TY - JOUR

T1 - ВОЗМОЖНОСТЬ ИЗВЛЕЧЕНИЯ УРАНА ИЗ ОТРАБОТАВШЕГО ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА В РАСПЛАВЛЕННЫХ ЭЛЕКТРОЛИТАХ, СОДЕРЖАЩИХ РЕДКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ

AU - Никитин, Дмитрий Игоревич

AU - Половов, Илья Борисович

AU - Ребрин, Олег Иринархович

PY - 2023

Y1 - 2023

N2 - Актуальность исследования обусловлена планами использования электролитического разделения металлизированного отработавшего ядерного топлива как одного из этапов пирохимической переработки смешанного нитридного уран-плутониевого отработавшего топлива. Цель: определение параметров процесса электролитического выделения урана из сплава с имитаторами продуктов деления (благородных металлов и редкоземельных элементов), моделирующих отработавшее ядерное топливо, в солевых смесях на основе 3LiCl-2KCl с добавками хлоридов редкоземельных элементов. Объекты: образцы модельного отработавшего ядерного топлива - сплава урана с имитаторами продуктов деления (благородных металлов и редкоземельных элементов) при массовом соотношении Pd:Ru:Ag:Rh=25:1:3:3, Nd:Ce:La:Pr:Sm:Y=15:10:5:5:5:1. Методы: гальваностатическое электрорафинирование, рентгенофлуоресцентный и рентгенофазовый методы анализа, масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой, оценка распределения компонентов по системе. Результаты. Полученные данные показали, что при температуре 550 °C катодные осадки представляют собой типичные дендритные формы альфа-урана в ромбической сингонии со склонностью к иглообразованию при увеличении катодной плотности тока. Полученные катодные осадки свободны от примесей рутения, родия, молибдена, празеодима и иттрия. Коэффициент очистки по палладию достигает 3000, а по серебру - 1700. Благородные металлы накапливаются в анодном шламе, при этом даже при полной выработке анодного материала концентрация этой группы элементов в катодном осадке не превышает 0,0015 мас. %. Несмотря на высокую концентрацию хлоридов РЗЭ в электролите, имитирующую накопление ионов РЗЭ при многократной переработке отработавшего ядерного топлива, концентрация редкоземельных металлов в катодном продукте не превышала 0,007 мас. %. При электровыделении урана из модельного отработавшего ядерного топлива в электролите 3LiCl-2KCl-UCl3 (10,1 мас. %) с добавкой хлоридов РЗЭ, имитирующей при многократной переработке их накопление в электролите, при 550 °C, а также начальной катодной плотности тока 0,2 А/см2, удельном количестве электричества 1,0 А∙ч/см2, при полной выработке анодной массы, выделяется катодный осадок урана с выходом по току, превышающим 90 %, и с коэффициентами очистки по сумме редкоземельных металлов 76, по сумме благородных металлов 1800.

AB - Актуальность исследования обусловлена планами использования электролитического разделения металлизированного отработавшего ядерного топлива как одного из этапов пирохимической переработки смешанного нитридного уран-плутониевого отработавшего топлива. Цель: определение параметров процесса электролитического выделения урана из сплава с имитаторами продуктов деления (благородных металлов и редкоземельных элементов), моделирующих отработавшее ядерное топливо, в солевых смесях на основе 3LiCl-2KCl с добавками хлоридов редкоземельных элементов. Объекты: образцы модельного отработавшего ядерного топлива - сплава урана с имитаторами продуктов деления (благородных металлов и редкоземельных элементов) при массовом соотношении Pd:Ru:Ag:Rh=25:1:3:3, Nd:Ce:La:Pr:Sm:Y=15:10:5:5:5:1. Методы: гальваностатическое электрорафинирование, рентгенофлуоресцентный и рентгенофазовый методы анализа, масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой, оценка распределения компонентов по системе. Результаты. Полученные данные показали, что при температуре 550 °C катодные осадки представляют собой типичные дендритные формы альфа-урана в ромбической сингонии со склонностью к иглообразованию при увеличении катодной плотности тока. Полученные катодные осадки свободны от примесей рутения, родия, молибдена, празеодима и иттрия. Коэффициент очистки по палладию достигает 3000, а по серебру - 1700. Благородные металлы накапливаются в анодном шламе, при этом даже при полной выработке анодного материала концентрация этой группы элементов в катодном осадке не превышает 0,0015 мас. %. Несмотря на высокую концентрацию хлоридов РЗЭ в электролите, имитирующую накопление ионов РЗЭ при многократной переработке отработавшего ядерного топлива, концентрация редкоземельных металлов в катодном продукте не превышала 0,007 мас. %. При электровыделении урана из модельного отработавшего ядерного топлива в электролите 3LiCl-2KCl-UCl3 (10,1 мас. %) с добавкой хлоридов РЗЭ, имитирующей при многократной переработке их накопление в электролите, при 550 °C, а также начальной катодной плотности тока 0,2 А/см2, удельном количестве электричества 1,0 А∙ч/см2, при полной выработке анодной массы, выделяется катодный осадок урана с выходом по току, превышающим 90 %, и с коэффициентами очистки по сумме редкоземельных металлов 76, по сумме благородных металлов 1800.

UR - https://elibrary.ru/item.asp?id=54798177

UR - http://www.scopus.com/inward/record.url?partnerID=8YFLogxK&scp=85179101644

UR - https://gateway.webofknowledge.com/gateway/Gateway.cgi?GWVersion=2&SrcAuth=tsmetrics&SrcApp=tsm_test&DestApp=WOS_CPL&DestLinkType=FullRecord&KeyUT=001110204000003

U2 - 10.18799/24131830/2023/10/4183

DO - 10.18799/24131830/2023/10/4183

M3 - Статья

VL - 334

SP - 210

EP - 218

JO - Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов

JF - Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов

SN - 2500-1019

IS - 10

ER -