В ходе реализации проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от 31 октября 2014 № 14.607.21.0084 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на тему «Разработка научно-технических решений пироэлектрохимической переработки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) в замкнутом топливном цикле (ЗЯТЦ) ядерных энергетических установок с использованием расплавленных солей» в период с 01.01.2015 г. по 30.06.2015 г. (этап № 2 «Исследование физико-химических свойств солевых композиций») выполнялись следующие работы:
- Получение образцов солевых композиций на основе хлоридов лития и калия (3LiCl-2KCl), содержащих хлориды урана и РЗМ
- Разработка программы и методик исследовательских испытаний экспериментальных образцов солевых композиций на основе хлоридов лития и калия (3LiCl-2KCl), содержащих хлориды урана и РЗМ
- Исследовательские испытания экспериментальных образцов солевых композиций на основе хлоридов лития и калия (3LiCl-2KCl), содержащих хлориды урана и РЗМ, по измерению температуры ликвидуса, теплоемкости и теплопроводности
- Разработка модели процессов пироэлектрохимической переработки отработавшего топлива ядерных энергетических установок в галогенидных расплавах
- Разработка эскизной конструкторской документации на экспериментальный образец установки для диагностирования электрохимических процессов в галогенидных расплавах
При этом были получены следующие результаты:
- при подготовке образцов солевых композиций на основе эвтектической смеси хлоридов лития и калия, содержащих трихлориды урана и редкоземельных элементов (смеси солей, близкие по составу к реальным электролитам, которые образуются при анодном растворении ОЯТ) к лабораторным испытаниям необходимо особое внимание уделять тщательности синтеза исходных солей и приготовления смесей, чтобы исключить в них присутствие кислородсодержащих примесей, для чего целесообразно использовать несколько способов (зонную перекристаллизацию, хлорирование оксидов и гидратированных хлоридов РЗМ в строгом температурном режиме сильным хлорирующим агентом, например, смесью инертного газа и паров тетрахлорида углерода и окисление металлического урана хлоридом переходного металла, например, CdCl2 в среде расплава соли-растворителя;
- при исследовании тепловых свойств солевых композиций на основе эвтектической смеси хлоридов лития и калия выявлены закономерности, связывающие теплоемкость и теплопроводность с составом и концентрацией электроактивных компонентов (солей урана, неодима, церия). молекулярной массой солевых смесей, средними радиусом и ионным потенциалом катионов, которые могут быть использованы для достаточно точного прогноза этих свойств у расплавов, суммарная концентрация актинидов и лантанидов в которых находится в пределах от 2 до 10,5 мол.%, что близко к концентрационному диапазону электролитов, образующихся и подвергающихся электролитическому разложению при переработке ОЯТ в таких хлоридных средах;
- разработана модель процессов пироэлектрохимической переработки отработавшего топлива ядерных энергетических установок в галогенидных расплавах, позволившая оценить неоднородность теплового и электрического полей в электролизере с конфигурацией расположения и размерами узлов экспериментального образца установки для диагностирования электрохимических процессов в галогенидных расплавах; предложены основные уравнения для модельных расчетов и методы решения использующихся дифференциальных уравнений;
- в эскизной конструкторской документации на экспериментальный образец установки для диагностирования электрохимических процессов в галогенидных расплавах, созданной специалистами ОАО «СвердНИИХиммаш» на основании подготовленных ими ранее исходных данных и Технического задания, учтен опыт работы Института высокотемпературной электрохимии УрО РАН с подобными объектами.
Комиссия Минобрнауки России признала обязательства по Соглашению на отчетном этапе исполненными надлежащим образом.
