• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
08.06.2021
КНЦ РАН
1 922

В Кольском научном центре изучили возможность переработки отработавшего ядерного топлива в солевых расплавах

4.4

Сотрудники Института химии редких элементов и минерального сырья имени И. В. Тананаева Кольского научного центра РАН исследуют электрохимические свойства галогенидов самария для разделения актиноидов и лантаноидов при переработки отработавшего ядерного топлива.

Урановые таблетки / ©Getty images

Долгосрочная устойчивость ядерной энергетики требует создания топливного цикла нового типа, в котором все использованное топливо будет перерабатываться и утилизироваться. Одним из перспективных считается проект ядерного реактора на расплавах солей (жидкосолевого реактора). Активная зона в нем сформирована из однородной расплавленной смеси фторидов или хлоридов щелочных металлов и фторида делящегося материала (плутония, тория или урана). Топливо одновременно служит теплоносителем первого контура.

Идея жидкосолевого реактора возникла в середине XX века, но уже к 1970-80-м годам прошлого века разработки прекратились. В 1960-е годы в Окриджской национальной лаборатории был создан реактор тепловой мощностью 7,4 МВт, работавший на смеси фторидов урана в расплаве солей лития, бериллия и циркония. Однако через пять лет в связи с нерентабельностью его остановили, как и сами исследования.

Интерес к подобным устройствам вернулся к началу XXI века одновременно в разных странах. В первую очередь это связано с истощением запасов традиционного ядерного топлива. Опасность для природы и высокая стоимость захоронения отработавшего топлива также побуждают к поиску альтернативных атомных технологий.

Жидкосолевой реактор имеет принципиальные преимущества по сравнению с привычным типом твердотопливного реактора с водяным охлаждением. Он работает при намного меньшем давлении в активной зоне и более высокой температуре, что позволяет увеличить надежность и реализовать работу на изотопах тория и других актиноидов, тем самым дожигая отходы ядерного производства.

В ториевый ядерный цикл не включен плутоний – это снижает риск распространения ядерного оружия. Кроме того, конструкция реактора позволяет добавлять новое и удалять отработанное топливо без остановки процесса. Однако для этого рекомендуется перерабатывать отработавшее ядерное топливо непосредственно на электростанциях. Важный этап такой обработки — эффективное разделение лантаноидов и актинидов.

До сих пор эти элементы, присутствующие в ядерных отходах, разделялись с помощью гидрометаллургических процессов. Широко используемая технология PUREX позволяет извлекать только уран и плутоний и не может отделить трехвалентные трансурановые элементы, такие как америций и кюрий, от трехвалентных продуктов деления, представленных лантаноидами. На международном уровне ведутся исследования пирохимических процессов, цель которых — разделение актиноидов и лантаноидов при переработки отработавшего топлива путем электрорафинирования в расплавленных солях.

Изучение галогенидов лантаноидов представляет особый интерес для переработки отработавшего ядерного топлива, поскольку лантаноиды принадлежат к группе наиболее распространенных элементов деления в ядерных реакторах. Многие лантаноиды имеют большое эффективное сечение захвата нейтронов, и их присутствие в топливе существенно снижает эффективность ядерной реакции.

Ученые Института химии редких элементов и минерального сырья имени И. В. Тананаева занимаются систематическим изучением транспортных и электрохимических свойств галогенидов лантаноидов, включая галогениды самария в различных солевых расплавах. Результаты этих исследований были опубликованы в престижном журнале Journal of The Electrochemical Society в 2021 году. Электрохимия трихлорида и трифтрорида самария изучалась в расплавах галогенидов щелочных металлов. Авторы определили коэффициенты диффузии комплексов Sm(III) и Sm(II), формальныe стандартные редокс потенциалы и стандартные константы скорости переноса заряда редокс пары Sm (III)/Sm (II).

Исследователи выявили условия, при которых процесс восстановления является обратимым, и установили зависимости транспортных и кинетических свойств от состава первой и второй координационной сферы комплексов самария. Эксперименты еще не завершены. Полученные в ходе исследований результаты важны для создания технологии переработки отработавшего ядерного топлива электрорафинированием в солевых расплавах.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Кольский научный центр Российской академии наук (бывший Кольский филиал Академии наук СССР) имени С. М. Кирова, объединение научных учреждений РАН на Кольском полуострове.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
25 мая
Александр Березин

Скорее всего, это первое полноценное использование принципиально нового истребителя по его прямому назначению.

Позавчера, 19:18
Алиса Гаджиева

Чтобы объяснить жителю древней Виндоланды Секундину, какой он нехороший человек, кто-то не пожалел времени на резьбу по камню.

8 часов назад
ТГМУ

Кукольный мультфильм «Чертенок №13» в этом году отмечает свое сорокалетие. За приключениями маленького чертенка когда-то с интересом наблюдали и дети, и взрослые, он выходил в сборниках лучших советских мультфильмов. Не забыли о нем и сегодня. В Тюменском государственном медицинском университете фильм получил вторую жизнь и теперь служит обучающим материалом для иностранных студентов.

25 мая
Александр Березин

Скорее всего, это первое полноценное использование принципиально нового истребителя по его прямому назначению.

23 мая
РНФ

Группа ученых из России и Германии математически описала ситуацию, когда происходит самоостановка света — явление, при котором скорость световых импульсов падает в миллионы раз, вплоть до нуля. Оказалось, что в определенных условиях излучение в резонансно поглощающей среде создает для себя «потенциальную яму», из которой затем не может выйти. Это происходит за счет обволакивания материей безмассовых фотонов, и в результате они могут остановиться.

24 мая
Александр Березин

Хотя исследователи полагают, что им был Homo sapiens, новые данные вполне совместимы и с другими видами людей.

25 мая
Александр Березин

Скорее всего, это первое полноценное использование принципиально нового истребителя по его прямому назначению.

28 апреля
Мария Азарова

Авторы нового исследования составили таблицу ожидаемой продолжительностью жизни для собак 18 чистокровных пород и метисов. Кроме того, они узнали, кто живет дольше — суки или кобели, кастрированные или нет.

6 мая
Кирилл Отавин

Приходилось ли вам готовиться к тяжелым экзаменам в школе? А в институте? Или корпеть над срочным рабочим отчетом, который нужно сдать уже «‎вчера»? Конечно же, приходилось. В такие моменты хочется немного «завести» мозги, заставить их работать на всю катушку. И сосед или знакомый говорят вам: «‎А про ноотропы приходилось слышать? А вот фенотропил принимали? Это может помочь». Naked Science решил разобраться, что это такое, как оно помогает и помогает ли вообще.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: