zinet home
home home
home ИНТЕЛЛЕКТ-ПОРТАЛ
home Стартовал прием материалов в сборник XХХIX-й научной конференции. Требования к публикациям - в разделе "Объявления".

На главную | Объявления | Отчеты предыдущих конференций | История Украины | Контакты

РЕСУРСЫ ПОРТАЛА:

Тридцать восьмая научно-практическая конференция
(23 - 28 мая 2016 г.)


Тридцать седьмая научно-практическая конференция
(19 - 22 апреля 2016 г.)


Тридцать шестая научно-практическая конференция
(29 декабря 2015 - 5 января 2016 г.)


Тридцать пятая научно-практическая конференция
(24-27 ноября 2015 г.)


Тридцать четвертая научно-практическая конференция
(13-17 октября 2015 г.)


Тридцать третья научно-практическая конференция
(20-27 мая 2015 г.)


Тридцать вторая научно-практическая конференция
(2-7 апреля 2015 г.)


Тридцать первая научно-практическая конференция
(25 февраля - 1 марта 2015 г.)


Тридцатая научно-практическая конференция
(19-25 января 2015 г.)


Двадцать девятая международная научно-практическая конференция
(19-25 ноября 2014 г.)


Двадцать восьмая международная научно-практическая конференция
(08-13 октября 2014 г.)


Двадцать седьмая научно-практическая конференция
(20-25 мая 2014 г.)


Двадцать шестая научно-практическая конференция
(7-11 апреля 2014 г.)


Двадцать пятая юбилейная научно-практическая конференция
(3-7 марта 2014 г.)


Двадцать четвертая научно-практическая конференция
(20-25 января 2014 г.)


Двадцать третья научно-практическая конференция
(10-15 декабя 2013 г.)


Двадцать вторая научно-практическая конференция
(4-9 ноябя 2013 г.)


Первая международная научно-практическая конференция
(14-18 мая 2013 г.)


Двадцать первая научно-практическая конференция
(14-18 мая 2013 г.)


Двадцатая научно-практическая конференция
(20-28 апреля 2013 г.)


Девятнадцатая научно-практическая конференция
(26 февряля - 3 марта 2013 г.)


Восемнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 декабря 2012 г.)


Семнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 октября 2012 г.)


Шестнадцатая научно-практическая конференция
(09-14 апреля 2012 г.)


Пятнадцатая научно-практическая конференция
(01 - 07 марта 2012 г.)


Четырнадцатая научно-практическая конференция
(12-20 декабря 2011 г.)


Тринадцатая научно-практическая конференция
(28 октября - 09 ноября 2011 г.)


Двенадцатая научно-практическая конференция
(28 мая - 06 июня 2011 г.)


Одинадцатая научно-практическая конференция
(26 апреля - 04 мая 2011 г.)


Десятая научно-практическая конференция
(15-23 марта 2011 г.)


Девятая научно-практическая конференция
(27-31 декабря 2010 г.)


Восьмая научно-практическая конференция
(05-12 декабря 2010 г.)


Седьмая научно-практическая конференция
(28 мая - 7 июня 2010 г.)


Шестая научно-практическая конференция
(1-15 апреля 2010 г.)


Пятая научно-практическая конференция
(20-27 мая 2009 г.)


Четвертая научно-практическая конференция
(10-17 апреля 2009 г.)


Третья научно-практическая конференция
(20-27 декабря 2008 г.)


Вторая научно-практическая конференция
(1-7 ноября 2008 г.)


Первая научно-практическая конференция
(10-15 мая 2008 г.)



НАШИ ПАРТНЕРЫ:

Студия веб-дизайна www.zinet.info



Студия ландшафтного дизайна Флора-МК


Уникальное предложение!



Сайт-визитка - теперь
всего за 200 грн!

подробнее>>>



ЕЛЕКТРОВІДНОВЛЕННЯ ЦИРКОНІЮ ІЗ ФЛУОРИДНИХ РОЗПЛАВІВ

електровідновлення цирконію із флуоридних розплавів

 

Проценко З. М.

Україна, м.Суми, Сумський державний педагогічний університет

 

В работе представлены результаты исследования по електровосстановлению циркония из фторидных расплавов на основе NaF - ZrF4, которые применяются при регенерации топливных солевых композиций ядерных реакторов.

 

Основними складовими ланками ядерного паливного циклу (ЯПЦ) реакторів типу ВВЕР, що експлуатуються на українських АЕС, є процеси видобутку і переробки уранової руди, одержання гексафлуориду урану, його збагачення відносно урану-235, видобутку і переробки цирконієвої руди, виробництво цирконієвого сплаву, тепловиділяючих елементів (ТВЕЛів), а також переробка відпрацьованого ядерного палива (ВЯП) [1]. Промисловим матеріалом для виробництва цирконію є мінерал циркон і Україна є найбільшим у світі і єдиним у Європі виробником циркону. В Україні в 90 рр. минулого століття були закладені основи для організації випуску цирконієвих сплавів на базі передових технологій і зараз ці розробки поновлюються. Слід звернути увагу, що ядерне паливо російського і західного виробництва базуються на різних сплавах цирконію, що ускладнює їхню взаємозамінність і обумовлює монополізм одного виробника. Заміна цирконію іншими металами або сплавами у виробництві ядерного палива в даний час розвитку науки і технології є економічно недоцільною, тому що тільки цирконій має унікальні фізичні і ядерні властивості, що сприяють ефективному розподілу урану. Одним із недоліків російської технології одержання цирконію є наявність у ньому домішки гафнію. Основною перевагою української технології одержання цирконію є зниження вмісту гафнію до 10 разів (0,002-0,005% мас), що дозволяє, як показують розрахунки вчених і фахівців, підвищити вигоряння урану до 4% і тим самим поліпшити техніко-економічні показники виробництва електроенергії на АЕС. Гафній виробляли раніше лише дві ядерні держави світу - США і Франція, і Україна може стати третьою країною.

Окремою і дуже важливою задачею в циклі переробки ВЯП є проблема виділення цирконію із залишків оболонок твелів. У газофлуоридній схемі переробки ВЯП, описаній в роботах [2, 3], розглядається варіант переводу високоактивних відходів, які утворюються в процесі фторування ядерного палива, у тверду матрицю за допомогою сольових легкоплавких евтектичних флуоридних сумішей (LiF-ZrF4, LiF-NaF-ZrF4 тощо) і подальшого збереження, переробки і розділення окремих компонентів. На даному етапі розвитку технології флуоридна технологія економічно вигідна, оскільки практично безреагентна (основний хімічний реагент процесу фторування - F2, багаторазово використовується знаходячись у замкнутому циклі і повертається внаслідок виділення на аноді при подальшому електролізі).

Для вирішення проблема переробки (виділення) цирконію із залишків оболонок твелів проводились дослідження по вибору легкоплавких сольових композицій на основі флуоридів літію, натрію та інш., а також дослідження поведінки йонів цирконію у флуоридних розплавах. Наприклад, електрохімічні результати [4,5] вказують на можливість відновлення цирконію на поверхні робочого електроду, але вони потребують подальшого більш глибокого і комплексного дослідження як електрохімічної поведінки йонів цирконію в розплавах різного складу при різних умовах (температура, матеріал робочого електроду тощо) процесу електровідновлення електроактивних частинок, так і структурно - фазового стану продукту електролізу.

В даній роботі при регенерації паливних сольових сумішей ядерних реакторів пропонується використання флуоридних розплавів на основі NaF-ZrF4 для виділення Zr із ВЯП (залишків оболонок твелів) у рамках флуоридної технології (безпосередньо перед виділенням Zr) після застосування сольової композиції на основі LiF-NaF-ZrF4. У рамках цієї задачі досліджено поведінку йонів Zr у сольових розплавах на основі флуоридів Na і Zr, а також встановлено мікроструктуру та елементний склад порошкоподібного цирконію, одержаного електрохімічним методом.

Поведінку йонів Zr у сольових розплавах досліджували за допомогою хроновольтамперометричного методу. Вимірювання проводили за триелектродною схемою в потенціодинамічному режимі на потенціостаті ПІ-50-1 з програматором ПР-8. Як індикаторний електрод використовували циліндричний скловуглець, а допоміжний - пластину із графіту. Потенціал фіксували відносно платинового електроду зрівняння. Хроновольтамперограми знімали при швидкості поляризації індикаторного електроду 1·10-1-10-2 В/с. Використовували сольові суміші на основі NaF з вмістом ZrF4 – (2-5) мол. %. Температуру розплаву задавали в діапазоні (823-873) К. Більш детально методика хроновольтамперометричних досліджень описана в роботі [6]. Як електроліт для електролізу ми використовували також суміш NaF - ZrF4 (до 50 мол. %). Катодом слугували пластини із Ст. 3, міді, вольфраму (стрижень), як анод використовували графіт. Електроліз проводили у тиглі із скловуглецю, густину струму задавали у межах (0,1-2)×104 А/м2. Катодний осад очищали від сольових домішок (за допомогою розплаву на основі хлоридів калію, літію), промивали дистильованою водою і просушували. Дослідження дисперсності порошкоподібного продукту з одночасним визначенням його якісного та кількісного складу проводили за допомогою растрового електронного мікроскопу-мікроаналізатора РЕММА-102-02.

На прямих хроновольтамперограмах у нашому випадку фіксується в основному по дві хвилі, перша із них відповідає електровідновленню Zr, а друга – лужним металам (їх хвиля не розділилась), j1 ½ = - (1,8–2,0) В, j2 > - 3,0 В. Потенціал першої хвилі залежить від складу розплаву і при зменшенні концентрації цирконію зміщується від -1,8 до -2,0В. Аналіз полярограм [6] із розрахунком чисельного значення електронного переходу за рівнянням Гейровського-Ільковича дає величину n = 4. Таким чином, процес електровідновлення цирконію протікає в одну стадію з приєднанням чотирьох електронів до електроактивної частинки. Експериментально також встановлено, що при густинах струму до (0,3-0,5)×104 А/м2 на підкладці із сталі, міді утворюються покриття незначної товщини і низької адгезії, а при збільшенні густини струму до (1-2)×104 А/м2 - пористі порошкоподібні осади, які легко знімаються механічно.

Елементний та гранулометричний склад порошкоподібного осаду Zr визначали методом рентгенівського мікроаналізу (РМА) і електронної мікроскопії. На мікрознімку (рис. 1, а) чітко видно, що порошинки не мають чіткої кристалічної будови, їх розмір складає величину (2 – 20) мкм. На рис. 1, б представлено РМА спектр від порошкоподібного продукту електролізу, знятий спектрометром хвильової дисперсності. На вставці представлений елементний склад (мас. %) порошкоподібного осаду Zr.

 

 

Рис. 1. Мікроструктура порошку в режимі вторинних електронів (а) та РМА спектр порошкоподібного продукту електролізу (б)

 

Елементний склад продукту електролізу відповідає Zr та домішковим елементам K, Cl (штучно привнесеним під час відмивки) і F, які вказують на ще недостатню очистку катодного осаду. Таким чином, міняючи режими електролізу, із флуоридних цирконійвмісних розплавів можна виділити цирконій як у вигляді покриття так і у порошкоподібному стані

Робота виконана при фінансовій підтримці МОН України в рамках держбюджетної теми (2007-2009рр.)

 

Література

1.  Шевцов А., Земляний М., Дорошевич А.  Паливні проблеми ядерної енергетики України. http://www.db.niss.gov.ua/docs/energy/116.htm.

2.  Громов Б.В., Савельева В.И., Шевченко В.Б. Химическая технология облученного ядерного топлива.- М.: Энергоатомиздат, 1983.- 203с.

3.  Готовчиков В.Т., Макаров В.И., Орехов В.Т., Рыбаков А.Г., Середенко В.А. Регенерация урана и плутония отработавших твeлов ядерных реакторов //Атомная энергия.- 2005.- Т.99, Вып. 5.- С.- 387-392.

4.  Полякова Л.П., Поляков Е.Г., Стангрит П.Т. Электрохимическое поведение циркония в хлоридно-фторидных расплавах //Расплавы.- 1991.- Вып 1.- С. 54-61.

5.  Малышев В.В., Романенко А.Н., Ускова Н.Н., Шаповал В.И. Электровосстановление фторцирконата калия на фоне хлоридных и хлоридно-фторидных расплавов //УХЖ.- 1995.- Т. 61, № 12.- С. 47-51.

6.  Бугаєнко В.В., Проценко З.М., Гудакова Г.О., Шумакова Н.І. Фазовий, елементний склад та мікроструктура електролітично отриманих порошкоподібних продуктів на основі силіцію, титану, бору //Вісник СумДУ.- 2004. - №10(69).- С. 196–205.

 



Первая научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(10-15 мая 2008 г.)


(отчет)
Вторая научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(1-7 ноября 2008 г.)
(отчет)
Третья научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(20-27 декабря 2008 г.)
(отчет)
Четвертая научно-практическая конференция
(10-17 апреля 2009 г.)
(отчет)
Пятая научно-практическая конференция
(20-27 мая 2009 г.)
(отчет)
Шестая научно-практическая конференция
(1-15 апреля 2010 г.)
(отчет)
Седьмая научно-практическая конференция
(28 мая - 7 июня 2010 г.)
(отчет)
Восьмая научно-практическая конференция
(05-12 декабря 2010 г.)
(отчет)
Девятая научно-практическая конференция
(27-31 декабря 2010 г.)
(отчет)
Десятая научно-практическая конференция
(15-23 марта 2011 г.)
(отчет)
Одинадцатая научно-практическая конференция
(26 апреля 04 мая 2011 г.)
(отчет)
Двенадцатая научно-практическая конференция
(28 мая - 06 июня 2011 г.)
(отчет)
Тринадцатая научно-практическая конференция
(28 октября - 09 ноября 2011 г.)
(отчет)
Четырнадцатая научно-практическая конференция
(12-20 декабря 2011 г.)
(отчет)
Пятнадцатая научно-практическая конференция
(01-07 марта 2012 г.)
(отчет)
Шестнадцатая научно-практическая конференция
(09-14 апреля 2012 г.)
(отчет)
Семнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 октября 2012 г.)
(отчет)
Восемнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 декабря 2012 г.)
(отчет)
Девятнадцатая научно-практическая конференция
(26 февраля - 3 марта 2013 г.)
(отчет)
Двадцатая научно-практическая конференция
(20-28 апреля 2013 г.)
(отчет)
Двадцать первая научно-практическая конференция
(13-18 мая 2013 г.)
(отчет)
Первая международная научно-практическая конференция
"Перспективные направления отечественной науки - ХХI век"
(13-18 мая 2013 г.)
(отчет)
Двадцать вторая научно-практическая конференция
(4-9 ноября 2013 г.)
(отчет)
Двадцать третья научно-практическая конференция
(10-15 декабря 2013 г.)
(отчет)
Двадцать четвертая научно-практическая конференция
(20-25 января 2014 г.)
(отчет)
Двадцать пятая юбилейная научно-практическая конференция
(3-7 марта 2014 г.)
(отчет)
Двадцать шестая научно-практическая конференция
(7-11 апреля 2014 г.)
(отчет)
Двадцать седьмая научно-практическая конференция
(20-25 мая 2014 г.)
(отчет)
Двадцать восьмая научно-практическая конференция
(08-13 октября 2014 г.)
(отчет)
Двадцать девятая научно-практическая конференция"
(19-25 ноября 2014 г.)
(отчет)
Тридцатая научно-практическая конференция
(19-25 января 2015 г.)
(отчет)
Тридцать первая научно-практическая конференция
(25 февраля - 1 марта 2015 г.)
(отчет)
Тридцать вторая научно-практическая конференция
(2 - 7 апреля 2015 г.)
(отчет)
Тридцать третья научно-практическая конференция
(20 - 27 мая 2015 г.)
(отчет)
Тридцать четвертая научно-практическая конференция
(13 - 17 октября 2015 г.)
(отчет)
Тридцать пятая научно-практическая конференция
(24 - 27 ноября 2015 г.)
(отчет)
Тридцать шестая научно-практическая конференция
(29 декабря 2015 - 5 января 2016 г.)
(отчет)
Тридцать седьмая научно-практическая конференция
(19 - 22 апреля 2016 г.)
(отчет)
Тридцать восьмая научно-практическая конференция
(23 - 25 мая 2016 г.)
(отчет)

На главную | Объявления | Отчеты предыдущих конференций | История Украины | Контакты

Copyright © Zinet.info Идея сайта - Студия веб-дизайна Zinet