核能作為一種綠色、經(jīng)濟(jì)、安全的清潔能源，在我國(guó)能源供應(yīng)體系中的占比逐年提高，核電技術(shù)和建設(shè)水平也不斷取得突破。核能發(fā)展需要建設(shè)配套的核燃料循環(huán)體系，其中先進(jìn)核燃料循環(huán)技術(shù)是國(guó)際核能領(lǐng)域最前沿和熱門(mén)的“卡脖子”技術(shù)。
在上世紀(jì)五六十年代我國(guó)核工業(yè)的初創(chuàng)時(shí)期，一批平均年齡23歲半的清華師生就扎根200號(hào)（清華大學(xué)核研院代號(hào)），秉承“愛(ài)國(guó)奉獻(xiàn)，追求卓越”的清華精神，為服務(wù)國(guó)家重大戰(zhàn)略需求而努力創(chuàng)新、奮勇攻關(guān)。建院初期，核化學(xué)化工的師生就堅(jiān)定選擇先進(jìn)方向，在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)展了“溶劑萃取法核燃料后處理”技術(shù)的研發(fā)，為我國(guó)“兩彈一艇”事業(yè)做出了重大貢獻(xiàn)。
建院六十年來(lái)，核化學(xué)化工師生堅(jiān)持基礎(chǔ)研究與服務(wù)國(guó)家重大戰(zhàn)略需求并重的科研指導(dǎo)方針，致力于我國(guó)先進(jìn)核燃料循環(huán)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，逐步形成自己的學(xué)科特色，在基礎(chǔ)研究、技術(shù)開(kāi)發(fā)、人才培養(yǎng)等方面都取得了突出的成績(jī)。
在我國(guó)核燃料循環(huán)產(chǎn)業(yè)中，乏燃料后處理、放射性廢物的處理處置等是顯著的短板，已經(jīng)成為制約整個(gè)核工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸之一。先進(jìn)核燃料循環(huán)，是二十一世紀(jì)先進(jìn)核能系統(tǒng)研發(fā)過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)之一。它在傳統(tǒng)后處理再循環(huán)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步回收乏燃料中長(zhǎng)壽命次要錒系元素并進(jìn)行嬗變利用。不僅可以使鈾資源得到更充分的利用，也可以大大減少放射性廢物的長(zhǎng)期危害，被國(guó)際上公認(rèn)為是從根本上解決放射性廢物“萬(wàn)年無(wú)解”問(wèn)題的答案，是國(guó)際核能領(lǐng)域最前沿和熱門(mén)的研究方向之一。但是，由于先進(jìn)核燃料循環(huán)領(lǐng)域涉及到的對(duì)象更為復(fù)雜、分離要求更高、工藝和設(shè)備的難度更大，這些工作也需要更多的開(kāi)拓創(chuàng)新和鍥而不舍的堅(jiān)持。
在傳統(tǒng)的后處理過(guò)程中，長(zhǎng)壽命次要錒系元素都集中在后處理產(chǎn)生的高放廢液中。所以，我們第一步的研究工作是從研究“高放廢液分離”開(kāi)始的，這方面的工作最早可以追溯到上世紀(jì)80年代前后。在朱永JUN院士領(lǐng)導(dǎo)下，我們提出了具有我國(guó)完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“TRPO高放廢液分離流程”。1992年前后，德國(guó)超鈾所使用真實(shí)的高放廢液對(duì)當(dāng)時(shí)國(guó)際上提出的各種高放廢液分離流程進(jìn)行驗(yàn)證和比對(duì)。結(jié)果表明，我國(guó)的“TRPO高放廢液分離流程”與法國(guó)CEA的DIAMEX流程結(jié)果最好，被認(rèn)為是最具應(yīng)用前景的兩個(gè)流程。
但是，在高放廢液分離的研究過(guò)程中，我們也發(fā)現(xiàn)了高放廢液中存在的大量三價(jià)鑭系元素始終與次要錒系元素共存，使得后續(xù)無(wú)法對(duì)次要錒系元素進(jìn)行嬗變。由此促成我們?nèi)ヌ魬?zhàn)一個(gè)難度更大的研究方向——“三價(jià)錒系鑭系元素分離”，該課題被國(guó)際上公認(rèn)為是錒系元素分離化學(xué)領(lǐng)域最困難的問(wèn)題。1996年，朱永JUN院士領(lǐng)導(dǎo)博士生陳靖等完成了二（2，4，4-三甲基戊基）二硫代膦酸萃取分離镅與鑭系元素的研究工作，取得了國(guó)際上該領(lǐng)域前所未有的優(yōu)秀分離效果。
我們也努力探索科研成果向工程技術(shù)的轉(zhuǎn)化。在工藝方面，整合“高放廢液TRPO分離流程”、“三價(jià)錒系鑭系元素分離”、“冠醚萃取鍶、銫”等研究成果，研發(fā)形成了“高放廢液全分離流程”。從“九五”期間開(kāi)始，在科技部等多部門(mén)的支持下，多次使用不同組成的真實(shí)高放廢液對(duì)“高放廢液全分離流程”進(jìn)行了熱驗(yàn)證試驗(yàn)。在設(shè)備方面，對(duì)乏燃料后處理、高放廢液分離領(lǐng)域的專(zhuān)用關(guān)鍵設(shè)備開(kāi)展了系統(tǒng)的研發(fā)工作，形成了以“核用離心萃取器”、“脈沖萃取柱”、“混合澄清槽”為代表的多項(xiàng)核化工裝備研發(fā)成果，為滿(mǎn)足未來(lái)工程化應(yīng)用的需要打下了基礎(chǔ)。
從2018年開(kāi)始，國(guó)家開(kāi)始大規(guī)模啟動(dòng)實(shí)施“后處理科研專(zhuān)項(xiàng)”。核研院核化學(xué)化工團(tuán)隊(duì)以副總設(shè)計(jì)師單位身份承擔(dān)了其中多個(gè)重要研究課題，深耕多年的先進(jìn)核燃料循環(huán)領(lǐng)域分離技術(shù)迎來(lái)了新的發(fā)展契機(jī)和用武之地。我們堅(jiān)信，隨著科研工作的不斷深化和與行業(yè)內(nèi)院所、企業(yè)的大力協(xié)同，我們?cè)谙冗M(jìn)核燃料循環(huán)領(lǐng)域的科技攻關(guān)會(huì)不斷取得創(chuàng)新性成果，可以為滿(mǎn)足國(guó)家重大需求、解決制約我國(guó)核能事業(yè)發(fā)展的“卡脖子”技術(shù)問(wèn)題做出重大貢獻(xiàn)，為回應(yīng)人民對(duì)美好生活的向往再干一件有益之事！
供稿：核研院201研究室
編輯：李華山
審核：程曦
