RU2781870C1 - СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОЛЕВОЙ КОМПОЗИЦИИ НА ОСНОВЕ LiF-BeF2 - Google Patents
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОЛЕВОЙ КОМПОЗИЦИИ НА ОСНОВЕ LiF-BeF2 Download PDFInfo
- Publication number
- RU2781870C1 RU2781870C1 RU2022112746A RU2022112746A RU2781870C1 RU 2781870 C1 RU2781870 C1 RU 2781870C1 RU 2022112746 A RU2022112746 A RU 2022112746A RU 2022112746 A RU2022112746 A RU 2022112746A RU 2781870 C1 RU2781870 C1 RU 2781870C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lead
- salt
- lif
- fluoride
- composition
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 60
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 title claims abstract description 54
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 title claims abstract description 53
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 229910001633 beryllium fluoride Inorganic materials 0.000 title abstract description 13
- PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M Lithium fluoride Chemical compound [Li+].[F-] PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 42
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium(0) Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 20
- YAFKGUAJYKXPDI-UHFFFAOYSA-J lead tetrafluoride Chemical compound F[Pb](F)(F)F YAFKGUAJYKXPDI-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims abstract description 11
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 claims abstract description 4
- JZKFIPKXQBZXMW-UHFFFAOYSA-L Beryllium fluoride Chemical compound F[Be]F JZKFIPKXQBZXMW-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 8
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N HF Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 238000001636 atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 5
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 5
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 4
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 3
- 229910021397 glassy carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- LDDQLRUQCUTJBB-UHFFFAOYSA-N Ammonium fluoride Chemical compound [NH4+].[F-] LDDQLRUQCUTJBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive Effects 0.000 description 1
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000010814 metallic waste Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Abstract
Изобретение может быть использовано для получения солевых композиций на основе LiF-BeF2, которые могут быть применены в качестве рабочих жидкостей при эксплуатации жидкосолевых реакторов (ЖСР). Способ включает плавление смеси солей, содержащей фторид лития и фторид свинца, взятые в количестве, соответствующем эвтектическому составу получаемой композиции. Смесь плавят при температуре 550-900°С, выдерживают не менее 30 минут. В полученный расплав добавляют металлический бериллий в количестве, большем количества свинца, содержащегося во фториде свинца, и выдерживают в расплаве до содержания остаточного свинца в соли не более 0,001 мас. %. Изобретение позволяет сократить количество стадий процесса получения солевой композиции на основе LiF-BeF2, исключить неэкологичное получение фторида бериллия, расширить сырьевую базу за счет использования отходов бериллия. 1 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано для получения солевых композиций на основе LiF-BeF2, которые могут быть применены в качестве рабочих жидкостей при эксплуатации жидкосолевых реакторов (ЖСР).
Известен способ получения солевой композиции на основе LiF-BeF2, в котором переплавляют смесь плавленого фторида бериллия с фторидом лития (В.Е. Матясова, М.Л. Коцарь, С.Л. Кочубеева, В.И. Никонов Получение бериллиевых материалов для ядерной и термоядерной энергетики из бериллийсодержащих отходов /(ВАНТ. 2013. №2(84) с. 110-117)). Фторид бериллия, необходимый для получения данной солевой композиции, получают известным способом из раствора фторида бериллия в плавиковой кислоте, при этом способ получения солевой композиции заключается в ведении в подготовленный раствор добавки фторида аммония в количестве, обеспечивающем получение молярного отношения. F/Be = 2,06-2,18 с последующим выпариванием раствора под вакуумом при температуре 360-380°С в течение 1,5 ч. Образованный на стадии выпаривания порошок выдерживают при температуре до 900°С в течение 5-7 минут В результате получают плавленый фторид бериллия требуемого качества, который смешивают с фторидом лития и переплавляют для получения соли FLiBe (LiF-BeF2).
Таким образом, процесс получения фторида бериллия является многостадийным, значительное количество стадий которого требует сложного аппаратурного оформления, больших затрат энергии. Кроме того, процесс получения фторида бериллия из его раствора в плавиковой кислоте не соответствует требованиям экологической безопасности. В первую очередь это относится к стадии выпаривания и функционирования систем конденсации воды с аэрозолями плавиковой кислоты.
Задачей изобретения является разработка экологически чистого, относительно недорогого способа получения солевой композиции FLiBe (LiF-BeF2).
Для этого предложен способ, как и прототип, включающий плавление смеси солей, содержащей фторид лития. Новый способ отличается тем, что используют смесь, содержащую фторид лития и фторид свинца, взятые в количестве, соответствующем эвтектическому составу получаемой композиции, смесь плавят при температуре 550-900°С, выдерживают не менее 30 минут, в полученный расплав добавляют металлический бериллий в количестве, большем количества свинца, содержащегося во фториде свинца, и выдерживают в расплаве до содержания остаточного свинца в соли не более 0,001 мас. %.
Способ отличается также тем, что в расплав, полученный заявленным способом, добавляют фторид лития в количестве, необходимом для получения солевой композиции заданного состава, выдерживают до получения солевой композиции заданного состава, после чего расплав охлаждают до комнатной температуры и отделяют свинец.
При введении в расплав LiF-PbF2 металлического бериллия в количестве, большем количества свинца, содержащегося во фториде свинца, металлический бериллий переходит в расплав по реакции:
После завершения процесса металлический свинец скапливается на дне контейнера с расплавом. Над металлическим свинцом находится солевая фаза 38 мол. % LiF - 62 мол. % BeF2. Нижний температурный предел расплавления смеси солей лимитирован температурой плавления смеси LiF-BeF2, верхний обусловлен началом интенсивного испарения сред. Процесс протекает в одну стадию, при температурном режиме, предоставляющем техническую возможность его реализации с использованием одного плавильного аппарата (бокса с инертной атмосферой). Источником металлического бериллия для заявленного способа могут служить его отходы при механической обработке деталей из бериллия и его сплавов, а также детали вышедших из эксплуатации аппаратов и устройств, что повышает экономическую и экологическую привлекательность способа, притом, что переработка бериллиевых металлических отходов является важным направлением рециклирования бериллия. Таким образом, предложенный способ получения солевой композиции на основе LiF-BeF2 малостадиен, не требует отдельного процесса получения фторида бериллия, более того, допускает использование отходов металлического бериллия, является простым и безопасным.
Новый технический результат, достигаемый заявленным способом, заключается в сокращении стадий процесса получения солевой композиции на основе LiF-BeF2, исключении неэкологичного получения фторида бериллия, расширении сырьевой базы за счет использования отходов бериллия.
Кроме того, на основе расплава, полученного заявленным способом, можно получать солевые композиции различного состава. Для этого в него добавляют фторид лития в количестве, необходимом для получения солевой композиции заданного состава, выдерживают до получения солевой композиции заданного состава, после чего расплав охлаждают до комнатной температуры и отделяют свинец.
Количество фторида лития, необходимого для получения солевой композиции заданного состава, рассчитывают известным образом, описанным, например, в источнике (Растворы. Способы приготовления растворов: учебное пособие /Л.Д. Агеева, С.А. Безрукова-Северск: Изд-во СТИ НИЯУ МИФИ, 2017. - 45 с).
Изобретение иллюстрируется следующими примерами приготовления солевых композиций на основе LiF-BeF2.
Пример 1
Навеску из смеси индивидуальных солей LiF и PbF2 массой 150 г, количественно соответствующую эвтектическому составу расплава (38 мол. % LiF - 62 мол. % PbF2), размещали в стеклоуглеродном контейнере внутри печи. Над контейнером с солью создавали атмосферу аргона, нагревали до 550°С и выдерживали при этой температуре в течение 30 минут. В полученный расплав добавляли металлический бериллий в количестве 7 г, рассчитанную известным образом [2], что больше количества свинца во фториде свинца вышеуказанной навески LiF-PbF2. По истечении 80 минут остатки бериллия удаляли. В течение этого времени происходила замена РЬ на Be в катионной подрешетке расплава, свинец скапливался на дне контейнера. Методами рентгенофазового анализа и атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно связанной плазмой подтверждено, что получена солевая композиция 38 мол. % LiF - 62 мол. % BeF2 (содержание свинца в соли 0,000465 мас. %), которую можно применять в качестве теплоносителя первого контура реактора ЖСР.
Пример 2
Навеску из смеси индивидуальных солей LiF и PbF2, как в примере 1, размещали в стеклоуглеродном контейнере внутри печи. Над контейнером с солью создавали инертную атмосферу аргона, нагревали до 800°С и выдерживали при этой температуре в течение 30 минут. В полученный расплав добавляли металлический бериллий в количестве 10 г, что больше количества свинца во фториде свинца вышеуказанной навески LiF-PbF2. По истечении 100 минут остатки бериллия удаляли из расплава. В течение этого времени происходила замена РЬ на Be в катионной подрешетке расплава, свинец скапливался на дне контейнера.
Методами рентгенофазового анализа и атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно связанной плазмой подтверждено, что получена солевая композиция 38 мол. % LiF - 62 мол. % BeF2 (содержание свинца в соли 0,000465 мас. %), которую можно применять в качестве теплоносителя первого контура реактора ЖСР.
Пример 3
Навеску из смеси индивидуальных солей LiF и PbF2, как в примере 1, размещали в стеклоуглеродном контейнере внутри печи. Над контейнером с солью создавали инертную атмосферу аргона, нагревали до 900°С и выдерживали при этой температуре в течение 30 минут. В полученный расплав добавляли металлический бериллий в количестве 14 г, что количества свинца во фториде свинца навески вышеуказанной LiF-PbF2. По истечении 100 минут остатки бериллия удаляли из расплава. В течение этого времени происходила замена РЬ на Be в катионной подрешетке расплава, свинец скапливался на дне контейнера.
Методами рентгенофазового анализа и атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно связанной плазмой подтверждено, что получена солевая композиция 38 мол. % LiF - 62 мол. % BeF2 (содержание свинца в соли 0,000465 мас. %), которую можно применять в качестве теплоносителя первого контура реактора ЖСР.
Пример 4
Для получения солевой композиции 73 мол. % LiF - 27 мол. % BeF2 в расплав, полученный по примеру 1 добавляли LiF, чем доводили концентрацию фторида лития до 73 мол. %, выдерживали в течение 1 часа, охлаждали до комнатной температуры и отделяли свинец. Методами рентгенофазового анализа и атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно связанной плазмой подтверждено, что получена солевая композиция 73 мол. LiF - 27 мол. % BeF2 (содержание свинца в соли 0,000465 мас. %), которую можно применять в качестве в качестве топливной соли первого контура реактора ЖСР.
Пример 5
Для получения солевой композиции 66,6 мол. % LiF - 33,4 мол. % BeF2 в расплав, полученный по примеру 1, добавляли LiF, чем доводили концентрацию фторида лития до 66,6 мол. %, выдерживали в течение 1 часа, охлаждали до комнатной температуры и отделяли свинец. Методами рентгенофазового анализа и атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно связанной плазмой подтверждено, что получена солевая композиция 66,6 мол. % LiF - 33,4 мол. % BeF2 (содержание свинца в соли 0,000365 мас. %), которую можно применять в качестве теплоносителя первого контура ЖСР.
Таким образом, заявлен экологически чистый, относительно недорогой способ получения солевой композиции FLiBe (LiF-BeF2), которую можно применять в качестве рабочих жидкостей при эксплуатации жидко-солевых реакторов. Содержание свинца в полученной солевой композиции, приведенное в примерах 1-5, подтверждает достижение полного перехода металлического бериллия в расплав смеси фторида лития и фторида свинца.
Claims (2)
1. Способ получения солевой композиции на основе LiF-BeF2, включающий плавление смеси солей, содержащей фторид лития, отличающийся тем, что используют смесь, содержащую фторид лития и фторид свинца, взятые в количестве, соответствующем эвтектическому составу получаемой композиции, смесь плавят при температуре 550-900°С, выдерживают не менее 30 минут, в полученный расплав добавляют металлический бериллий в количестве, большем количества свинца, содержащегося во фториде свинца, и выдерживают в расплаве до содержания остаточного свинца в соли не более 0,001 мас. %.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в расплав, полученный по п. 1, добавляют фторид лития в количестве, необходимом для получения солевой композиции заданного состава, выдерживают до получения солевой композиции заданного состава, после чего расплав охлаждают до комнатной температуры и отделяют свинец.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2781870C1 true RU2781870C1 (ru) | 2022-10-19 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103606385B (zh) * | 2013-11-25 | 2017-04-19 | 中国科学院上海有机化学研究所 | 一种高纯度的氟锂铍熔盐及其制备方法 |
| CN109637682A (zh) * | 2018-11-05 | 2019-04-16 | 中国科学院上海应用物理研究所 | 一种熔盐堆燃料重构的方法 |
| RU2724117C1 (ru) * | 2019-05-31 | 2020-06-22 | Акционерное общество "Прорыв" | Способ переработки нитридного ядерного топлива |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103606385B (zh) * | 2013-11-25 | 2017-04-19 | 中国科学院上海有机化学研究所 | 一种高纯度的氟锂铍熔盐及其制备方法 |
| CN109637682A (zh) * | 2018-11-05 | 2019-04-16 | 中国科学院上海应用物理研究所 | 一种熔盐堆燃料重构的方法 |
| RU2724117C1 (ru) * | 2019-05-31 | 2020-06-22 | Акционерное общество "Прорыв" | Способ переработки нитридного ядерного топлива |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108383162B (zh) | 石榴石型氧化物固体电解质的制造方法 | |
| RU2781870C1 (ru) | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОЛЕВОЙ КОМПОЗИЦИИ НА ОСНОВЕ LiF-BeF2 | |
| Kolodney | Preparation of the first electrolytic plutonium and of uranium from fused chlorides | |
| CN112005317A (zh) | 在熔融盐中对氮化物乏燃料进行后处理的方法 | |
| CN109097001B (zh) | 一种多组分氯化物共晶熔盐的制备方法 | |
| KR20120069683A (ko) | 향상된 융합 연료 | |
| JP3864203B2 (ja) | 放射性廃棄物の固化処理方法 | |
| RU2778908C1 (ru) | Способ получения топливной соли на основе lif-bef2 для жидкосолевых ядерных реакторов | |
| CN107058761A (zh) | 金属锂或锂合金中降除氮化物的方法 | |
| DE102010044017A1 (de) | Herstellung von strahlungsbeständigen Fluorid-Kristallen, insbesondere von Kalziumfluorid-Kristallen | |
| RU2801358C1 (ru) | Способ получения фторида лития | |
| Thoma et al. | Condensed equilibria in the uranium (III)-uranium (IV) fluoride system | |
| US4802970A (en) | Process for preparing fluorine by electrolysis of calcium fluoride | |
| Mendelsohn et al. | Preparation and some properties of Cu-Li alloys containing up to 20 at.% Li | |
| RU2379775C1 (ru) | Способ переработки ураносодержащих композиций | |
| CN116239111B (zh) | 一种低压合成pdc粉体前驱体的方法 | |
| Ye et al. | Solution behavior of ZnS and ZnO in eutectic Na2CO3− NaCl molten salt used for Sb smelting | |
| Hyde et al. | Preparation of beryllium fluoride from beryllia | |
| Anderson et al. | Thermal behavior of M+ B 5 O 6 (OH) 4· 2H 2 O (M+= K, Rb, Cs) and polymorphic transformations of CsB 5 O 8 | |
| CN115467024B (zh) | 钾钡钙硼氧氟化合物和钾钡钙硼氧氟非线性光学晶体及制备方法和用途 | |
| RU2781278C1 (ru) | Электрохимический способ получения микродисперсных порошков гексаборидов металлов лантаноидной группы, допированных кальцием | |
| Protopopov et al. | Silicon Refining by Growing Crystallites in a Hypereutectic Melt of Aluminum with Silicon | |
| Matyasova et al. | Beryllium Fluoride–Starting Material for the Production of Metallic Beryllium and the Salt Components for Nuclear Reactors | |
| Mullica et al. | Aging studies on hydrous lutetium oxide | |
| RU2183867C2 (ru) | Способ переработки металлического сплава плутония в смешанное оксидное уран-плутониевое топливо |