随着核电规模的不断扩大,对核燃料的需求日益增长,现已探明的铀矿资源储量并不能长久支持核电的发展。钍作为一种可以转化为易裂变核素铀的元素,是一种潜在的核燃料,受到广泛的关注。要实现对钍的高效利用,必须发展配套的钍基燃料后处理技术。现有的Thorex流程并不成熟,且存在诸多难以解决的问题,需要发展钍基燃料后处理新流程。离子色层法是一种高效的分离手段,有着广泛的应用。但传统的离子交换树脂动力学性能不佳,耐辐照稳定性差,不适合在乏燃料后处理流程中使用。为了克服传统离子交换树脂存在的缺陷,创新性地开发了新型吡啶型硅基阴离子交换树脂。为了解决钍基乏燃料后处理的核心问题之一-钍铀分离回收,研究了硅基阴离子交换树脂在硝酸溶液中对钍和铀的吸附行为,吸附机理,考察了树脂的耐辐照稳定性,最终利用离子色层法实现了钍和铀的高效分离回收。选取乙烯基吡啶作为单体,在多孔性二氧化硅载体的孔隙内通过溶液聚合的方法成功合成了硅基阴离子交换树脂。通过SEM、压汞法、TG-DTA、红外等手段对硅基阴离子交换树脂进行表征。硅基树脂表面呈多孔结构,孔隙率为37%,平均孔径35.3nm。树脂中有机物所占比例约为25wt%,离子交换容量约为4.2meq/g。为了实现从硝酸溶液中吸附分离钍,开展了对钍的吸附行为的研究。随着硝酸浓度的增大,树脂对钍的吸附能力逐渐增强,在硝酸浓度达到9M时具有最佳吸附效果。树脂对钍的吸附速度快,5min即可达到吸附平衡,吸附容量达到28.56mg/g。吸附过程符合准二级动力学方程和Langmuir吸附等温线模型。树脂对钍的吸附过程是自发进行的放热反应。常见裂变产物中,钯对钍的吸附有较强的干扰。没有钯存在的情况下,树脂可以从多种裂变产物中选择性吸附钍。树脂在硝酸溶液中对钍的吸附远强于对铀的吸附,在9M硝酸中对钍和铀的分离系数约为10。将含有钍、铀的9M硝酸溶液通过装载有硅基阴离子交换树脂的色谱柱,钍和铀都被吸附在色谱柱中。用9M硝酸淋洗铀,用0.1M硝酸淋洗钍,可以实现不同浓度比的钍和铀的分离回收,回收率大于99%。评价了硅基阴离子交换树脂的化学稳定性和耐辐照稳定性。在80摄氏度硝酸中浸泡15天后,硅基阴离子交换树脂的离子交换容量损失不超过1%。树脂的耐辐照稳定性比传统离子交换树脂有大幅提高,在9M硝酸中吸收剂量为500kGy时,仍然保留有90%以上的离子交换容量。