В ходе реализации проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от 31 октября 2014 г. № 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 01.01.2016 г. по 30.06.2016 г. (этап № 4 «Исследование процессов коррозии конструкционных материалов и определение коэффициентов разделения урана и РЗМ») выполнялись следующие работы:
- Разработка программы и методик исследовательских испытаний экспериментальных образцов солевых композиций на основе хлоридов лития и калия (3LiCl-2KCl), содержащих хлориды урана и РЗМ, по определению коэффициентов разделения урана и лантанидов.
- Разработка программы и методик исследовательских испытаний экспериментальных образцов солевых композиций на основе хлоридов лития и калия (3LiCl-2KCl), содержащих хлориды урана и РЗМ, по растворимости в них модельных компонентов ОЯТ.
- Разработка программы и методик исследовательских испытаний экспериментальных образцов солевых композиций на основе хлоридов лития и калия (3LiCl-2KCl), содержащих хлориды урана и РЗМ, по коррозионной стойкости в них никельсодержащих конструкционных материалов.
- Проведение исследовательских испытаний экспериментальных образцов солевых композиций на основе хлоридов лития и калия (3LiCl-2KCl), содержащих хлориды урана и РЗМ, по определению коэффициентов разделения урана и лантанидов.
- Проведение исследовательских испытаний экспериментальных образцов солевых композиций на основе хлоридов лития и калия (3LiCl-2KCl), содержащих хлориды урана и РЗМ, по растворимости в них модельных компонентов ОЯТ.
- Проведение исследовательских испытаний экспериментальных образцов солевых композиций на основе хлоридов лития и калия (3LiCl-2KCl), содержащих хлориды урана и РЗМ, по коррозионной стойкости в них никельсодержащих конструкционных материалов.
Все работы, предусмотренные Планом-графиком и Техническим заданием проекта, успешно выполнены.
При этом были получены следующие основные результаты:
- Полученные данные по коэффициентам разделения урана и лантанидов в расплавленных хлоридных электролитах указывают на необходимость расширенного поиска и исследования новых твердых и жидких катодных материалов, позволяющих существенно повысить эффективность сепарации близких по своим физическим и электрохимическим свойствам продуктов ядерных реакций, входящих в состав электронопроводящего металлического, нитридного и карбидного ОЯТ;
- Полученные сведения по растворимости модельных компонентов ОЯТ (благородных металлов и нитридов урана, циркония, церия) и взаимодействию модельного нитридного топлива с расплавом эвтектической смеси хлоридов лития и калия (LiCl-KCl)эвт, содержащей хлориды урана и РЗМ, свидетельствуют о ничтожном изменении состава электролита, которое не может повлиять на протекание основного электрохимического процесса регенерации ядерных материалов;
- Выполненное всестороннее исследование коррозионной устойчивости стали 12Х18Н10Т в расплавах (LiCl-KCl)эвт, (LiCl-KCl)эвт-CeCl3, (LiCl-KCl)эвт-NdCl3, (LiCl-KCl)эвт-CeCl3-NdCl3-UCl3 с использованием гравиметрического, химико-термического, электрохимического, микрорентгеноспектрального, металлографического, рентгеноструктурного методов изучения коррозионного процесса выявило причины и характер коррозионного разрушения стали, которые следует учитывать при создании пироэлектрохимической аппаратуры и ее элементов, контактирующих с расплавленным электролитом: показано, что основными корродирующими компонентами стали независимо от состава расплава являются железо, хром, марганец и их соединения, что свидетельствует об электрохимической природе процессов коррозии; установлено, что максимальные коррозионные потери вызваны присутствием в расплаве ионов урана, причем с увеличением времени выдержки коррозия ускоряется, интенсифицируются процессы выхода в расплав электроотрицательных компонентов сплава; показано, что. характер разрушения поверхности аустенитной коррозионностойкой стали 12Х18Н10Т в ходе ее выдержки в смеси (LiCl-KCl)эвт, содержащей добавки трихлорида неодима и трихлорида церия, при 500 ºС является межкристаллитным, причем движущей силой коррозии в данных условиях являются процессы растворения анодных зон образующихся микрогальванопар «сталь | карбид» и взаимодействия компонентов сталей с катионами редкоземельных металлов; найдено, что при выдержке аустенитной коррозионностойкой стали 12Х18Н10Т в комбинированных солевых уран- и лантанидсодержащих смесях характер разрушения поверхности стали является смешанным, а на образцах присутствуют глубокие «борозды» и следы выкрашивания зерен;
- Полученные на данном этапе результаты будут учтены при проведении контрольных исследовательских испытаний процессов разделения урана и модельного лантанида в экспериментальном образце установки с расплавленным электролитом 3LiCl-2KCl и жидкометаллическими катодом и анодом и разработке технического задания на проведение ОКР по теме: «Пироэлектрохимическая переработка отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) в замкнутом топливном цикле (ЗЯТЦ) ядерных энергетических установок с использованием расплавленных солей», предусмотренных Планом-графиком исполнения обязательств при выполнении прикладных научных исследований во второй половине 2016 г.
Комиссия Минобрнауки России признала обязательства по Соглашению на отчетном этапе исполненными надлежащим образом.
