核能具有清洁低碳、供给可靠性高和能量密度巨大等独特优点,是可以大规模替代化石燃料的优选方案之一。但核电站在运行维护过程中会产生大量放射性阳离子废树脂,这些废树脂不仅放射性含量高,并且体积占比大,因此,研究放射性阳离子废树脂的高效安全处理技术具有重要意义。本文选择负载了铯、锌和锂的商业树脂作为实验样品来模拟核电站阳离子废树脂。分别在热重分析仪和固定床热解/气化系统中进行热解/气化特性实验研究,并通过TG-FTIR和TG-GC/MS测试技术对热解/气化过程中的产物特性进行分析。基于微观热重实验台和微观反应动力学理论,分别探究废树脂在氮气气氛下的变温热解特性和在10%氧气/10%蒸汽气氛下的变温气化特性。废树脂的热解过程分为两个阶段,气化过程分为三个阶段。在第一阶段,三种气氛下的活化能分别为215.47 kJ/mol、147.69 kJ/mol和247 kJ/mol,反应机理函数都符合反应级数（化学反应）模型;在第二阶段,废树脂在热解时的活化能是337.17 kJ/mol,反应机理函数符合Avrami-Erofeev方程（n=3）。废树脂在10%氧气和10%蒸汽气氛下气化的平均活化能分别为193.74 kJ/mol和334.3kJ/mol,反应过程均符合反应级数（化学反应）模型;在第三阶段,废树脂在10%氧气和10%蒸汽气氛下反应的平均活化能分别为34.5 kJ/mol和137.5 kJ/mol,在10%氧气和10%蒸汽气氛下的机理函数分别符合幂函数法则（n=1）和二维的相边界反应收缩圆柱体模型（n=2）。基于实验室的固定床热解/气化实验系统及化学反应动力学理论,分析温度对阳离子废树脂定温热解动力学特性和焦炭定温气化动力学特性的影响以及核素铯的挥发情况。热解第一阶段和第二阶段的活化能分别是15.23 kJ/mol和86.51 kJ/mol,所对应的机理函数分别是随机成核增长反应和单个粒子上的随机四核成核（n=4）反应。随机孔模型能较好的描述焦炭气化的动力学特性,基于该模型计算出气化反应的活化能是68 kJ/mol。采用热解-气化集成处理方法使废树脂的失重率达到96%左右。废树脂在450℃热解过程中核素铯的挥发率是2.7%,而其在550℃热解过程中铯的挥发率高达17.7%,550℃下产生的焦炭在700℃、20%蒸汽气氛下铯的挥发率是48%,热解-气化集成处理方法中铯的总挥发率为57%,在进一步的研究中可通过加催化剂（降低反应温度）或者固定剂以降低核素的挥发。基于热重-红外光谱及热重-气相色谱-质谱联用,研究了废树脂在氮气气氛下的热解产物生成机理和在10%氧气气气氛下的气化产物生成机理。结果表明,在反应的第一阶段,10%氧气气氛不会影响功能基团的脱除。在反应的第二阶段,两种气氛下都有芳香化合物的产生,但是氮气气氛下有较多的醇类释放,而10%氧气气氛下醇类被氧化为二氧化碳。在反应的第三阶段,氮气气氛下只在1000℃左右有少量二氧化碳的释放,而10%氧气气氛下废树脂中的硫键断裂,使共聚物基体被氧化产生大量二氧化碳。本文研究结果为核电站阳离子交换树脂废弃物的热化学集成处理技术提供了基础数据,为从分子层面认识各种产物的形成机制提供一定的参考。