Электрохимическое растворение сплавов, оксидов и карбидов урана и плутония

• Автор: Никитин, Святослав Александрович
• Шифр специальности: 02.00.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 133 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1 Уран

1.1.1 Карбиды урана

1.1.2 Получение и физико-химические свойства ГГС

1.1.4 Электрохимические свойства иС

1.1.5 Растворение ГГС в растворах НЖ>з

1.2 Сплавы и-гг

1.2.1 Свойства сплавов J-Zr

1.2.2 Коррозия металлических урана и циркония на воздухе и в воде

1.2.3 Растворение сплавов ГГ - Zт
1.2.4 Электрохимическое растворение сплавов ГГ^г
1.2.5 Методы снятия оболочек сплава U-Zr
1.3 Плутоний
1.3.1 Оксиды плутония
1.3.3 Получение оксидов плутония
1.3.4 Растворение диоксида плутония в присутствии комплексообразователей
1.3.5 Окислительно-восстановительное растворение диоксида плутония в
присутствии медиаторов
Глава 2. Методическая часть
2.1 Материгшы и методики приготовления растворов
2.2 Методики проведения экспериментов
2.2.1 Растворение ИС
2.2.2 Исследования конструкционных материалов
2.2.3 Оптимизация процесса электрохимического получения Ag(II)
2.2.4 Растворение Ри
2.2.5 Исследования коррозионных свойств и
растворения сплава ГГ — 5 масс. % Ъг

2.2.6 Исследования электрохимических свойств и растворения стали марки
12Х18Н10Т и сплаваZr-1 масс.%№>
2.3 Аналитические методы контроля
Глава 3. Электрохимическое окисление карбида урана в растворах азотной
кислоты в присутствии ионов Ce(IV) в качестве медиатора
Глава 4. Исследование электрохимических свойств конструкционных материалов для изготовления аппарата- растворителя Ри02 и его испытания
4.1 Оптимизация процесса электрохимического получения Ag(II)
4.2 Электрохимические исследования устойчивости материалов для изготовления аппарата растворителя Ри
4.3 Испытания прототипов аппарата растворителя Ри
Глава 5. Электрохимическое растворение сплава U - 5 масс. % Zr в растворах азотной кислоты
5.1 Электрохимические свойства и растворение сплава U - 5 масс. % Zr в растворах HNO
5.2 Кинетика и материальный баланс растворения сплава U - 5 масс. % Zr. 92 Глава 6. Кинетика и материальный баланс электрохимического растворения материалов оболочек ОЛТ из стали 12Х18Н10Т и циркалоя в условиях гальваностатического электролиза
6.1 Электрохимическое растворение стали марки 12Х18Н10Т в растворах азотной кислоты
6.2 Электрохимическое растворение Zr - 1 масс. % Nb в растворах азотной
кислоты
Заключение
Выводы
Список использованной литературы

Введение
Основной тенденцией развития ядерной энергетики России является повышение безопасности функционирования энергетических установок, хранения и переработки радиоактивных отходов (РАО). В связи с этим, в рамках ФЦП «Ядерные энерготехнологии на период 2010-2015 годов и на перспективу до 2020 года» предпринимаются усилия по переводу ядерной энергетики на реакторы на быстрых нейтронах, использующих плотное топливо на основе (Ц,Ри)Ц или (Ц,Ри)С с последующим замыканием ядерного топливного цикла за счет многократного использования плутония. Переход на использование плотного топлива требует разработки новых подходов к технологии переработки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ), включая процессы растворения. Одной из целей замыкания ядерного цикла является утилизация так называемого, энергетического плутония, накопленного в результате переработки ОЯТ энергетических реакторов и находящегося в настоящее время на хранении на складах в виде Ри02 различного изотопного состава и с различной температурой прокалки. Для его утилизации также необходима разработка соответствующей технологии, включающей эффективный процесс растворения.
Для уменьшения количества отходов ядерного топливного цикла в 2014-2017 гг планируется подвергнуть переработке значительные количества топлива исследовательских ядерных установок, топлива атомного ледокольного флота и других подвижных энергетических устройств, которые в настоящее время также находятся на складах госкорпорации Росатом. Обычно в этих видах топлива делящиеся материалы присутствуют в виде сплавов и керметов в оболочках из особо устойчивых сталей и сплавов, а само топливо относится к типу, так называемых «невскрываемых» топливных композиций. Поэтому для их переработки с использованием действующей в настоящее время экстракционной технологии требуется разработка новых, желательно безреагентных способов их перевода в азотнокислый раствор.
РиО] 98- При температуре плавления диоксид плутония теряет кислород до состава РиО^. Диоксид плутония плохо растворяет в себе кислород, поэтому составы Ри02+х образуются редко.
Таблица 2 - Физико-химические свойства оксидов плутония
Соеди нение Гпл, °с [78] Плотность, г'см'3 [78] Ав 298 образования, кДж'моль'1 [78] Тип решетки
РиО 13,88 Кубическая гранецентрированная
А- Ри2Оэ 2085 11,47 -1580,4 Г ексагональная
С- Ри203 (при 450°С переходит в А - Ри203) 10,44 -845 Кубическая объемноцентри- рованная
Ри02 2445 11,46 -998.1 Кубическая гранецентрированная
Различным оксидам плутония свойственны различные кристаллические решетки. Физико-химические свойства оксидов плутония находятся в большой зависимости от истории препарата, особенно сильно от методов приготовления и температур отжига. В таблице 2 представлены различные физико-химические свойства оксидов плутония.
1.3.3 Получение оксидов плутония
Получение монооксида плутония описано в различных работах. Чистый РиО получить крайне сложно вследствие его нестабильности. Данные работ о подготовке РиО включают реакцию расплавленного плутония со стехиометрическим количеством кислорода, получаемого