RU2496159C2 - Способ очистки свинцового теплоносителя энергетических реакторов с активной зоной в виде солевых расплавов - Google Patents
Способ очистки свинцового теплоносителя энергетических реакторов с активной зоной в виде солевых расплавов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2496159C2 RU2496159C2 RU2010104603/07A RU2010104603A RU2496159C2 RU 2496159 C2 RU2496159 C2 RU 2496159C2 RU 2010104603/07 A RU2010104603/07 A RU 2010104603/07A RU 2010104603 A RU2010104603 A RU 2010104603A RU 2496159 C2 RU2496159 C2 RU 2496159C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lead
- coolant
- reactor core
- clean
- reactor
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Abstract
Изобретение относится к созданию энергетических ядерных реакторов нового поколения на быстрых нейтронах, активная зона которых представляет собой расплавленные смеси хлоридов, содержащих делящиеся изотопы непосредственно контактирующими с жидким теплоносителем -расплавленным свинцом. Предложен способ очистки свинцового теплоносителя энергетического реактора с активной зоной в виде солевого расплава. Выводимый из контура теплоносителя ядерного реактора свинец, загрязненный радионуклидами деления (изотопами ниобия, молибдена, технеция, рутения, родия, палладия и серебра), подвергают двукратной электролитической очистке с использованием биполярного свинцового электрода и электролита (хлорид натрия - хлорид свинца с мольным отношением 1:2) при температуре 460-470°C с анодной плотностью тока, не превышающей 0,2 А/см2. Изобретение позволяет очистить свинец от растворимых в нем примесей и от нерастворимых шламов без предварительной операции фильтрования.
Description
Изобретение относится к созданию энергетических ядерных реакторов (ЯР) нового поколения на быстрых нейтронах, активная зона (A3) которых представляет собой расплавленные смеси хлоридов, содержащих делящиеся изотопы урана непосредственно контактирующими с жидким теплоносителем - расплавленным свинцом (ТН). В частности, все исследования были проведены для использования предлагаемого способа, - очистки ТН ядерного реактора с активной зоной в виде солевого расплава (Патент РФ №2344500, зарегистрированный 20.01.2009 г. Опубликован 20.01.2009, Бюл.№2).
Часть образующихся при делении ядер урана и плутония радионуклидов деления (РНД) взаимодействуют со свинцом и, как показали наши исследования, образуют с ним сплавы, а чаще суспензии (шламы). К таковым РНД относятся радиоизотопы элементов, обладающих более электроположительными, чем свинец, потенциалами выделения в хлоридных электролитах. А именно: ниобий, молибден, технеций, рутений, родий, палладий и серебро. Их суммарный выход при делении урана - 235 достигает примерно 220 кг/т урана с общей активностью около 35% от активности всех образующихся РНД. Большая часть из них оказывается в свинце в виде взвесей.
По мере загрязнения свинца его необходимо периодически выводить из контура теплосъема и очищать, не останавливая циркуляции ТН, отбирая его относительно небольшие фракции. Одновременно следует позаботиться о концентрировании выделяемых изотопов ценных металлов, их последующей выдержке для спада активности и получении в чистом виде.
Поскольку очищенный свинец возвращается в контур ТН, естественно, задача глубокой, сильно осложняющей и удорожающей процесс его очистки, не ставится.
Анализ уровня техники рафинирования свинца с использованием солевых расплавов показывает разнообразие предлагаемых решений и достигаемых целей.
Например:
1. Бычков С.И., Подойницын С.В. Технология получения особо чистого свинца для теплоносителя реакторов «Брест-300»; Материалы 2-ой Международной конференции «Металлургия цветных и редких металлов», Красноярск, 2003, с.63-64. Технология ориентирована на получение свинца высокого качества. Она довольно сложна, включает много операций: окислительно-флюсовой обработки, фильтрации расплава, ликвации, вакуумного прогрева расплава и направленной перекристаллизации свинца на специальной установке.
2. Гольдштейн С.Л., Лебедев В.А., Ничков И.О., Распопин С.П.. Авторское свидетельство СССР №1642622/22-1, 5.04.1971 г. Опубликовано Бюл.27, 21.06.1973. «Способ электрохимического осаждения и рафинирования металлов». В этом способе предлагается повысить эффективность процесса рафинирования металлов, в т.ч. свинца, за счет применения импульсных токов. Поведение многих примесей в процессе рафинирования рассмотрено в других наших работах.
3. Козицын А.А., Плеханов К.А., Ашихин В.В., Тропников Д.Л., Ежов В.В., Зайков Ю.П.. Архипов П.А. Патент РФ №RU 2291213 C2, 13.06.2006. Опубликовано Бюл. 1,10.01.2007. «Способ рафинирования свинца от примесей». Достоинство способа в том, что достигается хорошая очистка свинца от сурьмы и серебра при относительно простом оформлении процесса однократного электролитического рафинирования. Существенный недостаток - неприемлемая степень очистки от нерастворимых примесей, в основном от молибдена и ниобия.
Предлагаемый способ позволяет решить две задачи:
1. Очистить свинец от растворимых в нем примесей и от нерастворимых шламов без предварительной операции фильтрования ТН, двукратным электролизом в ванне с промежуточным биполярным электродом. Внутренняя полость электролизера должна быть футерована огнеупорным материалом. Перегородка в ней из этого же материала разделяет полость на две части, которые можно рассматривать как две последовательно соединенные ячейки с общим - биполярным свинцовым электродом, который в первой - черновой ячейке служит катодом, а во второй - чистовым анодом.
2. Не менее важно сконцентрировать и периодически выводить из ванны, накапливающиеся в черновом (первичном) аноде - жидком свинце, шламы ценных радиоактивных элементов-изотопов ниобия, молибдена, технеция, рутения, родия, палладия и серебра
В качестве исходного электролита в черновой и чистовой частях электролизера предлагается одна и та же расплавленная смесь хлоридов NaCl-PbCl2 с мольным отношением 1:2 (температура плавления 410°C). В рабочем режиме электролиза температура 460-470°C и плотность тока на поверхности анода исходного свинца не должна превышать 0,2 А/см2.
При электролизе на аноде первичной ячейки растворяется черновой свинец: Pb-2e+4Cl-=PbCl4 -; электроположительные РНД частично останутся в свинце, частично перейдут в шлам. На катоде будет осаждаться свинец по электродной реакции: PbCl4-+2e=Pb+2Cl-.
Таким образом, почти все РНД останутся в первичной ячейке. Биполярный электрод для них - непреодолимая преграда. На аноде вторичной - чистовой ячейки будет растворяться только свинец; на чистовом катоде ее выделяться конечный продукт - очищенный свинец. Его возвращают в контур ТН реактора.
Свинец первичного анода с накопившимися РНД периодически сливают, направляют на длительную выдержку для спада активности до приемлемого уровня, позволяющего извлечь и реализовать драгоценные металлы, позволяет получить концентрат драгметаллов. Выделить электролитически каждый из них и выгодно реализовать можно только после определенной выдержки.
Claims (1)
- Способ очистки свинцового теплоносителя энергетического реактора с активной зоной в виде солевого расплава, отличающийся тем, что выводимый из контура теплоносителя ядерного реактора свинец, загрязненный радионуклидами деления (изотопами ниобия, молибдена, технеция, рутения, родия, палладия и серебра), подвергают двукратной электролитической очистке с использованием биполярного свинцового электрода и электролита (хлорид натрия - хлорид свинца с мольным отношением 1:2) при температуре 460-470°C с анодной плотностью тока, не превышающей 0,2 А/см2.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010104603/07A RU2496159C2 (ru) | 2010-02-09 | 2010-02-09 | Способ очистки свинцового теплоносителя энергетических реакторов с активной зоной в виде солевых расплавов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010104603/07A RU2496159C2 (ru) | 2010-02-09 | 2010-02-09 | Способ очистки свинцового теплоносителя энергетических реакторов с активной зоной в виде солевых расплавов |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010104603A RU2010104603A (ru) | 2011-08-20 |
| RU2496159C2 true RU2496159C2 (ru) | 2013-10-20 |
Family
ID=44755420
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010104603/07A RU2496159C2 (ru) | 2010-02-09 | 2010-02-09 | Способ очистки свинцового теплоносителя энергетических реакторов с активной зоной в виде солевых расплавов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2496159C2 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU387026A1 (ru) * | 1971-04-05 | 1973-06-21 | Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт имени С. М. Кирова | Способ электрохимического осаждения и рафинирования металлов |
| US4052200A (en) * | 1975-08-19 | 1977-10-04 | The Broken Hill Associated Smelters Proprietary Limited | Process for debismuthizing lead |
| FR2514786A1 (fr) * | 1981-10-20 | 1983-04-22 | Extramet Sa | Procede de debismuthage du plomb |
| RU2291213C2 (ru) * | 2004-12-27 | 2007-01-10 | Открытое акционерное общество "Уралэлектромедь" | Способ рафинирования свинца от примесей |
| RU2344500C2 (ru) * | 2006-10-10 | 2009-01-20 | Государственное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный технический университет-УПИ" | Ядерный реактор с активной зоной в виде солевого расплава |
-
2010
- 2010-02-09 RU RU2010104603/07A patent/RU2496159C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU387026A1 (ru) * | 1971-04-05 | 1973-06-21 | Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт имени С. М. Кирова | Способ электрохимического осаждения и рафинирования металлов |
| US4052200A (en) * | 1975-08-19 | 1977-10-04 | The Broken Hill Associated Smelters Proprietary Limited | Process for debismuthizing lead |
| FR2514786A1 (fr) * | 1981-10-20 | 1983-04-22 | Extramet Sa | Procede de debismuthage du plomb |
| RU2291213C2 (ru) * | 2004-12-27 | 2007-01-10 | Открытое акционерное общество "Уралэлектромедь" | Способ рафинирования свинца от примесей |
| RU2344500C2 (ru) * | 2006-10-10 | 2009-01-20 | Государственное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный технический университет-УПИ" | Ядерный реактор с активной зоной в виде солевого расплава |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010104603A (ru) | 2011-08-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2641533B2 (ja) | ウランおよびプルトニウムを含む使用済核燃料を精製する方法 | |
| US7799185B1 (en) | Porous membrane electrochemical cell for uranium and transuranic recovery from molten salt electrolyte | |
| US3891741A (en) | Recovery of fission products from acidic waste solutions thereof | |
| Li et al. | Electrorefining experience for pyrochemical reprocessing of spent EBR-II driver fuel | |
| Souček et al. | Pyrochemical reprocessing of spent fuel by electrochemical techniques using solid aluminium cathodes | |
| US3890244A (en) | Recovery of technetium from nuclear fuel wastes | |
| US4596647A (en) | Electrolysis cell for reprocessing plutonium reactor fuel | |
| Souček et al. | Exhaustive electrolysis for recovery of actinides from molten LiCl–KCl using solid aluminium cathodes | |
| US6793799B2 (en) | Method of separating and recovering rare FP in spent nuclear fuels and cooperation system for nuclear power generation and fuel cell power generation utilizing the same | |
| US7097747B1 (en) | Continuous process electrorefiner | |
| KR101298072B1 (ko) | 제염을 위한 불순물 제어 특화 전해정련장치 및 이를 이용한 원자로용 폐기물 제염방법 | |
| US7011736B1 (en) | U+4 generation in HTER | |
| JP6788899B2 (ja) | 高効率乾式再処理用電解槽および電解法 | |
| RU2496159C2 (ru) | Способ очистки свинцового теплоносителя энергетических реакторов с активной зоной в виде солевых расплавов | |
| US2902415A (en) | Purification of uranium fuels | |
| JP2006520470A (ja) | 金属を分離するためのプロセス | |
| KR20020077352A (ko) | 악티나이드 생성방법 | |
| Abdulaziz et al. | Electrochemical reduction of UO2 to U in LiCl-KCl molten salt eutectic using the fluidized cathode process | |
| US3857763A (en) | Recovery of electrolytic deposits of rhodium | |
| RU2079909C1 (ru) | Способ пирохимической регенерации ядерного топлива | |
| Uhlíř et al. | Development of pyroprocessing technology for thorium-fuelled molten salt reactor | |
| JPH0762463A (ja) | 連続電気化学的鉛精錬方法 | |
| JP2997266B1 (ja) | 白金族元素、テクネチウム、テルル及びセレンの分離回収方法 | |
| JP4025125B2 (ja) | 使用済み燃料の再処理方法 | |
| JPH11223698A (ja) | 汚染金属の再生方法とその装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130210 |