熔盐堆是国际上推荐的第四代先进核反应堆中唯一使用液态燃料的反应堆,这个特点使得放射化学可在熔盐堆中发挥比在任何其他反应堆中更为重要的作用,故而熔盐堆又被视为“化学堆”或“化学家的反应堆”。熔盐堆中裂变产物的行为分布与反应堆中子经济性、燃料利用率、堆运行效率和安全、燃料处理密切联系。其中,裂变产物碘由于质量范围宽、裂变产额高、物理化学性质复杂,在裂变产物中占据着特殊位置,并引起了广泛的关注。本论文将白光中子源辐照过的UF4与FLiBe（LiF:Be F2=67:33 mol%）熔盐在650℃、氩气环境中熔融,使用γ-射线能谱技术鉴别和测量熔盐样品、气体收集样品和监测片沉积样品中放射性核素的种类与活度,研究裂变产物碘在FLiBe熔盐中的行为和分布,及其与FLiBe熔盐氧化还原性之间的相关性。研究内容和获得的主要结果如下:（1）碘在FLiBe熔盐中的行为和分布将辐照后的UF4与FLiBe熔盐混合后于650℃温度下加热熔融,实验过程中发现了裂变产物碘的一过性释放现象。释放的原因归结于放射化学的热原子效应,即裂变和相继衰变产生的不同化学价态的碘核素之间的氧化还原反应,由此产生的单质碘挥发进而从熔盐中逃逸。镍收集箔的XRD表征结果指出,从熔盐中逃逸的单质碘可被镍收集箔捕获,并在高温下形成碘化物。本实验结果合理解释了美国橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory,ORNL）在熔盐实验堆（Molten Salt Reactor Experiment,MSRE）运行期间中提出的有关裂变产物碘的困惑,即约1/4-1/3的碘存在未知原因的丢失。（2）碘活度的同位素效应及其在熔盐氧化还原电位检测中的应用通过向熔盐体系中加入还原剂和氧化剂,系统研究了FLiBe熔盐中裂变产物碘同位素(131I、132I和133I)的活度与熔盐氧化还原性之间的相关性。实验中观测到了碘活度变化的同位素效应,并在实验和理论上解释了同位素效应起源于碘的母体碲在熔盐中的行为和不同质量数的碲-碘母子体不同的衰变模式。该结果表明裂变产物碘同位素活度的比值或分布可以作为熔盐氧化还原性的指示剂。在此基础上,利用碘离子在活化金属银箔上的基于离子交换的选择性沉积,成功发展了一种利用银探针检测FLiBe熔盐中碘同位素活度的快捷的新方法。预期该方法适用于旨在防止233Pa沉积的钍基熔盐堆中氧化还原电位的监测。（3）熔盐堆燃料在线处理的新模式通过研究不同氧化还原条件下裂变产物的行为,发现熔盐氧化性的增强可促进碘与其他半挥发性裂变产物的挥发,进而随惰性气体裂变产物氪和氙一起离开熔盐;而熔盐还原性的增强可促进贵金属裂变产物的还原沉积,并因此离开熔盐。在国际上流行的改进开环模式燃料处理中的AIROX（Atomics International Reduction Oxidation）处理流程的启示下,本文提出了用于熔盐堆燃料处理的新模式——熔盐氧化还原MSROX（Molten Salt Reduction Oxidation）处理流程。据分析,通过同一支路中相继的氧化和还原处理即可使近一半的裂变产物得到不同程度的去除,而快的处理速度使MSROX能够部分实现熔盐堆燃料在线处理的目标。以上研究结果丰富了熔盐堆中放射化学的基础知识,同时可为正在研制的钍基熔盐堆在未来运行中的诊断、监测和调控提供重要的技术支撑。