磷酸三丁酯與NO2反應研究

孫孝群，李宛桐，陳 濤，吳瑞才，唐雙凌

南京理工大學 環境與生物工程學院和化學與化工學院，江蘇 南京 210000

隨著核電的發展，核反應堆每年產生的乏燃料可達10 500噸[1]。磷酸三丁酯(TBP)由于其優異的選擇性和效率被廣泛應用于工業萃取乏燃料中的鈾和钚[2]，然而國際上乏燃料后處理廠曾發生過多起“紅油”爆炸事故，造成不同程度的后果以及影響[3-6]。紅油爆炸事故原因的研究已有50余年。關于TBP在紅油爆炸中的作用，研究大多集中在TBP與硝酸以及重金屬鹽體系在輻射及加熱條件下的反應路徑與熱危害上。大量研究通過薄層色譜、紅外、氣相色譜與質譜聯用等分析儀器對TBP的降解產物進行分析，發現其主要液相降解產物為磷酸二丁酯(HDBP)、丁醇及少量磷酸一丁酯(H2MBP)。這些產物存在于有機相和水相當中，而氣相產物主要是丁烯、N2、CO、NO、CO2和N2O[7-11]。有研究認為降解氣體中的主要可燃成分為丁烯[12-13]，并且其占TBP降解氣體產物的99%以上[13]，這些氣體產物會形成可燃性的混合物，當溫度達到突躍值后，就會引發氣體自燃甚至是爆炸事故[14]。但是也有研究報道稱TBP與硝酸在加熱條件下的氣體產物中幾乎不含有丁烯[15]。由于紅油體系的復雜性，可能不同的研究條件造成了相悖的結論，但是有研究對純TBP在自加熱到450 ℃條件下的降解產物進行分析，發現其主要分解產物是丁烯[16]。以上研究對TBP在各種條件下的降解產物與反應路徑進行了十分詳盡的分析，然而紅油爆炸過程必然伴隨著較大的釋能過程，上述產物的形成均不足以解釋爆炸的能量來源。……