中国科学院上海应用物理研究所承担了中科院核能先导专项"钍基熔盐堆核能系统(TMSR)"的研究任务.钍基熔盐堆核能系统首要的科学目标是实现钍资源的利用和可持续的钍铀燃料循环,采用7LiF-BeF2熔盐作为反应堆的燃料载体和冷却剂.针对堆内燃料盐进行周期性的处理——提取核燃料和载体盐循环复用、分离去除裂变产物,不但可提升反应堆运行的经济性,而且是实现钍铀燃料循环的基本保证.氟化挥发和熔盐减压蒸馏技术作为两种极具发展潜力的干法分离技术,被分别应用于钍基熔盐堆燃料处理流程中铀燃料的提取和载体氟盐的纯化回收. 为了验证氟盐体系中铀氟化挥发分离的技术可行性，本课题开展了FLiBe熔盐中铀的氟化挥发行为研究，研究结果表明经过氟化反应，氟盐中的铀浓度从2.6%下降至ppm级水平，实验中UF6产品的冷凝回收率超过了92%。同时，运用红外光谱在线分析技术实现了氟化反应过程的实时监测与分析。此外，本课题采用热失重蒸发炉还研究了1000℃，0.05-1.0 mm Hg环境下氟盐的减压蒸馏行为。实验结果表明冷凝收集盐中稀土裂变产物的去污系数均大于102，在公斤级蒸馏实验中实现了氟盐蒸馏速率达到6kg/h，蒸馏回收率超过94%，并利用冷凝器的温度变化信息实现了蒸馏进程的实时监测。 在氟化挥发、减压蒸馏工艺和实验装置的研究基础上，将开展干法工艺冷态贯通实验研究，为此将搭建一套公斤级的干法工艺贯通实验系统。在该系统中可实现模拟燃料盐的液态输运进料、连续燃料处理、工艺过程在线监测等操作，将重点对冷态条件下公斤级氟化挥发与减压蒸馏的工艺参数、去污性能等指标进行验证和优化。
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