Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) часть 1)

Vetrova Daria Arkadievna I. V. Tananaev Institute o f Chemistry and Technology o f Rare Elements and Mineral Raw Materials o f the Federal Research Centre “Kola Science Centre o f the Russian Academy o f Sciences” , Apatity, Russia vetrova-darja@rambler.ru Kuznetsov Sergey Aleksandrovich Dr. Sc. (Chemistry), I. V. Tananaev Institute o f Chemistry and Technology o f Rare Elements and Mineral Raw Materials o f the Federal Research Centre “Kola Science Centre o f the Russian Academy o f Sciences” , Apatity, Russia kuznet@chemy.kolasc.net.ru DOI: 10.25702/KSC.2307-5252.2018.9.1.431 -434 УДК 541.1-143 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ UN + CdCh В СРЕДЕ РАСПЛАВЛЕННОЙ ЭВТЕКТИКИ LiCl-KCl. ЭКСПЕРИМЕНТ И ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ A. M. Потапов, K.P. Каримов, B. Ю. Шишкин, Ю. П. Зайков Институт высокотемпературной электрохимии УрО PAH, г. Екатеринбург, Россия Аннотация Изучено взаимодействие UN + CdCl 2 в среде расплавленной эвтектики LiCl-KCl. Найдено, что реакция UN + 1,5CdCh = UCb + 1,5Cd + 0 ,5№ | протекает через промежуточные стадии образования ряда нестехиометрических нитридов. Степень конверсии UN ^ UCb при 500 °С даже теоретически не может превышать 30 -40 %. Полная конверсия достижима при 750 °C и некотором избытке CdCl 2 от стехиометрического. Изучено влияние температуры и концентрации CdCl 2 на кинетику реакции, установлены её стадии и промежуточные продукты. Ключевые слова: нитрид урана, мягкое хлорирование, LiCl-KCl, переработка ОЯТ, термодинамическое моделирование. UN + CdCl2 INTERACTION IN MOLTEN LiCl-KCl EUTECTIC. EXPERIMENT AND THERMODYNAMIC SIMULATION A. M. Potapov, K. R. Karimov, V. Yu. Shishkin, Yu. P. Zaykov Institute o f High-Temperature Electrochemistry o f the Ural Branch o f the RAS, Yekaterinburg, Russia A b stra c t The interaction of UN with CdCb in molten LiCl-KCl eutectic has been studied. It was found that the reaction UN + 1,5CdCb = UCb + 1,5Cd + 0 ,5№ | proceeds through the intermediate stag es of the formation of a number of nonstoichiometric nitrides. At 500 °C the UN ^ UCI 3 conversion degree, even theoretically, cannot exceeds 30 -40 %. The total conversion is attainable at 750 °C and at som e excess of CdCl 2 above the stoichiometric amount. The influence of the temperature and concentration of CdCh on the reaction kinetics w as studied. Also the reaction stag es and intermediate products were established. Keywords: uranium nitride, soft chlorination, LiCl-KCl, SNF reprocessing, thermodynamic simulation. В настоящее время “ мягкое хлорирование” рассматривается в качестве головной операции пирохимической схемы переработки нитридного отработавшего ядерного топлива (ОЯТ). Под термином “ мягкое хлорирование” понимается хлорирование без использования газообразного хлора. Целью настоящей работы является изучение реакции UN + CdCl 2 в среде расплава ( 0 0 ^ 0 ) 3 1 ^ . Мононитрид урана является основным компонентом ОЯТ, поэтому изучение его поведения является важнейшей задачей. Мононитрид урана взаимодействует с хлоридом кадмия согласно реакции: UN + 1,5CdCl2 = UCls + 1,5Cd + 0 ,5 ^ | AG = -58,7 кДж/моль при 500 °C. (1) Реакция (1) является, по-видимому, удобным способом перевода UN в растворимую форму (UCl 3 ) без использования газообразного хлора. Была поставлена серия экспериментов по изучению взаимодействия UN + CdCl2 в среде расплавленной эвтектики L iC l-KC l. На рисунке 1 показано изменение концентраций CdCl2 и UCb в расплаве в ходе одного из опытов. 431