为了实现核燃料循环,干法后处理由于它的过程简单,对环境污染少等问题而独具优势。为了提高核燃料的利用率,我国提出了先进乏燃料的闭式循环的理念。其最关键的问题在于将轻水堆乏燃料转变为快中子反应堆所需要的金属燃料。FFC过程的提出为氧化物与金属间的之间转变提供了一个新的思路。本文主要选取了具有代表性的两种乏燃料氧化物ZrO₂与UO₂,探讨了它们在923K LiCl熔盐中各自的电解还原情况。ZrO₂是一种极具代表性的非放射性氧化物,在工业和航天等领域应用广泛。然而,ZrO₂具有高度热稳定性与差导电性,致使其电解还原具有一定的困难性,NiO的添加能够促进ZrO₂的还原,形成Ni-Zr合金。以此,为电解还原氧化物积累经验。参比电极对电极反应的监测与控制起到至关重要的作用,一般传统的参比电极难以承受电解还原氧化物的高温条件。因此制备适合923K LiCl熔盐体系的Li-Bi合金参比电极,实现了两电极体系向三电极体系的转变是必要的。UO₂是轻水堆乏燃料的主要成分,乏燃料的循环也主要是针对铀的回收。因此研究UO₂的电解还原极具意义。据此,本文主要进行了如下三个方面的研究:一、对NiO、ZrO₂与NiO-ZrO₂分别进行了理论计算与循环伏安扫描验证了其还原的可能性。在923K条件下,分别研究了不同装载形式、摩尔比、制片条件以及LiCl-Li₂O体系等因素对电解还原产品的影响,并对电解产品成分进行了表征与分析。二、制备了适合于923K LiCl熔盐体系氧化物还原的碳化硼装载的Li-Bi合金参比电极,并对其稳定性、重复使用性、平行性、可逆性以及氮化硼的腐蚀情况等方面性能进行了一系列的评估。三、理论分析与循环伏安证明了UO₂还原的可行性。测定了空白不锈钢网兜与含有UO₂片的电势-电流曲线,判断了电解还原UO₂的电流条件与反应的截止电压。利用合适的电流对UO₂进行了恒电流电解还原制备金属U,并对其电解效率进行评估。XRD与SEM-EDS技术对产品成分与形貌进行分析。