布密度最大【 5]，包括 Nb，Tc，A g，Cd， Ru，Mo，Rh，pd[7． s]等，根据研究和统计大约有 300- 500 多种核素【 刚 。特别值得注意的是 由于该质量数范 围限制，不会产生 Pt，Os，Ir，Au 元素。裂变产物是 个十分重要的资源， 如稀有元素 Tc 就可以从其中提 取[8 】 ；其 中的 Ru，Rh，Pd 通常称为裂变 “ 假 白金 ” 或 “ 假铂 ” ( 简称 FPs) [9-1 1 ]。未来 一FPs 是一个十分重要的铂族金属来源。 自然界铂族金属储量估计【 6’l2】 ：Pd 为 8708 t；Rh 为 778 t；Ru 为 3220 t。由于铂族金属所特有的化学、 物理性质 ，广泛用于化工、电子、玻璃、仪表 、航空 航天和核工业等领域【 】 。

其 中 Pd，I ，Ru 主要用在 汽车催化剂、电气仪表、化工 、玻璃工业等方面。由 于铂族金属具有用量少、作用强、不可替代，素有工 业 “ 维他命” 之称[】 ，因此各国把铂族金属作为重要 战略物质进行控制和储备。目前世界上铂族金属主要 产地是南非和俄罗斯f】 】 ；而我国主要是甘肃金昌、云 南金宝山，据统计我国从矿物 中提取的铂族金属年均 总产量 1 t- 3 t【 J，需要大量进 口才能满足需要。 核裂变产物中 FPs 的含量，取决于反应堆使用何 收稿日期：2005— 11-25 基金项 目：云南省重点 自 然科学基金项 目( 作者简介：陈 松，男，1976 年生，硕上，贵研铂业股份有限公司，云南 昆明 ，电话： — 维普资讯