CN111655905A - 废核燃料的连续再处理 - Google Patents

Abstract

一种再处理废核燃料的方法。将废核燃料加入到电还原池中，其中电还原池包括卤化物盐电解质、以及阳极和阴极，所述阴极包含铀和与铀形成低熔点合金的第一金属的合金，所述第一金属为以下各项中的一项或多项：铁；铬；镍；锰；和钴。在足以还原废核燃料中的钚和镧系元素的电势下将废核燃料电化学还原，以形成第一金属、铀和废核燃料中存在的重锕系元素的熔融合金。在电还原池中仍存在氧化铀的同时从电还原池提取合金。废核燃料包含氧化铀和按废核燃料中每吨铀计至少1摩尔镧系元素，并且电还原池在高于合金的熔点的温度工作。

Description

废核燃料的连续再处理

发明领域

本发明涉及废核燃料的再处理，特别是含有氧化铀的废核燃料的再处理。

背景

在公布号WO/2017/158335的PCT申请中描述了将废氧化铀核燃料转化为富含钚的熔盐燃料。所描述的工艺过程中的第一步是高于所产生的铀或铀合金的熔点的氧化铀的电还原。先前已经观察到的在这种电还原的情况下的问题是所产生的熔盐无法凝聚成连续的熔融相。在WO/2017/158335中通过以下方式解决该问题：将氧化铀分批还原，并且在各批氧化铀之间不加入更多的氧化铀的情况下继续一段还原时间。在该时段期间，将重锕系元素和一些镧系元素还原成它们的金属，所述金属溶解于合金中，并且通过溶解的重锕系元素和镧系元素将阻止熔融铀金属凝聚的残留氧化铀化学还原。

尽管该方法看上去有效，但是其阻止工艺过程的连续运行，在间歇方法中产生含有重锕系元素和某些镧系元素的铀合金。间歇过程通常更昂贵，但是在钚的情况下，它们还在批量大小方面严重受限，所述批量大小受在核临界问题变得不可接受之前在电解质中可以积聚的钚的量限制。

间歇过程的另一个问题是批间还原过程产生不互溶的锕系元素和镧系元素的混合金属相。该批间合金必须与更大质量的在先前批次还原期间产生的主要铀合金混合，并且混合直到镧系元素溶解于更大质量的铀。这增加了相当大的复杂性，并且在该阶段产生富含浓缩钚的合金还对在没有经历临界问题的情况下可以使用的批量大小造成更严格的限制。

最终，间歇过程将含有铀合金的材料暴露于明显更强的还原性条件，这从应用中排除了商业陶瓷比如氧化锆的使用。特别地，作为单独的金属相的熔融镧系元素是对陶瓷氧化物非常有侵略性的还原剂。

因此，仍需要可以连续工作但是仍实现合金完全凝聚成单个金属相的将所得铀合金电还原并且转化为熔盐燃料的方法。

概述

根据本发明的第一方面，提供一种再处理废核燃料的方法。将废核燃料加入到电还原池中，其中电还原池包括卤化物盐电解质，阳极，和阴极，所述阴极包含铀和与铀形成低熔点合金的第一金属的合金，所述第一金属为以下各项中的一项或多项：

铁；

铬；

镍；

锰；和

钴。

在足以还原废核燃料中的钚和镧系元素的电势下将废核燃料电化学还原，以在废核燃料中形成第一金属、铀和重锕系元素的熔融合金。从电还原池提取合金，同时在电还原池中仍存在氧化铀。废核燃料包含氧化铀和按在废核燃料中每吨铀计至少1摩尔镧系元素，并且电还原池在高于合金的熔点的温度工作。

根据第二方面，提供一种用于再处理废核燃料的装置。装置包括电还原池、进料器、合金移除系统和控制器。电还原池包括槽、阳极和阴极以及加热系统。槽被配置成含有卤化物盐电解质。阳极和阴极位于槽内并且被配置成在足以还原废核燃料中的钚和镧系元素的电势下将废核燃料电化学还原，以形成第一金属、铀和废核燃料中存在的重锕系元素的合金，所述阴极包含铀和第一金属的合金，所述第一金属是以下各项中的一项或多项：

铁；

铬；

镍；

锰；和

钴。

加热系统被配置成将槽保持在高于合金的熔点的温度。进料器被配置成向电还原池提供废核燃料，所述废核燃料包含氧化铀和至少1摩尔镧系元素/吨铀。合金移除系统被配置成从电还原池移除合金。控制器被配置成在氧化铀保留在电还原池中的同时使合金移除系统从该电还原池移除合金。

根据第三方面，提供一种检测电解池的陶瓷涂层的失效的方法。电解池包括导电槽，所述导电槽连接至电接地(electrolysis ground)并且在其内表面上具有陶瓷涂层，并且容纳电解质，阳极，和阴极，使得在正常使用时，电解质不与槽的导电材料接触。在电解池工作的同时监测导电槽和电接地之间的电流。检测所述电流的升高。响应于检测所述电流的升高，确定陶瓷涂层已经失效。

根据第四方面，提供一种作为电解池使用的装置。所述装置包括：导电槽，电解质，阳极，阴极，以及控制器。导电槽连接至电接地并且在其内表面上具有陶瓷涂层。电解质、阳极和阴极被包含在导电槽内，使得在正常使用时，电解质不与槽的导电材料接触。控制器被配置成：

在电解池工作的同时监测所述导电槽和电接地之间的电流；

检测所述电流的升高；

响应于检测所述电流的升高，确定陶瓷涂层已经失效。

另外的实施方案在权利要求2以及之后的权利要求等中列出。

附图简述

图1是一种用于还原废核燃料的电还原池的示意图；

图2A和2B是一种用于从铀合金移除重锕系元素的装置的示意图；

图3是一种电解池的示意图；

图4是一种备选的用于还原废核燃料的电还原池的示意图；

描述

已经出人意料地发现，在电还原过程中将降低铀合金的熔点的金属比如铁或其他金属加入到熔融铀阴极中(如在WO/2017/158335中作为可行但是不理想的选择而描述的)对还原池的电化学行为具有影响，超出在WO/2017/158335中描述的在工作温度中的简单还原。

图1示出了WO/2017/158335的装置。该装置包括外部结构101，其包围电解槽102。电解槽102容纳阳极104(优选朝向电解质的顶部布置)和阴极105浸入其中的电解质103。将废核燃料从进料器106加入到电解质中，并且形成层107。当电流在阳极和阴极之间经过时，废燃料被电化学还原而在阴极105处形成合金108。合金沉到槽102的底部，并且阴极优选地被布置为使得阴极将会在合金形成时浸入合金中。在使得所得合金熔融的温度下进行该工艺过程，温度凭借位于在外部结构和槽之间放置的隔热材料110内的加热器和冷却管道109来控制。在阳极处的电解产物通常将会是气体(例如，在废燃料是氧化物燃料的情况下为氧气，或在废燃料是熔盐燃料的情况下为卤化物)，并且通过尾气管111将其释放至冷凝器(未示出)。所述装置还包括用于从电解槽移除熔融合金的合金移除系统(未示出)。

WO/2017/158335没有启示将铁加入到池中影响了在该专利中列出的如下要求：必须继续电解直到基本上全部铀氧化物或卤化物被还原成金属，以使熔融合金顺利聚集凝聚成不夹带氧化铀的均匀的熔融金属相。现在已经出人意料地发现，如果将铁或类似金属(例如铬、钴、锰或镍或一些组合)加入到熔融阴极中，则电解条件可以被设计用于氧化铀燃料，即使氧化铀保留在电还原池中(即与阴极接触)，所述电解条件也导致铀合金阴极凝聚成均匀的金属相。为了确保形成合金，电化学池应在阴极处利用熔融铀铁(或铀加上其他金属)合金固体铁(或其他金属)引发。电化学池在其他方面如图1所示。所需电解条件的关键在于电流密度或阴极过电势必须导致废核燃料中存在的主要镧系元素裂变产物(例如铈或钕)中的至少一部分还原成它们的金属形式，所述金属形式然后溶解于熔融铀合金阴极中。

不希望受理论束缚，认为该出人意料的结果的原因在于熔融镧系元素金属比如铈和钕在熔融铀中基本上不混溶，但是在铀铁合金(或铀和上述金属的任意组合的合金)中具有大的溶解度。该较高的溶解度降低了镧系元素金属在合金中的活度系数，使得在纯铀阴极的情况下将不会导致显著还原的条件下发生镧系元素显著还原成它们的金属形式。然后溶解的镧系元素金属将合金中夹带的铀或重锕系元素氧化物化学还原成铀或重锕系元素，生成镧系元素氧化物作为副产物，这些副产物由于它们比铀或重锕系元素氧化物低得多的密度而上升到熔融合金的表面。这使阴极凝聚成均匀的金属相。

本发明的工艺过程由此要求所有以下条件。

1)将各自降低铀的熔点并且提高镧系元素金属在合金中的溶解度的铁、铬、钴、锰和/或镍掺入到熔融阴极中

2)在足以导致镧系元素氧化物或氧卤化物还原成溶解于铀合金阴极中的金属的高电流密度下的电解，即使过量的氧化铀保持与阴极接触

3)在废燃料中存在镧系元素(例如铈或钕)的情况下，或在镧系元素的水平低于1摩尔/吨铀的情况下(例如在低燃耗燃料中)，连同废燃料一起加入合适的镧系元素。

最佳电流密度的选择是必然经验过程。

本领域中众所周知的是，可以在熔盐电解中施加非常高的过电势而不导致具有明显不同的还原电势的金属的共还原。例如，氯化钙和氯化钠在唐斯电解槽(Downs Cell)中的还原甚至在高的电极电势和电流密度下也得到具有可忽略的钙污染的纯钠。因此，即使当存在过量氧化铀时，铀也与重锕系元素和甚至的镧系元素在这样高的过电势下共还原的发现是出人意料的。

不希望受理论束缚，假设与作为主要的可还原材料的氧化铀发生共还原的原因是固体形式以及氧化铀在电解质中非常低的溶解度。这导致氧化铀的还原速率主要是动力学限制的而不是热力学限制的，这允许重锕系元素在池中仍存在未还原的氧化铀时的共还原。该假设由以下观察结果支持：与需要更高的电流密度和过电势来实现共还原的粉末状氧化物燃料的情况相比，小球形式的废核燃料更容易与钚和重锕系元素共还原。

所需的精确电流密度和电压将会受以下各项影响：电还原池的几何结构、电解质的组成、阳极和阴极二者的性质、原料废氧化铀燃料的粒度和孔隙率以及废燃料的镧系元素含量。本发明的工艺过程因此使用经验确定的电流密度，其导致高到足以将废燃料中的镧系元素还原成金属同时还原铀和重锕系元素氧化物的阴极过电势。例如，过电池可以在还原铀和重锕系元素氧化物的同时将废燃料中至少5％的铈或钕还原成金属。

该工艺过程允许在连续或半连续地取出所得熔融合金的情况下将废氧化物燃料连续或半连续地加入到电还原池中。半连续意指以明显低于装置中的量的量将等分部分的原料或产物加入装置或从装置取出。在连续或半连续的情况下，与WO/2017/158335的方法相比，在电解池中仍存在未还原的氧化铀的同时取出合金(除了在氧化铀完全还原之后的任何可能取出以外，例如，当停止连续工艺过程时)。合金将主要由铀、重锕系元素、镧系元素、贵金属和半贵金属裂变产物以及为了降低合金的熔点而与氧化铀原料一起加入的其他金属比如铁组成。

当工艺过程继续运行时，裂变产物在电解质中积聚，并且不与铀共还原并且因此保留在电解质中的钚和镅的浓度升高至平衡水平，其中废核燃料原料中那些元素的加入等于所述元素的还原速率和它们在熔融合金中的移除。

在积聚的裂变产物(主要是铯和锶)的产热能力超过电还原池的冷却能力时，或在某些裂变产物(再次主要是铯和锶)的积聚导致裂变产物与氧化铀的充分共还原而严重污染熔融合金时，必须替换电解质。

使电解质基本上不含锕系元素是WO/2017/158335中描述的工艺过程的理想特征。在不进行电解质的周期性彻底还原的连续工艺过程中失去该益处。因此，在将电解质作为放射性废物处置之前，需要另外的工艺过程来从电解质移除残留的锕系元素。

可以通过包括彻底电解(即，通过停止加入新的废燃料并且继续电解直到所有锕系元素都被还原并且溶解到合金中)的多种程序将残留的锕系元素从废电解质清除。然而，优选的方法是通过在电解质和含有反应活性比锕系元素高的溶解金属的熔融金属比如铋或镉之间进行交换来提取锕系元素。钙是优选的反应活性金属，但是也可以使用其他1&2族金属比如镁或钠。所述交换可以以多级工艺过程进行，所述多级工艺过程方便地在其中金属/盐交换在多个“板”上以逆流方式发生的塔中进行。

对于工业应用，特别有用的移除残留锕系元素的方法是连续地或以小批量取出废电解质，将锕系元素回收到熔融的镉/钙合金中，然后将镉和锕系元素连同替换的新电解质一起返回到电还原装置中。镉在电解质的温度挥发，并且在尾气冷凝器系统中连同来自废燃料的裂变产物镉一起被从电还原装置回收。利用该方法，电解质的组成在数月或数年的运行内保持基本上不变，导致更大的输出熔融合金的均匀性。

如WO/2017/158335所述，通过使熔融合金与含有将会被熔融合金中的重锕系元素或镧系元素还原成其金属的盐的熔盐混合物接触，将熔融合金转化为熔盐核燃料。这可以是分批操作或者与电还原池的输出直接关联或者在干预合金储存的情况下连续地运行。在原料废核燃料具有低燃耗并且因此含有比钚更少量的镧系元素裂变产物的情况下，铀合金中的组合的镧系元素和重锕系元素组分的直接提取是实用的。在更高燃耗燃料的情况下，其中存在更高浓度的镧系元素，但是可能需要熔融合金的预提取，由此通过使合金与足够的熔盐(一般为UCl₃或FeCl₂)连同NaCl一起接触来将相当大部分的镧系元素提取到盐中，同时将基本上全部的重锕系元素留在金属中，从而将废燃料中更高比例的镧系元素降低至更低的浓度。然后可以使该预处理阶段的熔融合金输出物与另外的熔盐接触以将镧系元素的剩余部分和基本上全部的重锕系元素从熔融合金移出到熔盐中。

尽管合金从电还原池到熔盐接触装置的直接流动可以是工业上高效的，但是电还原阶段必须在高辐射设施(热室)中进行而熔盐接触阶段可以在较低放射性设施中进行的事实意味着：可以方便地从电还原池提取熔融合金，并且在惰性气体下将其铸造成固体金属小球，所述固体金属小球容易处理，大量混合，并且被转移到使小球再次熔化的熔盐接触装置。

一种特别简单的从合金中熔盐提取重锕系元素的程序是由于熔融铀合金阴极中包含铁。在熔融铀的温度(1100C)，将钚和镅从合金提取到基于NaCl的盐中的分离因子较差，在单次提取后15％的钚和25％的镅保留在合金中。在合金中包含铁所允许的800C的更低温度，低于2％的钚和镅二者保留在合金中。

因此，使用简单的分批提取过程从铀合金回收重锕系元素是实用的。在图2A和2B中示出了一种合适的用于这种过程的装置。合金201通过汲取管(dip tube)105从电还原池积聚到碳素钢容器202中，所述碳素钢容器用氧化钇薄涂层(wash)涂覆以保护钢免受熔融铀合金腐蚀。接触时间非常有限，因此不需要等离子体喷雾，尽管等离子体喷雾是一种选择。在铀铸造中使用这样的薄涂层是一种完善的方法。

在将合金加入到该容器中之前，在氩气气氛中将空容器加热到800℃。这使钢中的碳将钢表面上的氧化物层还原成金属。这防止氧化物层与合金中的钚反应，从而形成不会提取到盐中的氧化钚。

将盐203加入到容器中，并且使用标准工业形式的感应加热器/搅拌器204使合金熔化。合金深层的高效搅拌确保了两相的快速平衡，并且通过使用感应加热器来熔融并且搅拌合金而以非接触方式方便地实现了合金深层的高效搅拌。合金的机械搅拌作为感应加热器的备选方案也是可行的。盐相不需要搅拌，因为其非常浅并且通过对流充分混合。

当平衡完成时，将容器冷却，直到铀合金凝固(725℃)。在该温度，盐保持液态，并且在整个装置已经如图2B所示倾斜后通过抽吸汲取管205取出。

预测单次提取将98％的Pu和Am回收到盐层中。然而，可以通过用新一批盐来重复所述过程来回收未通过汲取管回收的剩余一些％和任何残留盐。该第二提取将会将基本上全部的Pu/Am回收到盐中，所述盐将会是基本上60％NaCl/40％UCl₃。然后可以使用该第二盐提取物进行下一批铀合金的第一提取。

通过由耐铀合金材料(比如氮化铝或氧化钇涂覆的钢)形成的汲取管从电还原池提取合金，其中通过气体压差转移合金，而不需要穿过容纳熔融合金阴极的坩埚。

为了使连续的电还原过程实用，理想的是电还原池的材料在操作条件下具有长的寿命。这在产生铀合金的情况下是具有挑战性的，因为已知这样的合金几乎腐蚀所有金属，包括难熔金属，比如钽。因此陶瓷容器是理想的，但是大多数陶瓷被高反应活性的铀还原成它们的金属，并且对于重锕系元素和镧系元素更是如此。已知耐性最高的陶瓷氧化物是氧化钇，但是其具有非常有限的物理强度和耐热循环性。已经开发了通过诸如等离子体喷雾的技术用氧化钇涂覆金属。然而，氧化钇在熔盐中具有低且不显著的溶解度，并且必须定期检修这样的保护性涂层。这样的过程在核燃料再处理的高辐射环境中是非常有挑战性的。

已经设计了一种新的方法来克服该检查困难。等离子体喷雾的氧化钇(yttria)(钇氧化物(yttrium oxide))衬里具有非常低的导电性，因此存在可忽略的从熔融铀合金阴极到在氧化钇涂层下方的结构金属的电流泄漏。然而，甚至小的氧化钇衬里的失效导致从阴极到结构金属并且因此到地面的大电流泄漏。将合适的地面泄漏检测器并入到装置中由此在铀合金可以显著腐蚀电解池的结构金属之前提供氧化钇衬里的任何失效的警报。

事实上，该方法可推广至任何陶瓷涂覆的电解池，如图3中示意性示出的。电解池包括金属槽301，其连接至电接地311并且在其内表面上具有不导电陶瓷涂层302。电解池容纳阳极304和阴极305浸入其中的电解质303。当陶瓷涂层完整无缺时，金属槽与电解质隔离，因此没有(或仅非常少的)电流流动至接地311。在电解质液面下方的陶瓷涂层中存在破损时，大的电流将会通过电解质、该破损和金属槽流动至接地，并且这可以通过电流检测器312来检测。

图4中示出了一种将氧化钇涂层直接涂布至电解池的结构材料的备选方案。图4的电解池400使用固体氧化钇坩埚401来容纳熔融阴极402。氧化物小球403漂浮在坩埚内的熔融阴极402上方。池的其他特征可以如在上述实例中的任一个中所公开。这样的坩埚较脆，并且对热震和热循环的耐性差。为了给它们提供在电还原池中的长工作寿命，可以用电解质404将它们完全包围。以此方式，保护氧化钇坩埚免受热应力影响。

另一个备选方案是将较低成本且更稳健的陶瓷用于电还原池，比如氧化锆、氧化镁、氮化铝、碳化硅等，并且用氧化钇涂覆结构陶瓷，用“生(green)”的未烧制形式的陶瓷或作为包括以上对于金属池材料描述的等离子体喷雾的烧制后程序。

在电还原池中的任何使用氧化钇的情况下，存在氧化钇在熔盐中具有显著的溶解度的挑战。然而，氧化钇存在于废核燃料中(作为裂变产物)，并且在电解质中积聚，由此根本上减少氧化钇坩埚的溶解。任选地，在来自废燃料的氧化钇不足以提供必要的保护的情况下，可以将粉末状氧化钇加入到电解质中以实现相同的功能。

Claims (21)

1.一种再处理废核燃料的方法，所述方法包括：

将所述废核燃料加入到电还原池中，其中所述电还原池包括卤化物盐电解质、以及阳极和阴极，所述阴极包含铀和与铀形成低熔点合金的第一金属的合金，所述第一金属为以下各项中的一项或多项：

铁；

铬；

镍；

锰；和

钴；

在足以还原所述废核燃料中的钚和镧系元素的电势下将所述废核燃料电化学还原，以形成所述第一金属、铀和所述废核燃料中存在的重锕系元素的熔融合金；以及

在所述电还原池中仍存在氧化铀的同时从所述电还原池提取所述合金；

其中所述废核燃料包含氧化铀和按所述废核燃料中每吨铀计至少1摩尔的镧系元素，并且所述电还原池在高于所述合金的熔点的温度工作。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述电势足以在还原铀的同时还原废燃料中的至少5％的铈或钕。

3.根据任一前述权利要求所述的方法，所述方法包括：

从所述电还原池取出电解质；

在所取出的电解质和反应活性比所述废核燃料中存在的所述锕系元素低的熔融第二金属之间进行交换，所述熔融第二金属之内溶解有反应活性比所述废核燃料中存在的所述锕系元素高的第三金属，从而提供具有降低含量的锕系元素的电解质以及所述第二金属和所述锕系元素的合金。

4.根据权利要求3所述的方法，所述方法还包括将所述第二金属和所述锕系元素的合金返回到所述电还原池中。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第二金属在所述电还原池的工作温度挥发，并且所述方法包括通过尾气冷凝器系统收集所述第二金属。

6.根据任一前述权利要求所述的方法，所述方法还包括通过与包含金属卤化物的熔盐接触而从所提取的合金提取重锕系元素，在所述金属卤化物中的金属具有比铀高的电负性。

7.根据权利要求6所述的方法，所述方法还包括进行两轮锕系元素的提取，其中每轮锕系元素的提取都包括使所提取的合金与所述熔盐接触和取出所述熔盐。

8.根据权利要求8所述的方法，其中用于对一批提取的合金进行的第一轮提取的熔盐是先前用于对在前一批提取的合金进行的第二轮提取的熔盐。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，所述方法还包括：

在高于所提取的合金的熔点的温度使所述熔盐与所提取的合金接触；

将温度降低至低于所提取的合金的熔点且高于所述熔盐的熔点的温度；

取出所述熔盐。

10.根据权利要求9所述的方法，所述方法还包括在温度降低之后并且在取出所述熔盐之前使所述合金倾斜。

11.一种用于再处理废核燃料的装置，所述装置包括：

电还原池，所述电还原池包括：

槽，所述槽被配置成容纳卤化物盐电解质；

阳极和阴极，所述阳极和阴极位于所述槽内并且被配置成在足以还原所述废核燃料中的钚和镧系元素的电势下将所述废核燃料电化学还原，以形成第一金属、铀和在所述废核燃料中存在的重锕系元素的合金，所述阴极包含铀和所述第一金属的合金，所述第一金属是以下各项中的一项或多项：

铁；

铬；

镍；

锰；和

钴；以及

加热系统，所述加热系统被配置成将所述槽保持在高于所述合金的熔点的温度；

进料器，所述进料器被配置成向所述电还原池提供废核燃料，所述废核燃料包含氧化铀和至少1摩尔镧系元素/吨铀；

合金移除系统，所述合金移除系统被配置成从所述电还原池移除所述合金；以及

控制器，所述控制器被配置成在氧化铀保留在所述池中的同时使所述合金移除系统从所述电还原池移除所述合金。

12.根据权利要求11所述的装置，所述装置还包括：

电解质移除系统，所述电解质移除系统被配置成从所述电还原池取出电解质；

逆流交换器，所述逆流交换器被配置成使所取出的电解质在一个方向上流动，并且使反应活性比所述废核燃料中存在的所述锕系元素低的熔融第二金属在另一方向上流动，所述熔融第二金属之内溶解有反应活性比所述废核燃料中存在的所述锕系元素高的第三金属，从而产生所述第二金属和所述锕系元素的合金。

13.根据权利要求12所述的装置，所述装置包括合金再引入系统，所述合金再引入系统被配置成将所述第二金属和所述锕系元素的合金再引入到所述电还原池逆流交换器中。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的装置，所述装置还包括第二槽，所述第二槽被配置成接收提取的合金并且使所提取的合金与含有金属卤化物的熔盐接触，在所述金属卤化物中的金属具有比铀高的电负性。

15.根据权利要求14所述的装置，其中所述槽被配置成：

在高于所述合金的熔点的温度使所提取的合金与所述熔盐接触；

将温度降低至低于所述合金的熔点但高于所述盐的熔点的温度；然后从所述槽提取所述熔盐。

16.根据权利要求15所述的装置，其中所述槽被配置成在降低温度的步骤和提取所述熔盐的步骤之间倾斜。

17.根据权利要求11至16中任一项所述的装置，其中所述阴极位于由氧化钇形成的坩埚内。

18.根据权利要求11至17中任一项所述的装置，其中所述电还原池包括：

导电槽，所述导电槽连接至接地并且在其内表面上具有氧化钇涂层，使得在正常使用时，所述电解质不与所述槽的导电材料接触；

故障检测器，所述故障检测器被配置成：

在电解池工作的同时监测所述导电槽和电接地之间的电流；

检测所述电流的升高；

响应于检测所述电流的升高，确定所述氧化钇涂层已经失效。

19.一种检测电解池的陶瓷涂层的失效的方法，其中：

所述电解池包括导电槽，所述导电槽连接至电接地并且在其内表面上具有陶瓷涂层，并且容纳电解质、以及阳极和阴极，使得在正常使用时，所述电解质不与所述槽的导电材料接触；

所述方法包括：

在所述电解池工作的同时监测所述导电槽和所述电接地之间的电流；

检测所述电流的升高；

响应于检测所述电流的升高，确定所述陶瓷涂层已经失效。

20.一种作为电解池使用的装置，所述装置包括：

导电槽，所述导电槽连接至电接地并且在其内表面上具有陶瓷涂层；

电解质、阳极和阴极，所述电解质、阳极和阴极被容纳在所述导电槽内，使得在正常使用时，所述电解质不与所述槽的导电材料接触；

控制器，所述控制器被配置成：

在电解池工作的同时监测所述导电槽和电接地之间的电流；

检测所述电流的升高；

响应于检测所述电流的升高，确定所述陶瓷涂层已经失效。

21.根据权利要求20所述的装置，其中所述陶瓷涂层为氧化钇。

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