随着核电的大规模发展,乏燃料的累计量不断增大,对环境和核安全均带来潜在隐患。如何妥善处置乏燃料是核能长期健康发展中一个不可避免的问题。我国坚持走闭式循环路线,对乏燃料进行处理和回收。这不仅可以保证核能的长久发展,提供源源不断的清洁能源,同时也可以实现废物的最少化,极大地降低高放废物对环境的潜在隐患。一座百万千瓦时的核电站每年大约产生25～30吨乏燃料,假如按照目前4874万千瓦的装机容量来计算,我国每年产生的乏燃料则有1200～1400吨。然而,我国现在仅有一座年处理量50吨的乏燃料后处理厂,处理能力严重不足,因而亟待发展新的乏燃料后处理技术。高温熔盐后处理技术是一种目前最具前景的干法后处理技术之一,其采用耐强辐照的熔盐作为电解质,非常适合处理高燃耗乏燃料。高温熔盐后处理技术中熔盐电解精炼是实现锕系元素和镧系元素分离的主要步骤,但由于锕系元素与镧系元素电化学性质相近,它们之间的有效分离目前仍存在困难。因此,为提高镧、锕元素的分离率,推动高温处理技术的工程化应用,仍需要重点开展熔盐电解精炼相关研究。本文围绕熔盐电解精炼中目前仍存在的一些困难开展研究,主要研究内容和成果有:（1）熔盐电解分离需要掌握各种乏燃料元素在LiCl-KCl熔盐中的性质,针对熔盐电解实验开展条件苛刻的问题,开展基于有限元方法的CeCl3和NdCl3两种典型镧系元素在LiCl-KCl熔盐中的电极过程动力学模拟。在一系列不同浓度和温度条件下开展熔盐电解电极过程动力学模拟,并且采用分步计算的方式解决了两步骤还原（NdCl3）的电极过程动力学模拟问题。乏燃料中的元素绝大部分属于单步骤还原或者两步骤还原的方式,因而CeCl3和NdCl3的模拟可以涵盖绝大部分的乏燃料元素在LiCl-KCl熔盐中的行为,为快速获取乏燃料元素在LiCl-KCl熔盐中的性质提供了技术支撑。（2）针对熔盐电解分离中多元素之间性质存在相互影响问题,开展多溶质熔盐体系元素之间相互影响规律研究。分别对单溶质的LaCl3和Gd Cl3在LiCl-KCl熔盐中的研究结果以及混合LaCl3-Gd Cl3在LiCl-KCl熔盐中的研究结果进行数据分析,通过基于遗传算法的以单溶质曲线为基函数的曲线拟合技术分离了重叠严重的的循环伏安曲线,得好了较好的分离效果。通过比较分离后的曲线与单溶质曲线,揭示了多元素熔盐体系中元素之间的相互影响规律,能够为电解精炼流程设计提供理论依据。（3）针对熔盐电解分离过程中电解效率低的问题,开展外加电磁场下CeCl3在LiCl-KCl熔盐中的电化学行为研究。以与铀性质相近的铈为对象元素开展研究,针对熔盐电解中电流效率低的困难,采用有限元方法研究了外加磁场对熔盐电化学行为的影响,结果表明外加磁场对电极表面电流有一个展平作用,同时也影响电流的大小。施加外加磁场有望提高熔盐电解过程的电流效率和分离效率。