王先彬，蔣 鋒，朱鐵建，鄭海洋，佘長鋒，黃 衛(wèi),*，李晴暖,*

1.中國科學(xué)院 上海應(yīng)用物理研究所，上海 201800；2.中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049

熔鹽堆由于使用液態(tài)燃料而具有便于進(jìn)行燃料處理的特性，這使其非常適合釷資源的核能利用[1]。在釷基熔鹽堆(TMSR)的閉式燃料循環(huán)方案中，乏燃料中釷的分離回收是不可獲缺的環(huán)節(jié)之一，這不僅有利于釷資源的循環(huán)使用和提高利用率，而且也將使得反應(yīng)堆乏燃料的廢物量大大減少，符合“廢物最小化”原則[2]。

在TMSR的燃料處理流程中，首先將通過氟化揮發(fā)和減壓蒸餾兩種處理技術(shù)分離回收燃料鹽中的鈾和7LiF-BeF2載體鹽，而釷則與絕大部分裂變產(chǎn)物共存在蒸餾尾料中[3]。因此，釷與裂變產(chǎn)物的分離是燃料鹽中釷分離回收的關(guān)鍵問題。但是，由于蒸餾尾料中的氟化釷和裂變產(chǎn)物的氟化物均難溶于水，傳統(tǒng)的水法處理技術(shù)難以直接在此使用。因此，直接在熔鹽相中采用電化學(xué)方法分離釷和裂變產(chǎn)物將是一種不錯的選擇[4]。

在熔鹽中采用電化學(xué)方法處理乏燃料已有幾十年的歷史，一般采用氯化物熔鹽作為電解質(zhì)體系[5]。本課題組在前期工作中也對氟化釷和稀土氟化物在LiCl-KCl中的溶解和電化學(xué)行為開展了研究，并通過電解的方法初步實現(xiàn)了稀土與釷的分離以及釷的提取[6-8]。在電化學(xué)處理過程中，一方面需要通過連續(xù)加料的方式將燃料鹽的蒸餾尾料溶解進(jìn)入氯鹽電解質(zhì)中，以確保電解過程的穩(wěn)定進(jìn)行；另一方面，考慮到能耗、熔鹽用量、操作空間和放射性廢物最小化等問題，要求單位體積的氯鹽電解質(zhì)中能夠處理盡可能多的乏燃料，這就需要盡可能的提高熔鹽中的氟化釷濃度。因此，本工作擬研究較高ThF4濃度下的CeF3-ThF4-LiCl-KCl熔鹽中Th的電解沉積行為，以此考察高濃度ThF4對LiCl-KCl熔鹽中Th電解分離效果的影響。

1 實驗部分

1.1 試劑和儀器

實驗用的LiCl、KCl、CeF3均購自Sigma-Aldrich公司，純度為99.99%。ThF4由中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所提供，純度為99.999%，使用前在200 ℃下干燥20 h。工作電極(WE)為Mo絲(φ1.5 mm和φ1.0 mm)，純度99.99%，Alfa-Aesar公司；對電極(CE)為石墨棒(φ3 mm×50 mm)，光譜純，煙臺美爾森石墨有限公司；參比電極(RE)為自制的Ag/AgCl(x=5%)-LiCl-KCl參比電極[9]。作為熔鹽容器的剛玉坩堝(內(nèi)徑74 mm，高82 mm)購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

Optima 8000型電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(ICP-AES)，美國Perkin Elmer公司；X’Pert Pro MPD型X 射線衍射儀(XRD)，荷蘭PANalytical公司。

1.2 CeF3-ThF4-LiCl-KCl四元熔鹽的制備

所有的實驗均在一個與氬氣手套箱連接的自制電爐內(nèi)進(jìn)行，爐內(nèi)的最高溫度可達(dá)1 000 ℃[10]。

通過混合特定比例(摩爾比為59∶41)的LiCl和KCl粉末制備LiCl-KCl共晶鹽。將混合粉末放置在剛玉坩堝內(nèi)并置入爐膛。密封爐膛，升溫至573 K，在該溫度下對爐膛進(jìn)行抽真空和充氬氣處理。重復(fù)數(shù)次抽/充氬氣操作，以除去微量水分。然后加熱至773 K，并保溫過夜，使共晶鹽充分混合。最后將制備的共晶熔鹽緩慢冷卻至室溫。

稱取一定量經(jīng)預(yù)處理的ThF4粉末，加入到盛有LiCl-KCl共晶熔鹽的剛玉坩堝內(nèi)，使用上述相同方法處理混合物用來制備不同濃度的ThF4-LiCl-KCl熔鹽，自然冷卻后研磨成粉末。向ThF4-LiCl-KCl熔鹽中加入一定比例的CeF3粉末，使CeF3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%，混合均勻后轉(zhuǎn)移至剛玉坩堝內(nèi)，將其放入電爐后升溫至573 K，保溫2 h，以除去微量水分，然后加熱至773 K，保溫12 h后對熔鹽進(jìn)行電化學(xué)性質(zhì)測量或電解沉積實驗。

1.3 Th(Ⅳ)和Ce(Ⅲ)的電化學(xué)行為研究

所有電化學(xué)測試均使用石墨為對電極，Mo絲為工作電極，Ag/AgCl作參比電極。將電極插入到熔鹽中，保持工作電極的插入深度為5～8 mm。使用AUTOLAB PGSSTAT 302N電化學(xué)工作站進(jìn)行實驗，使用的軟件為Nova 1.9。使用循環(huán)伏安法(CV)進(jìn)行電化學(xué)參數(shù)測試。

1.4 CeF3-ThF4-LiCl-KCl熔鹽體系中Th的電解沉積

采用脈沖電位電解方法[6]在CeF3-ThF4-LiCl-KCl體系中進(jìn)行Th的電解沉積實驗。每個脈沖電解過程包含四個階段：(1) 在陰極施加一個比Th(Ⅳ)沉積電位更負(fù)的電位(但正于Ce(Ⅲ)的沉積電位)，在較短的時間內(nèi)使電活性物質(zhì)在電極表面局部聚集；(2) 在陰極施加略負(fù)于Th(Ⅳ)析出電位的沉積電位，進(jìn)行Th的沉積；(3) 在陰極施加一個略正的電壓，使沉積在陰極的部分活性析出物重新溶解；(4) 施加一個穩(wěn)定電位，盡可能減少電極與熔鹽本體之間Th的析出和溶解。

電解前后熔鹽中Th和Ce的濃度采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜分析，電解產(chǎn)物采用X 射線衍射儀表征。

2 結(jié)果與討論

2.1 CeF3-ThF4-LiCl-KCl熔鹽體系中Th(Ⅳ)和Ce(Ⅲ)的電化學(xué)行為

掃描速率為100 mV/s，電極面積為0.35 cm2，對電極：石墨棒(φ3.0 mm)，參比電極：Ag/AgCl(x=5%)-- ——0.3%CeF3-10%ThF4-LiCl-KCl， ——0.3%CeF3-3%ThF4-LiCl-KCl圖1 773 K下CeF3-ThF4-LiCl-KCl熔鹽在Mo電極上的循環(huán)伏安圖Fig.1 Cyclic voltammograms of CeF3-ThF4-LiCl-KCl molten salt system at 773 K

773 K下CeF3-ThF4-LiCl-KCl熔鹽在0～-2.60 V范圍內(nèi)的CV曲線示于圖1。由圖1可知：在0.3%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)CeF3-3%ThF4-LiCl-KCl熔鹽體系中，除-2.58 V處的熔鹽電化學(xué)窗口的氧化還原峰外，依次出現(xiàn)四對較為明顯的氧化還原峰Ⅳc/Ⅳa、Ⅲc/Ⅲa、Ⅱc/Ⅱa和Ⅰc/Ⅰa。其中Ⅰc/Ⅰa和Ⅱc/Ⅱa分別對應(yīng)Ce(Ⅲ) 和Th(Ⅳ)在電極上的還原/氧化，峰電位基本與三元體系一致。Ⅳc/Ⅳa可能是熔鹽中雜質(zhì)離子(例如金屬銅的電極接口和導(dǎo)線的腐蝕產(chǎn)物)的氧化還原峰，相應(yīng)的Ⅲc/Ⅲa則可能來自于Th和Cu的共還原沉積和氧化[6-8,11-12]。

與3%ThF4的熔鹽體系CV曲線比較，10%ThF4的熔鹽體系有明顯差異：1) 堿金屬離子的還原析出電位顯示不明顯，觀察不到熔鹽的電化學(xué)窗口；2) Th(Ⅳ)的初始還原電位略微正移(從-1.75 V正移至-1.72 V，如表1所示)，還原峰電流和氧化峰電流增大，峰的寬度增大；3) Ce(Ⅲ)/Ce的信號弱，觀察不到它的氧化還原峰；4) 雜質(zhì)峰依然存在。這些變化可能是氯鹽中Th(Ⅳ)和F-濃度的增大造成的。一方面，根據(jù)Nernst方程，隨著Th(Ⅳ)濃度的增大，其初始還原電位會隨之正移；另一方面，F(xiàn)-濃度的增大會引起Th(Ⅳ)周圍的熔鹽環(huán)境發(fā)生變化，由于F-的強(qiáng)絡(luò)合作用，與Th(Ⅳ)形成穩(wěn)定的大團(tuán)簇絡(luò)合物[11]，這種大團(tuán)簇絡(luò)合物的形成會造成自由Th(Ⅳ)的濃度減少，導(dǎo)致Th(Ⅳ)的初始還原電位負(fù)移[6-7]。由于體系中Th(Ⅳ)與F-的比例是按照ThF4的化學(xué)計量比增加，Th-F絡(luò)合對自由Th(Ⅳ)濃度的影響效果低于ThF4的引入，因此這兩方面的作用綜合在一起，最終造成Th(Ⅳ)初始還原電位略微正移。此外，在高濃度下，電極表面初始Th(Ⅳ)濃度增大，導(dǎo)致無論是Th(Ⅳ)的還原峰電流還是其對應(yīng)的氧化峰電流都增大，峰的寬度也相應(yīng)增大，甚至部分掩蓋了Ce(Ⅲ)/Ce的信號。而熔鹽電化學(xué)窗口的缺失，可能是高濃度的Th4+在熔鹽中形成了較為穩(wěn)定的LiTh2F9絡(luò)合物結(jié)構(gòu)，熔鹽結(jié)構(gòu)的變化使得Li+的活度下降、還原峰負(fù)移，最終超出掃描電位的范圍。

表1 電解不同階段CeF3-ThF4-LiCl-KCl熔鹽中Th(Ⅳ)和Ce(Ⅲ)的初始還原電位Table 1 Onset reduction potential of Th(Ⅳ) and Ce(Ⅲ) in CeF3-ThF4-LiCl-KCl molten salt before and after electrolysis

2.2 電解與電解過程監(jiān)測

根據(jù)從CeF3-ThF4-LiCl-KCl熔鹽體系的CV曲線中獲取的信息，為避免Ce(Ⅲ)和Th(Ⅳ)在電解時共同還原導(dǎo)致電解產(chǎn)物中Th與Ce的分離系數(shù)降低，采用脈沖電解方法(圖2)對熔鹽體系進(jìn)行電解；同時在電解過程中應(yīng)用CV法對熔鹽中Th(Ⅳ)和Ce(Ⅲ)的濃度進(jìn)行初步監(jiān)測，判斷電解進(jìn)程。

圖2 CeF3-ThF4-LiCl-KCl熔鹽體系脈沖電位電解參數(shù)設(shè)置Fig.2 Parameters applied during pulse potential electrodeposition in CeF3-ThF4-LiCl-KCl molten salt system

脈沖電解電位設(shè)置：脈沖周期為60 s；脈沖電解的四個階段(離子富集、電解沉積、不穩(wěn)定物溶解和熔鹽體系靜置)的電位分別為-2.00 V、-1.90 V、-1.60 V和-1.70 V，如圖2所示。離子富集和電解沉積電位設(shè)定介于Ce(Ⅲ)和Th(Ⅳ)的還原電位之間，避免Ce(Ⅲ)的析出；溶解階段的電位為-1.60 V，略正于Th(Ⅳ)的沉積電位，將電極表面沉積相中疏松層溶解到熔鹽中；熔鹽靜置階段的電位為-1.70 V，接近Th(Ⅳ)/Th電對的平衡電位，該電位下Th(Ⅳ)沉積和金屬Th的溶解達(dá)到平衡，熔鹽體系處于穩(wěn)定狀態(tài)。

773 K時CeF3-ThF4-LiCl-KCl(0.3%CeF3-10%ThF4)熔鹽體系電解前后的CV曲線示于圖3。由圖3可知：隨著電解的進(jìn)行，0.3%CeF3-10%ThF4-LiCl-KCl熔鹽體系的CV圖中Th4+氧化還原峰信號逐漸減弱；與此同時，Ce(Ⅲ)的氧化還原峰信號逐漸清晰，并且可以清晰地觀察到熔鹽的電化學(xué)窗口。電解進(jìn)行到 8 h時，Th(Ⅳ)的還原峰強(qiáng)度和位置與圖1中0.3%CeF3-3%ThF4-LiCl-KCl熔鹽體系的結(jié)果相似；這個結(jié)果與表2中ICP-AES的分析結(jié)果相吻合，此時熔鹽中Th(Ⅳ)的濃度為9.96×10-2mol/kg，與3%ThF4的熔鹽體系接近(7.89×10-2mol/kg)。但是隨著電解的進(jìn)行，Th(Ⅳ)/Th的初始還原電位不斷負(fù)移(表1)。10%ThF4熔鹽體系中，電解8 h后Th(Ⅳ)的初始還原電位負(fù)移0.08 V(-1.72 V vs. -1.80 V)；而相比具有相似Th(Ⅳ)濃度的3%ThF4熔鹽體系，Th(Ⅳ)的初始還原電位也負(fù)移了0.05 V(-1.75 V vs. -1.80 V)。導(dǎo)致這個現(xiàn)象的原因可能有兩個：一方面，隨著Th(Ⅳ)在陰極上沉積，熔鹽中Th(Ⅳ)的濃度不斷減少；另一方面，由于Cl-在石墨陽極上的氧化電位較低，因而在電解時先于F-被氧化，這使得熔鹽中F-濃度不變，導(dǎo)致熔鹽中自由的Th(Ⅳ)濃度進(jìn)一步降低。這兩個因素的共同作用使得熔鹽中Th(Ⅳ)的活度降低，促使Th(Ⅳ)/Th的還原電位不斷負(fù)移。

掃描速率為100 mV/s，電極面積為0.35 cm2，對電極：石墨棒(φ3.0 mm)，參比電極：Ag/AgCl(x=5%)-- ——電解前，---- ——電解8 h， ——電解20 h圖3 773 K時CeF3-ThF4-LiCl-KCl(0.3%CeF3-10%ThF4)熔鹽體系電解前后的CV曲線Fig.3 Cyclic voltammograms of CeF3-ThF4-LiCl-KCl(0.3%CeF3-10%ThF4) molten salt system at 773 K

電解進(jìn)行20 h后，整個電化學(xué)窗口內(nèi)只能觀測到Ce(Ⅲ)的信號，可以判斷熔鹽中絕大部分Th(Ⅳ)已被還原沉積在Mo陰極上。表1的電位數(shù)據(jù)顯示，隨著電解的進(jìn)行，Ce(Ⅲ)/Ce的初始還原電位也發(fā)生了負(fù)移。0.3%CeF3-10%ThF4的熔鹽電解8 h時后與0.3%CeF3-3%ThF4的熔鹽這兩個體系中，Ce(Ⅲ)/Ce的初始還原電位分別為-2.14 V和-2.12 V。此時兩者的Ce(Ⅲ)和Th(Ⅳ)濃度均相近，而前者F-濃度遠(yuǎn)高于后者；0.3%CeF3-10%ThF4的熔鹽電解8 h和20 h后，兩個體系的Ce(Ⅲ)/Ce的初始還原電位分別為-2.14 V和-2.17 V。此時兩者的Ce(Ⅲ)和F-濃度相近，而前者的Th(Ⅳ)濃度遠(yuǎn)高于后者。對這兩種情形的結(jié)果比較顯示，當(dāng)c(F-)/c(Ce(Ⅲ))比值增加或競爭絡(luò)合F-的陽離子(Th4+)濃度降低時，均會導(dǎo)致熔鹽中Ce(Ⅲ)的活度降低，促使Ce(Ⅲ)/Ce的還原電位不斷負(fù)移。這些結(jié)果進(jìn)一步說明，LiCl-KCl熔鹽中F-的存在會同時促使Th(Ⅳ)和Ce(Ⅲ)的還原電位負(fù)移，F(xiàn)-濃度越大，影響越明顯。

通過ICP-AES對電解不同時間的0.3%CeF3-10%ThF4熔鹽中的Th(Ⅳ)和Ce(Ⅲ)濃度進(jìn)行分析，結(jié)果列入表2。根據(jù)表2數(shù)據(jù)計算，電解20 h后Th的分離率可達(dá)99.7%，而電解前后熔鹽中Ce(Ⅲ)的濃度保持不變。這個結(jié)果表明，通過電解可以從LiCl-KCl熔鹽中有效分離ThF4，同時使得CeF3滯留在熔鹽中。

表2 電解不同時間的CeF3-ThF4-LiCl-KCl(0.3%CeF3-10%ThF4)熔鹽中Th(Ⅳ)和Ce(Ⅲ)的濃度變化及Th的分離率Table 2 Concentration of Th(Ⅳ) and Ce(Ⅲ)in CeF3-ThF4-LiCl-KCl (0.3%CeF3-10%ThF4) molten salt before and after electrolysis and separation ratio of thorium

2.3 電解產(chǎn)物的表征

CeF3-ThF4-LiCl-KCl(0.3%CeF3-10%ThF4)熔鹽體系電解沉積物的XRD譜圖示于圖4。由圖4可知：除了防止樣品吸潮的聚合物包覆膜以外，沉積物信號顯示電解產(chǎn)物主要由LiCl和KCl熔鹽以及電解還原產(chǎn)物Th組成。LiCl和KCl熔鹽來自于氯鹽電解質(zhì)在固態(tài)電解產(chǎn)物上的附著和夾帶，可以通過后續(xù)的蒸餾處理過程將其與釷電解產(chǎn)物分離[7]。

●——Th，*——LiCl，○——KCl，◇——密封薄膜圖4 773 K下CeF3-ThF4-LiCl-KCl(0.3%CeF3-10%ThF4)熔鹽體系電解后Mo電極上的陰極產(chǎn)物XRD譜圖Fig.4 XRD pattern of cathodic deposit obtained from CeF3-ThF4-LiCl-KCl(0.3%CeF3-10%ThF4) molten salt on molybdenum electrode at 773 K

2.4 Th(Ⅳ)濃度對電解速率的影響

ThF4質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為3%和10%的兩種CeF3-ThF4-LiCl-KCl熔鹽體系在不同電解時間段的Th(Ⅳ)濃度、陰極Th累計沉積量和Th(Ⅳ)電解速率結(jié)果列入表3。這兩種熔鹽體系中Th(Ⅳ)的電解速率隨體系Th(Ⅳ)濃度(bTh)的變化示于圖5。從表3和圖5的數(shù)據(jù)可以看出：

(1) 整體來看，隨著電解時間的延長，Th在陰極上的沉積質(zhì)量(表3)逐漸增大，延長電解時間可以提高Th的分離率。

(2) Th(Ⅳ)濃度影響其電解速率。10%ThF4體系中Th的初始電解速率明顯高于3%ThF4體系；隨著熔鹽中Th(Ⅳ)濃度不斷減小，其電解速率(圖5虛線)呈下降趨勢。這個結(jié)果表明，熔鹽中Th(Ⅳ)濃度是影響Th電解速率的重要因素：離子濃度越大，電解沉積效率越高。反過來說，離子濃度越低，電解沉積效率越低。結(jié)合結(jié)果(1)，說明低濃度時降低同樣的離子濃度差需要的電解時間將延長。因此，需要平衡電解分離率和電解效率，通過工藝優(yōu)化來確定合理的技術(shù)指標(biāo)和工藝參數(shù)。

(3) F-濃度對電解速率存在明顯影響。LiCl-KCl熔鹽中ThF4含量的增加不僅會增加Th(Ⅳ)濃度，同時也增加了F-濃度。由于氧化電位的差異，在電解過程中F-不會在陽極上被氧化而從熔鹽中析出，因此F-/Th(Ⅳ)的離子濃度比一直在增加，這使得相同Th4+濃度下電解速率出現(xiàn)變化。10%ThF4體系電解8 h時Th(Ⅳ)濃度(9.96×10-2mol/kg)與3%ThF4體系的初始濃度(7.92×10-2mol/kg)較為接近，但是前者從第8 h到12 h的4 h內(nèi)平均電解速率為0.675 g/h，而后者相應(yīng)的4 h內(nèi)平均電解速率為0.886 g/h；10%ThF4體系電解16 h時Th(Ⅳ)濃度(3.59×10-2mol/kg)與3%ThF4體系電解2 h時(3.98×10-2mol/kg)接近，但是前者從第16 h到20 h的4 h內(nèi)平均電解速率為0.160 g/h，而后者相應(yīng)的4 h內(nèi)平均電解速率為0.471 g/h。這些數(shù)據(jù)顯示，在Th(Ⅳ)濃度相近時，初始ThF4濃度為10%的熔鹽體系中Th的平均電解速率明顯小于3%的熔鹽體系(圖5)?？紤]到上述電解階段內(nèi)10%ThF4體系和3%ThF4體系中Th(Ⅳ)、Ce(Ⅲ)濃度相近，僅F-的濃度相差較大，因此引起電解速率不同的原因極有可能是熔鹽中F-/Th(Ⅳ)的比例差異。以上結(jié)果表明，熔鹽中F-濃度也是影響Th電解速率的因素之一，在Th(Ⅳ)濃度相同的情況下，F(xiàn)-濃度越大，電解速率越低。

表3 CeF3-ThF4-LiCl-KCl熔鹽體系電解過程中的Th濃度、陰極Th累計沉積量和不同電解階段的平均電解速率Table 3 Molality of thorium in, total deposit mass of thorium from and average electrolytic rate of thorium from CeF3-ThF4-LiCl-KCl molten salt during electrolysis

■——3%ThF4，○——10%ThF4圖5 CeF3-ThF4-LiCl-KCl熔鹽在脈沖電位電解過程中平均電解速率隨熔鹽Th濃度的變化曲線Fig.5 Average electrolytic rate from CeF3-ThF4-LiCl-KCl molten salt depending on molality of thorium during pulse potential electrolysis

3 結(jié) 論

使用循環(huán)伏安法研究了773 K下Th(Ⅳ)在不同ThF4含量的CeF3-ThF4-LiCl-KCl熔鹽體系中的電化學(xué)行為。在ThF4質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的CeF3-ThF4-LiCl-KCl四元熔鹽體系中，Th(Ⅳ)的初始還原電位為-1.75 V；ThF4質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加為10%時，Th(Ⅳ)的初始還原電位略微正移(從-1.75 V正移至-1.72 V)。Th(Ⅳ)的還原電位變化與氯鹽中Th(Ⅳ)和F-濃度的增加有關(guān)。Th(Ⅳ)濃度的增大導(dǎo)致其初始還原電位正移，而F-濃度的增大則會促進(jìn)F-與Th(Ⅳ)形成大團(tuán)簇絡(luò)合物，這種大團(tuán)簇絡(luò)合物的形成會造成自由Th(Ⅳ)的濃度減少，導(dǎo)致Th(Ⅳ)的初始還原電位負(fù)移。這兩方面的綜合作用最終使得Th(Ⅳ)初始還原電位略微正移。

采用脈沖電位電解法對不同ThF4濃度的CeF3-ThF4-LiCl-KCl熔鹽體系開展了詳細(xì)的Th電解研究，發(fā)現(xiàn)10%ThF4體系的初始電解速率和陰極Th沉積量明顯高于3%ThF4體系，表明氯鹽中Th(Ⅳ)濃度是影響釷電解速率的重要因素：Th含量越高，電解速率越高。隨著電解過程中Th(Ⅳ)含量逐步降低，當(dāng)兩個熔鹽體系中Th含量相近時，10%ThF4的體系中釷的平均電解速率明顯小于3%的ThF4體系，這表明氯鹽中的F-濃度也是影響Th的電解效率的因素之一：在Th(Ⅳ)含量相同的情況下，F(xiàn)-濃度越大，電解效率越低。電解結(jié)果表明，0.3%CeF3-10%ThF4-LiCl-KCl四元熔鹽中Th的分離率可達(dá)99.7%，而Ce幾乎無析出。

綜上，氯鹽中Th(Ⅳ)和F-的濃度均是Th電解速率的影響因素，且兩者作用的效果相反。這對于氟化物乏燃料的電化學(xué)處理工藝設(shè)計具有很好的指導(dǎo)意義：若在LiCl-KCl熔鹽中電解分離Th和稀土裂變產(chǎn)物的氟化物，為最大化分離效果、節(jié)約能源，應(yīng)在處理過程中持續(xù)加料以保證熔鹽中較高的Th(Ⅳ)濃度；同時，在熔鹽中F-的累計濃度增加后，需定期對其進(jìn)行處理去除，以提高Th電解分離的效率。