В Кольском научном центре изучили возможность переработки отработавшего ядерного топлива в солевых расплавах — Naked Science
8 минут
КНЦ РАН

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.
Вчера, 14:46
5 минут
Илья Ведмеденко

Снимки демонстрируют интерьер новой российской атомной многоцелевой субмарины — К-561 «Казань», принадлежащей к проекту 885М «Ясень-М».

Вчера, 11:25
55 минут
Александр Березин

Два миллиона лет назад планета вошла в состояние крайне необычной неустойчивости. Раз за разом она стирала экосистемы Африки с лица земли, отчего наши предки снова и снова оказывались в сложном положении. Семьдесят тысяч лет назад их число сократилось в десять раз — ударил другой, совершенно неожиданный фактор. Пару сотен тысяч лет назад не только человечество, но вообще все наземные виды могли погибнуть от еще более разрушительной силы. 12,9 тысячи лет назад множество людей умерли и миллионы квадратных километров полностью выгорели из-за взрывов в атмосфере и огненного дождя. Как именно наш вид пережил все это?

Позавчера, 16:35
9 минут
Мария Азарова

Шотландские исследователи провели когортный анализ: они сравнили риск госпитализации при заражении индийским и британским штаммами коронавируса, а также определили, кого вариант из Индии поражает чаще всего.

Вчера, 14:46
5 минут
Илья Ведмеденко

Снимки демонстрируют интерьер новой российской атомной многоцелевой субмарины — К-561 «Казань», принадлежащей к проекту 885М «Ясень-М».

Вчера, 11:25
55 минут
Александр Березин

Два миллиона лет назад планета вошла в состояние крайне необычной неустойчивости. Раз за разом она стирала экосистемы Африки с лица земли, отчего наши предки снова и снова оказывались в сложном положении. Семьдесят тысяч лет назад их число сократилось в десять раз — ударил другой, совершенно неожиданный фактор. Пару сотен тысяч лет назад не только человечество, но вообще все наземные виды могли погибнуть от еще более разрушительной силы. 12,9 тысячи лет назад множество людей умерли и миллионы квадратных километров полностью выгорели из-за взрывов в атмосфере и огненного дождя. Как именно наш вид пережил все это?

Позавчера, 16:35
9 минут
Мария Азарова

Шотландские исследователи провели когортный анализ: они сравнили риск госпитализации при заражении индийским и британским штаммами коронавируса, а также определили, кого вариант из Индии поражает чаще всего.

24 мая
23 минуты
Ольга Иванова

«Сексуальную революцию совершили задние сиденья автомобилей», – заявил в свое время американский общественный деятель Джерри Рубин. И ошибся. Раскрепощение нравов происходило задолго до появления машин, причем много раз. Оно напоминает движение маятника. Как и почему вершились «секшал революшнс» и стоим ли мы на пороге нового витка сексуальности или же нас ждет ужесточение морали? Об этом – в нашем материале.

9 июня
4 минуты
Ольга Иванова

Международная команда исследователей изучила геологию и условия существования самого большого моря в истории планеты — Паратетиса.

27 мая
51 минута
Александр Березин

Хотя в прессе много пишут об исключительно редких «побочках» от вакцин, практика показывает, что бояться надо совсем другого. Самым страшным врагом привитого остается... коронавирус. Даже после вакцин Pfizer или Moderna от него иногда умирают — и подобных случаев уже сотни. Разумеется, среди непривитых таких на порядки больше, но погибшим и членам их семей от этого не легче. Еще хуже то, что две из трех российских вакцин, похоже, защищают от ковида намного слабее Pfizer и Moderna. Это довольно странно с учетом того, что третий российский препарат в этом плане не уступает западным аналогам. Почему российские власти финансируют миллионные тиражи слабой вакцины, имея в распоряжении вполне полноценную?

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: