RU2518426C2 - Способ бестокового получения урана (v) в расплавленных хлоридах щелочных металлов - Google Patents
Способ бестокового получения урана (v) в расплавленных хлоридах щелочных металлов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2518426C2 RU2518426C2 RU2012133125/07A RU2012133125A RU2518426C2 RU 2518426 C2 RU2518426 C2 RU 2518426C2 RU 2012133125/07 A RU2012133125/07 A RU 2012133125/07A RU 2012133125 A RU2012133125 A RU 2012133125A RU 2518426 C2 RU2518426 C2 RU 2518426C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- uranium
- melt
- alkali metal
- current production
- metal chlorides
- 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
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области создания пирохимических технологий переработки облученного ядерного топлива, в частности оксидного.
Способ бестокового получения урана (V) в расплавленных хлоридах щелочных металлов (NaCl-2CsCl, NaCl-KCl, LiCl-KCl), содержащих ионы урана (VI), сущность которого заключается в выдержке в атмосфере над расплавом металлического циркония в качестве геттера при температуре 550-750°C в течение 180-250 минут. При этом происходит образование пятивалентной формы урана по реакции термического разложения хлорида уранила, ускоренной металлическим цирконием, о чем свидетельствуют записанные спектры поглощения расплава. Техническим результатом является возможность бестокового получения хлоридных расплавов с высоким содержанием пятивалентного урана без внесения посторонних компонентов в расплав.1 ил.
Description
Изобретение относится к области создания пирохимических технологий переработки облученного ядерного топлива, в частности оксидного. Известно, что в качестве рабочих сред для организации технологических процессов лучше всего использовать расплавленные смеси хлоридов щелочных металлов. Растворение оксидного топлива в таких системах сопровождается образованием хлоридов уранила (UO2Cl2). Наряду с ураном (VI) в расплавах может присутствовать уран (V) (UO2Cl), который играет очень большую роль при проведении тех или иных технических операций, выступая в качестве окислителя или восстановителя по отношению к отдельным продуктам деления и существенно увеличивая выход по току при электролитическом выделении диоксида урана. Поэтому зачастую целесообразно обеспечивать присутствие урана (V) в технологических расплавах.
Анализ уровня техники в данной области свидетельствует о наличии разных способов получения урана (V) в хлоридных расплавах:
1. Т.Nagai, Т.Fujii, О.Shirai and H.Yamana "Study on redox equilibrium of UO22+/UO2+in molten NaCl-2CsCl by UV-Vis Spectrophotometry", Journal of nuclear science and technology, June 2004, Vol.41, No 6, p.690-695. Показана возможность получения расплава NaCl-2CsCl, содержащего пятивалентный уран, при электролитическом восстановлении предварительно растворенного в расплаве урана (VI). К недостаткам данного способа следует отнести необходимость использования довольно сложной аппаратуры для обеспечения необходимых режимов процессов электролиза.
2. В.А.Волкович, Б.Д.Васин, Д.Е.Александров, Т.К.Хабибуллин «Взаимодействие уранилсодержащих хлоридных расплавов с водородом» // Расплавы, 2009, вып.5, С.27-30. Показана возможность образования ионов урана (V) в расплавах хлоридов щелочных металлов (NaCl-2CsCl, NaCl-KCl, 3LiC1-2KC1) при барботировании газообразного водорода через расплав. Такой способ восстановления урана (VI) до урана (V) является достаточно простым. Его недостаток в использовании эффективного замедлителя нейтронов, что приводит к снижению ядерной безопасности систем, содержащих делящиеся материалы.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ получения расплавов, содержащих ионы урана (V), на основе хлоридов щелочных металлов, образующиеся при взаимодействии уранилсодержащих хлоридных расплавов с металлическим молибденом. Д.Е.Александров, В.А, Волкович, Б.Д.Васин, Д.С.Мальцев «Образование и поведение соединений урана (V) в хлоридных расплавах» // Известия Вузов, Ядерная энергетика, 2010, №3, С.124-132. При выдержке металлического молибдена в контакте с расплавом в интервале температур 550-750°C, происходит восстановление уранил ионов до пятивалентного состояния и далее, с течением времени, до диоксида, при этом в расплав переходят ионы молибдена (III) с образованием MoCl3. Замена газообразного восстановителя металлическим обеспечивает большую безопасность высокотемпературного технологического процесса. Существенным недостатком данного способа является загрязнение расплава посторонними компонентами (Mo3+).
Предлагаемый способ позволяет получать уран (V) в хлоридных расплавах, содержащий UO2Cl2, при использовании металлического восстановителя, в частности циркония, исключая попадания продуктов его окисления в солевую фазу.
Для достижения этого технического результата металлический цирконий, выполняющий роль геттера, размещают в газовом пространстве на керамическом подвесе над хлоридным расплавом, содержащим уран (VI), и выдерживают при температурах 550-750°C в течении 180-250 минут.
Сущность предлагаемого способа заключается в том, что получение урана (V) в расплавленных смесях хлоридов щелочных металлов, содержащих уран (VI), осуществляется посредством взаимодействия содержащегося в них урана (VI) с металлом-восстановителем при температурах 550-750°C, отличающийся тем, что в качестве металла-восстановителя используют цирконий, который помещают в пространство над расплавом на керамическом подвесе и выдерживают в течение 180-250 минут.
Накопление пятивалентного урана в расплаве происходит при термическом разложении уранил-ионов по реакции (1). Металлический цирконий реагирует с хлором по реакции (2) и сдвигает равновесие реакции (1) вправо, тем самым значительно ускоряя процесс:
Количество образующегося пятивалентного урана в расплаве зависит от времени выдержки циркониевого геттера в атмосфере над расплавом.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является получение расплава, содержащего ионы урана (V) и не загрязненного посторонними элементами, на основе хлоридов щелочных металлов.
Пример
Проведены эксперименты по получению урана (V) в эвтектической смеси хлоридов натрия и цезия с растворенным в ней предварительно приготовленного образца урана (VI). Для контроля за процессом восстановления U(VI) до U(V) использовали метод высокотемпературной электронной спектроскопии. Поэтому опыты проводили в специальных герметичных кварцевых пробирках с приваренными в нижней части кюветами из оптического кварца. Исследуемый расплав находился в кюветах, над расплавом размещали циркониевый геттер (в виде стружки), закрепленный на керамическом подвесе. В ходе эксперимента снимали электронные спектры поглощения в видимой области на высокотемпературной установке AvaSpec - 2048FT-2-SPU. Характерная для всех случаев спектральная картина представлена на фигуре 1
Как видно из спектров, в ходе реакции восстановления поглощение в видимой области спектра возрастало, и появлялись полосы, соответствующие поглощению комплексных хлоридных ионов UO2Cl4 3-, образующихся по реакции (1).
Таким образом, показана возможность получения урана (V) в расплавах на основе хлоридов щелочных металлов, содержащих ионы уранила.
Claims (1)
1. Способ бестокового получения урана (V) в расплавленных смесях хлоридов щелочных металлов, содержащих уран (VI), посредством взаимодействия содержащегося в них урана (VI) с металлом-восстановителем при температурах 550-750°C, отличающийся тем, что в качестве металла-восстановителя используют цирконий, который помещают в пространство над расплавом и выдерживают в течение 180-250 минут.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012133125/07A RU2518426C2 (ru) | 2012-08-01 | 2012-08-01 | Способ бестокового получения урана (v) в расплавленных хлоридах щелочных металлов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012133125/07A RU2518426C2 (ru) | 2012-08-01 | 2012-08-01 | Способ бестокового получения урана (v) в расплавленных хлоридах щелочных металлов |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012133125A RU2012133125A (ru) | 2014-02-10 |
RU2518426C2 true RU2518426C2 (ru) | 2014-06-10 |
Family
ID=50031934
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012133125/07A RU2518426C2 (ru) | 2012-08-01 | 2012-08-01 | Способ бестокового получения урана (v) в расплавленных хлоридах щелочных металлов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2518426C2 (ru) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1746874A3 (ru) * | 1987-10-14 | 1992-07-07 | Чепел Аутодьяр (Инопредприятие) | Способ сдвига автомобил с места путем многократного раскачивани |
-
2012
- 2012-08-01 RU RU2012133125/07A patent/RU2518426C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1746874A3 (ru) * | 1987-10-14 | 1992-07-07 | Чепел Аутодьяр (Инопредприятие) | Способ сдвига автомобил с места путем многократного раскачивани |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Д.Е.Александров, В.А, Волкович, Б.Д.Васин, Д.С.Мальцев "Образование и поведение соединений урана (V) в хлоридных расплавах" // Известия Вузов, Ядерная энергетика, 2010, N3, С.124-132. В.А.Волкович, Б.Д.Васин, Д.Е.Александров, Т.К.Хабибуллин "Взаимодействие уранилсодержащих хлоридных расплавов с водородом" // Расплавы, 2009, вып.5, С.27-30. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012133125A (ru) | 2014-02-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Fukasawa et al. | Electrochemical and spectrophotometric study on neodymium ions in molten alkali chloride mixtures | |
Nagai et al. | Redox equilibrium of U4+/U3+ in molten NaCl-2CsCl by UV-Vis spectrophotometry and cyclic voltammetry | |
RU2603844C1 (ru) | Способ переработки нитридного отработавшего ядерного топлива в солевых расплавах | |
Liu et al. | A particularly simple NH4Cl-based method for the dissolution of UO2 and rare earth oxides in LiCl-KCl melt under air atmosphere | |
Novoselova et al. | The influence of the temperature and Ga-In alloy composition on the separation of uranium from neodymium in molten Ga-In/3LiCl-2KCl system during the recycling of high-level waste | |
Jiang et al. | Electrochemical behavior and electrowinning of uranium (IV) from FLiNaK molten salt | |
Glatz et al. | Development of pyrochemical separation processes for recovery of actinides from spent nuclear fuel in molten LiCl-KCl | |
Magnin et al. | Oxidizing dissolution mechanism of an irradiated MOX fuel in underwater aerated conditions at slightly acidic pH | |
WO2014124428A1 (en) | Room temperature electrodeposition of actinides from ionic solutions | |
Jang et al. | Synthetic diversity in the preparation of metallic uranium | |
Smolenski et al. | Speciation of dysprosium in molten LiCl–KCl–CsCl eutectic: an electrochemistry and spectroscopy study | |
Kumagai et al. | Reaction of hydrogen peroxide with uranium zirconium oxide solid solution–Zirconium hinders oxidative uranium dissolution | |
MacInnes et al. | Using molten salts to probe outer-coordination sphere effects on lanthanide (iii)/(ii) electron-transfer reactions | |
Yoon et al. | Spectroelectrochemical behavior of Cr, Fe, Co, and Ni in LiCl-KCl molten salt for decontaminating radioactive metallic wastes | |
RU2444074C1 (ru) | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИСТОЧНИКОВ ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ РАДИОНУКЛИДА 74Se ДЛЯ ГАММА-ДЕФЕКТОСКОПИИ | |
Kim et al. | In situ analysis for spontaneous reduction of Eu 3+ in LiCl pyroprocessing media at 923 K | |
RU2518426C2 (ru) | Способ бестокового получения урана (v) в расплавленных хлоридах щелочных металлов | |
US9631290B2 (en) | Room temperature electrodeposition of actinides from ionic solutions | |
Sakamura et al. | Thermodynamics of Neptunium in LiCl‐KCl Eutectic/Liquid Bismuth Systems | |
Melchakov et al. | Uranium and neodymium partitioning in alkali chloride melts using low-melting gallium-based alloys | |
US20130087464A1 (en) | Room temperature electrodeposition of actinides from ionic solutions | |
Zuo et al. | Evaluation of noble metals as reactive electrodes for separation of lanthanides from molten LiF-BeF 2 | |
RU2499306C1 (ru) | Способ очистки облученного ядерного топлива | |
JP6110626B2 (ja) | 難溶解性物質の可溶化処理方法および溶解方法 | |
Novoselova et al. | Electrochemical study of the reduction of Tm (III) ions in a molten NaCl-2CsCl eutectic |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140802 |