Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка научно-технических решений пироэлектрохимической переработки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) в замкнутом топливном цикле (ЗЯТЦ) ядерных энергетических установок с использованием расплавленных солей

Докладчик: Хохлов Владимир Антонович

Должность: заведующий лабораторией, профессор, доктор химических наук

Цель проекта:
1. Разработка научно-технических решений по применению солевых расплавов в качестве альтернативных регенеративных сред ядерной энергетики, обеспечивающих создание экологически безопасных реакторных систем нового поколения. 2. Создание научных и технологических основ перспективного пироэлектрохимического способа регенерации отработавшего ядерного топлива (ОЯТ), который может быть составной частью опытно-демонстрационного энергокомплекса (ОДЭК), в котором предусмотрена комбинированная технология переработки ОЯТ, обеспечивающая замыкание ядерного топливного цикла. 3. Разработка 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».

Основные планируемые результаты проекта:
Задачи ПНИ и возможные пути их решения.
1. Выбор подходящих для пирохимической переработки ОЯТ регенеративных сред, основанный на анализе литературных данных и экспериментальном определении базовых физико-химических свойств солевых композиций, содержащих галогениды щелочных металлов и растворенные в них соединения редкоземельных металлов и урана (температуры и теплоты плавления, электропроводности,
теплоемкости и теплопроводности) в зависимости от их катионного состава и температуры в инертной газовой атмосфере с помощью имеющейся у заявителя модифицированной для высокотемпературных исследований приборной базы.
2. Изучение методами потенциометрии и вольтамперометрии электрохимических процессов и
окислительно-восстановительных реакций в расплавленных галогенидных электролитах, содержащих растворенные в них компоненты ОЯТ, с использованием современной измерительной аппаратуры (потенциостат-гальваностат AUTOLAB-30).
3. Выявление фундаментальной связи между структурой изученных галогенидных расплавов и их физико-химическими и электрохимическими свойствами для разработки способов их надежного прогнозирования у неизученных солевых систем.
4. Изучение процессов коррозии конструкционных материалов на основе никеля в зависимости от температуры и катионного состава галогенидных расплавов, по своему химическому составу имитирующих реальные системы для переработки ОЯТ (расплавы, содержащие соли редкоземельных элементов), с использованием гравиметрических и электрохимических (измерением анодно-катодных поляризаций в потенциостатическом и потенциодинамическом режимах) методов.
5. Разработка модели процесса электролиза, учитывающей факторы, оказывающие существенное влияние на эффективность технологии.
6. Разработка и реализация программы лабораторных экспериментов на экспериментальных установках, имеющихся в распоряжении ИВТЭ УрО РАН, для исследования процесса пирохимической переработки ОЯТ с использованием различных жидкометаллических электродов и расплавленных электролитов, получения недостающих исходных данных для моделирования и расчетов, сравнения основных характеристик и свойств различных электролитов и жидкометаллических электродов.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Области применения, способы использования результатов.
Использование результатов исследования электрохимических процессов в галогенидных расплавах для оптимизации пироэлектрохимической технологии переработки ОЯТ и математической модели физико-химических процессов при электролизе расплавов, содержащих продукты ядерных реакций, для разработки и практической реализации способов и аппаратурного оформления
пирохимической переработки ОЯТ различного вида (ОАО «ГНЦ НИИАР», СХК и др.).
2. Возможные потребители ожидаемых результатов-организации-разработчики пирохимических технологий и предприятия, на которых реализуются или планируются к реализации эти технологии (ОАО «ГНЦ НИИАР», ОАО "Сибирский химический комбинат", ОАО ВНИИНМ», ФГУП «ГНЦ РФ-ФЭИ», НПФ "Сосны" и др.).
3. Разрабатываемые в ходе ПНИ научно-технические решения по применению солевых расплавов в качестве альтернативных регенеративных сред ядерной энергетики направлены на создание экологически безопасных реакторных систем нового поколения.
Разрабатываемые в ходе ПНИ научно-технические решения направлены на переработку маловыдержанного ОЯТ в замкнутом топливном цикле ядерных энергетических установок (ЗЯТЦ).
Разрабатываемые в ходе ПНИ научно-технические решения по пироэлектрохимической технологии переработки ОЯТ с использованием расплавленных солей в составе ЗЯТЦ, направлены на возврат регенерированного топлива в ядерный реактор.
Разрабатываемые в ходе ПНИ научно-технические решения по переработке отработавшего ядерного топлива в замкнутом топливном цикле ядерных энергетических установок исключают выброс радиоактивных веществ в окружающую среду даже в случае аварийных ситуаций.

Текущие результаты проекта:
1. Аналитический обзор современной научно-технической литературы и других материалов в области пироэлектрохимической переработки отработавшего ядерного топлива ядерных энергетических установок в галогенидных расплавах.
2. Патентные исследования по научно-техническим проблемам пироэлектрохимической переработки отработавшего топлива ядерных энергетических установок в галогенидных расплавах.
3. Обоснование выбора направления исследований, методов экспериментального изучения физико-химических свойств, окислительно-восстановительных реакций, коррозии конструкционных металлических сплавов в галогенидных расплавах и способов переработки отработавшего ядерного топлива в замкнутом топливном цикле ядерных энергетических установок с использованием расплавленных солей.
4. Разработка программы и методик исследовательских испытаний образца солевой композиции на основе хлоридов лития, калия и кадмия (3LiCl-2KCl-CdCl2.
5. Исследование кинетики взаимодействия нитрида урана с расплавом солевой композиции на основе хлоридов лития, калия и кадмия (3LiCl-2KCl-CdCl2).
6. Разработка исходных данных для создания экспериментального образца установки для диагностирования электрохимических процессов в галогенидных расплавах.
7. Разработка технического задания на изготовление экспериментального образца установки для диагностирования электрохимических процессов в галогенидных расплавах.
9. Разработка исходных данных, технических требований к опытной установке для проведения исследований процессов ЗЯТЦ.
10. Приобретение оборудования и материалов для проведения исследовательских испытаний экспериментальной установки для диагностирования электрохимических процессов.