Abstract Partitioning of actinides from the lanthanides is arguably the most difficult separation in radio-chemistry. Since the ionic radii are comparable to that of the trivalent lanthanide ions, the coordination chemistry is similar, resulting in almost no separation option. Meanwhile, due to the radioactivity of actinides and its own dangers, studies of these its theoretical properties are rarely carried out. In this paper, we mainly studied the equilibrium potentials of Al-Ln alloys by cyclic voltammetry and open circuit chronopotentiometry method and established the mathematical equation between the equilibrium potentials of the alloy and the atomic radii by condensation of experimental data. Bold predictions of the equilibrium potential of actinides deposited on Al cathode based on the mathematical equation were made, which shows excellent agreement with previous reports. Meanwhile, the equilibrium potentials of transition metals on Al cathode were tested. It was found that the equilibrium potentials and atomic radii of the Al-transition metal intermetallic compounds accorded with the mathematical equation as well. Hence, the electrochemistry of both lanthanides and actinides as well as transition metal on active cathodes could be reasonably estimated by employing the fitted mathematical equation, which provide a preliminary model and theoretical basis of the behavior of lanthanides elements in electrolysis-based pyroprocessing. From the perspective of development, it provides a unique and rich opportunity to realize both extraction and separation of actinides in spent fuel.

中文翻译：

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铝阴极上镧系元素和过渡金属的理论研究：用数学方程分析平衡势和原子半径

摘要 锕系元素与镧系元素的分离可以说是放射化学中最困难的分离。由于离子半径与三价镧系离子的半径相当，配位化学相似，导致几乎没有分离选项。同时，由于锕系元素的放射性及其自身的危险性，对其理论性质的研究也很少进行。本文主要采用循环伏安法和开路计时电位法研究了Al-Ln合金的平衡电位，并通过凝聚实验数据建立了合金的平衡电位与原子半径之间的数学方程。基于数学方程对沉积在铝阴极上的锕系元素的平衡电位进行了大胆的预测，这与之前的报告非常吻合。同时，测试了铝阴极上过渡金属的平衡电位。发现Al-过渡金属金属间化合物的平衡电位和原子半径也符合数学方程。因此，通过使用拟合的数学方程可以合理地估计活性阴极上镧系元素和锕系元素以及过渡金属的电化学，这为镧系元素在基于电解的高温处理中的行为提供了初步模型和理论基础。从发展的角度来看，它为实现乏燃料中锕系元素的提取和分离提供了独特而丰富的机会。测试了铝阴极上过渡金属的平衡电位。发现Al-过渡金属金属间化合物的平衡电位和原子半径也符合数学方程。因此，通过使用拟合的数学方程可以合理地估计活性阴极上镧系元素和锕系元素以及过渡金属的电化学，这为镧系元素在基于电解的高温处理中的行为提供了初步模型和理论基础。从发展的角度来看，它为实现乏燃料中锕系元素的提取和分离提供了独特而丰富的机会。测试了铝阴极上过渡金属的平衡电位。发现Al-过渡金属金属间化合物的平衡电位和原子半径也符合数学方程。因此，通过使用拟合的数学方程可以合理地估计活性阴极上镧系元素和锕系元素以及过渡金属的电化学，这为镧系元素在基于电解的高温处理中的行为提供了初步模型和理论基础。从发展的角度来看，它为实现乏燃料中锕系元素的提取和分离提供了独特而丰富的机会。发现Al-过渡金属金属间化合物的平衡电位和原子半径也符合数学方程。因此，通过使用拟合的数学方程可以合理地估计活性阴极上镧系元素和锕系元素以及过渡金属的电化学，这为镧系元素在基于电解的高温处理中的行为提供了初步模型和理论基础。从发展的角度来看，它为实现乏燃料中锕系元素的提取和分离提供了独特而丰富的机会。发现Al-过渡金属金属间化合物的平衡电位和原子半径也符合数学方程。因此，通过使用拟合的数学方程可以合理地估计活性阴极上镧系元素和锕系元素以及过渡金属的电化学，这为镧系元素在基于电解的高温处理中的行为提供了初步模型和理论基础。从发展的角度来看，它为实现乏燃料中锕系元素的提取和分离提供了独特而丰富的机会。为镧系元素在基于电解的高温处理中的行为提供了初步模型和理论基础。从发展的角度来看，它为实现乏燃料中锕系元素的提取和分离提供了独特而丰富的机会。为镧系元素在基于电解的高温处理中的行为提供了初步模型和理论基础。从发展的角度来看，它为实现乏燃料中锕系元素的提取和分离提供了独特而丰富的机会。