Труды КНЦ (Технические науки вып.4/2025(16))

фильтрации предлагается растворять в азотной кислоте и перерабатывать по схеме PUREX-процесса. Гидроксид натрия, применяемый в процессе щелочного растворения, возможно регенерировать с использованием различных методов, в том числе осадительных и ионообменных. Применение нитратов щелочных металлов позволяет минимизировать выделение водорода на данной операции, что повышает пожаровзрывобезопасность предлагаемого метода [ 1 0 ]. Целью данной работы стало исследование процесса щелочного растворения фрагментов твэлов типа ИРТ-М с дисперсионной топливной композицией. Р е зу л ь т а ты исследований Были проведены две серии экспериментов по изучению процесса щелочного растворения материалов тепловыделяющих элементов реакторов типа ИРТ. В первой серии были использованы модельные образцы фрагментов твэлов — спрессованные таблетки, содержащие 30 масс. % U 3 Si 2 , диспергированного в матрице алюминиевой пудры ПА-4; во второй — стандартные необлученные твэлы, полученные от ПАО «НЗХК». Фотографии образцов приведены на рис. 2. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2025. Т. 16, № 4. С. 22-28. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 4. P. 22-28. Рис. 2. Слева — спрессованная таблетка состава U3Si2- Al, применяемая в качестве имитатора состава твэлов реакторов ИРТ. Справа — твэлы, полученные от ПАО «НЗХК» Для проведения экспериментов исходные образцы помещали в термостойкую коническую колбу, добавляли NaOH и NaNO 3 , нагревали при температуре ~100 С при постоянном перемешивании с обратным холодильником в течение 1,5 ч. При использовании нитрата натрия реакция растворения алюминия в щелочной среде протекает по уравнению, приведенному ниже [ 1 0 ], в результате чего образуется аммиак, обладающий меньшей по сравнению с водородом взрывоопасностью (допустимая концентрация в воздухе составляет до 33,6 % об. [11]): 8 Al + 21 NaOH + 3 NaNO 3 + 18 H 2 O ^ 8 Na 3 [Al(OH) 6 ] + 3 NH 3 . (1) В ходе протекания данной реакции (1) наблюдали вспенивание раствора и выделение газа, который отводился в прямой холодильник, растворялся в парах воды и поступал в колбу-приемник, заполненную раствором сульфата меди (II). Образование аммиака в системе фиксировали по качественной реакции образования гидроксида меди (II) при недостатке NH 3 , а затем — темно-синего комплекса сульфата тетрааминмеди (II) ([Cu(NH 3 ) 4 ]SO 4 ) — при его избытке [12]. Исследование осадков, полученных в ходе экспериментов, проводилось с использованием порошкового рентгеновского дифрактометра Colibri и сканирующего электронного микроскопа Coxem CX-200 Plus, оснащенного модулем энергодисперсионной спектроскопии (ЭДС-спектроскопии) с возможностью высокоточного картирования. 24 © Коптяева А. Г., Артоболевский С. В., Подрезова Л. Н., Баркова А. В., Линник К. И., 2025