Выбор топливной соли для жидкосолевого реактора

Л. И. Пономарев, М. Б. Серегин, А. П. Паршин, С. А. Мельников, А. А. Михаличенко, Л. П. Загорец, Р. Н. Мануйлов, А. А. Ржеуцкий

Аннотация


Экспериментально обнаружена высокая растворимость фторидов Th, U, Ce, La и Pr в расплаве соли 45LiF— 12NaF—43KF в интервале 550—700 °С, которая обеспечивает быстрый спектр нейтронов жидкосолевого реактора. На основе анализа физико-химических и ядерно-физических свойств различных фторидных солей предлагается использовать в качестве топливной соли для жидкосолевого быстрого реактора с уран-плутониевым топливным циклом эвтектику 46,5LiF—11,5NaF—42KF. Рис. 1, табл. 6, список лит. 33 назв. В работе измерена температурная зависимость растворимости PuF3, AmF3, CeF3, NdF3 в эвтектике 46,5LiF— 11,5NaF—42KF в интервале 550—700 °С. Синтезированы безводные трифториды плутония, америция, церия и неодима. Для измерений использован метод изотермического насыщения при растворении прессованных таблеток PuF3, AmF3, CeF3, NdF3 в расплаве в инертной атмосфере аргона. Обнаружена высокая растворимость трифторидов, а также ее сильная зависимость от температуры расплава. При 700 °С получена следующая растворимость, мол. доля: PuF3 30, AmF3 43, CeF3 32, NdF3 37.

Полный текст:

PDF

Литература


Renault C., Hron M., Konings R. e.a. The molten salt reactor (MSR) in Generation IV: overview and perspectives. — In: Generation IV Intern. Forum (GIF) Symp., 2009, p. 191—200.

Дегтярев А.М., Калугин А.К., Коляскин О.Е. и др. Каскадный подкритический реактор для сжигания трансплутониевых актиноидов. — Атомная энергия, 2006, т. 101, вып. 2, с. 116—125.

Игнатьев В.В., Фейнберг О.С., Загнитько А.В. и др. Жидкосолевые реакторы: новые возможности, проблемы и решения. — Там же, 2012, т. 112, вып. 3, с. 135—143.

Thoma R. Chemical Aspects of MSRE Operations. ORNL-4658, 1972. 146 p.

McPherson Н. Development of materials and systems for the molten-salt reactor concept. — Reactor Technol., 1972, v. 15, p. 136—155.

Шаталов В.В., Серегин М.Б., Пономарев Л.И. и др. К вопросу о выборе топливной соли для жидкосолевого реактора. — In: Proc. Global’2003. USA, 2003, 16—20 Nov., p. 2219—2223.

Ignatiev V., Gorbunov V., Merzlyakov A. e.a. MOSART fuels and container materials study case for Na, Li, Be/F solvent system. — Ibid., p. 2210—2217.

Игнатьев В.В., Мерзляков А.В., Субботин В.Г. и др. Экспериментальное исследование физических свойств расплавов солей, содержащих фториды натрия, лития и дифторид бериллия. — Атомная энергия, 2006, т. 101, вып. 5, с. 364—372.

Ignatiev V., Feynberg O., Gnidoi I. e.a. Progress in development of Li, Be, Na/F molten salt actinide recycler & transmuter concept. — In: Proc. ICAPP 2007. France, 2007, May 13—18, Paper 7548.

Williams D., Toth L., Clarno K. Assessment of Candidate Molten Salt Coolants for the Advanced High-Temperature Reactor (AHTR). ORNL/TM-2006/12, 2006.

Beneš O., Cabet C., Delpech S. e.a. Assessment of Liquid Salts for Innovative Applications. Review Report, 2009.

Beneš O., Konings R. Actinide burner fuel: potential compositions based on the termodinamics evalution of MF—PuF3 (M = Li, Na, K, Rb, Cs) and LaF3— PuF3 systems. — J. Nucl. Mater., 2008, v. 377, № 3, p. 449—457.

Melnik M., Bychkov A., Kormilitsin M. e.a. Cascade subcritical molten-salt reactor (CSMSR) for RW transmutation. The study on solubility of PuF3, AmF3 in molten fluoride. — In: Proc. Global’2003. USA, 2003, 16—20 Nov., p. 2218—2221.

Seregin M.B., Parshin A.P., Kuznetsov A.Yu. e.a. Solubility investigation of actinide tetrafluorides and lantanide trifluorides in NaF—ZrF4 and LiF—NaF—KF. — In: Proc. Global’2011. Japan, 2011, 11—16 Dec., Paper N 358885.

Серегин М.Б., Паршин А.П., Кузнецов А.Ю. и др. Исследование растворимости UF4, ThF4 и CeF3 в расплаве NaF—ZrF4. — Радиохимия, 2011, т. 53, вып. 1, с. 63—65.

Лизин А.А., Томилин С.В., Гневашов О.Е. и др. Растворимость PuF3, AmF3, CeF3, NdF3 в расплаве LiF—NaF—KF. — См. наст. вып., с. 11—16.

Воложин М.В., Закиров Р.Я., Мушников П.Н. и др. Растворимость CeF3, PuF3 в расплаве LiF—NaF—KF. — Там же, с. 17—19.

Лизин А.А., Томилин С.В., Гневашов О.Е. и др. Растворимость UF4, ThF4 в расплаве LiF—NaF—KF. — Там же, с. 20—22.

Barton C. Solubility of plutonium triftoride in alkali fluoride beryllium fluoride mixtures. — J. Phys. Chem., 1960, v. 64, № 23, p. 306—312.

Barton C., Bredig M., Gilpatric L., Fredricksen J. Solubility of cerium trifluoride in molten mixtures of lithium, beryllium and thorium fluorides. — Inorg. Chem., 1970, v. 9, № 2, p. 307—311.

Mailen J., Smith F., Ferris L. Solubility of PuF3 in molten 2LiF—BeF2. — J. Chem. Engng, 1971, v. 16, № 1, p. 68—69.

Sood D., Iyer P., Prasad R. e.a. Plutonium trifluoride as a fuel for molten salt reactors — solubility studies. — Nucl.Technol., 1975, v. 27, p. 411—415.

Пономарев Л.И., Серегин М.Б., Михаличенко А.А. и др. Обоснование выбора имитаторов актиноидов для исследования растворимости в топливной соли жидкосолевых реакторов. — Атомная энергия, 2012, т. 112, вып. 6, с. 341—346.

Галкин Н.П., Майоров А.А., Верятин У.Д. Химия и технология фтористых соединений урана. М.: Госатомиздат, 1961.

Химическая технология облученного ядерного горючего. Под ред. В.Б. Шевченко. М.: Атомиздат, 1971. 448 с.

Bettis E. The aircraft reaсtor experiment-operation. — Nucl. Sci. Engng, 1967, v. 2, № 6, p. 841—853.

McPherson Н. The molten salt adventure. — Ibid., 1985,v. 90, p. 374—380.

Загнитько А.В., Бочагин Ф.С. Исследование солевойкомпозиции 66LiF—34BeF2 (мол. %) для получения 99Mo, 89SrF2 в ампульном устройстве на реакторе ИР-8.Отчет ИМЛ РНЦ «Курчатовский институт», 2008. 15 с.

Sousek P., Chuchvalcova Bimova K., Lisy F. e.a. Development of electrochemical separation methods from molten fluoride salt media. — In: Proc. Global’2005. Japan,2005, 9—13 Oct., Paper 062.

Degtyarev A.M., Feinberg O.S., Karmanov F.I. e.a. Subcritical molten salt reactor with fast/intermediate spectrum for minor actinides transmutation. — In: Proc. Global’2011. Japan , 2011, 11—16 Dec., Paper 386820.

Дегтярев А.М., Коляскин О.Е., Мясников А.А. и др. Жидкосолевой подкритический реактор-сжигатель трансплутониевых актиноидов. — Атомная энергия, 2013, т. 114, вып. 4, с. 183—188.

Olson L., Ambrosek J., Sridharan K. e.a. Materials corrosion in molten LiF—NaF—KF salt. — J. Flour. Chem., 2009, v. 130, № 1, p. 67—73.

Дегтярев А.М., Пономарев Л.И. Жидкосолевой реактор с быстрым спектром нейтронов. — Атомная энергия, 2012, т. 112, вып. 6, с. 367—368.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.