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

Полученные в результате экспериментов растворы после предварительного разбавления анализировались на оптико-эмиссионном спектрометре с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-ОЭС) EXPEC 6500, оборудованном системой автоподачи проб. Для генерации плазмы использовался аргон чистотой 99,9995 %. Для определения концентраций элементов использовались спектральные линии, приведенные в табл. 2. В табл. 2 также приведены коэффициенты детерминации для указанных элементов, полученные при построении калибровочных графиков. Для калибровки использовались стандартные многоэлементные растворы (МЭС-1 СОП-15616-2014, МЭС-2 СОП-15616-2014), а также стандартный раствор, содержащий уран, с массовой концентрацией 10 г/л. Данные о составе жидкой фазы наиболее репрезентативного эксперимента и параметрах ю приведены в табл. 3. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2025. Т. 16, № 4. С. 22-28. Transactions of the Kola Science Centre of r A s . Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 4. P. 22-28. Таблица 2 Линии, использованные для спектрального анализа некоторых элементов Элемент Длина волны, нм R2* Уран 409,014 1,00000 Алюминий 396,152 0,99997 Кремний 212,412 0,99960 * Коэффициент детерминации, показывающий долю отклонения массива значений экспериментальных данных от предполагаемой линейной зависимости I\ ~f (C). Таблица 3 Состав жидкой фазы после растворения образца в смеси NaOH + NaNO 3 и доли элементов, перешедшие в раствор с (Al), г/л с (U), г/л c (Si), г/л ю* (Al), % ю* (U), % ю* (Si), % 25,89 0,03 0,09 99,99 0,20 7,66 *Массовые доли элементов в водной фазе, ю = 100-(m, р-р/mi, общ), где mi, р-р — масса i-го элемента в растворе, mi, общ— общая масса i-го элемента в образце. Анализируя полученные данные, можно сделать вывод, что при реализации эффективного режима проведения процесса (t = 100 °C за 1,5 ч) топливная композиция в основном остается в твердом состоянии, в то время как алюминиевая оболочка и матрица растворяются практически полностью. Все имеющиеся отражения на порошковой дифрактограмме осадка, полученного после проведения данной операции, соответствуют таковым для исходного материала — порошка топливной композиции производства ПАО «НЗХК» (рис. 3). Анализ состояния поверхности осадка и его состава методом ЭДС-спектроскопии показал наличие только двух элементов — U и Si (рис. 4). Таким образом, можно отметить, что при соблюдении указанных условий на операции щелочного растворения дисперсионных топливных композиций в алюминийсодержащих матрицах образуется прозрачный раствор, содержание Al в котором практически полностью соответствует его исходному количеству в образце; осадок представляет собой преимущественно фазу U3Si2, который предлагается направлять на переработку согласно технологическому реглам енту, принятому на заводе РТ-1. Оценивая возможность применения операции щелочного растворения в технологической схеме переработки дисперсионного ОЯТ, необходимо учитывать тот факт, что образующиеся в ходе данного процесса алюминийсодержащие растворы представляют собой радиоактивные отходы (РАО), подлежащие остекловыванию. Учитывая типичный состав алюмофосфатного стекла, использующегося при иммобилизации РАО (24 % Al2O3, 24 % Na 2 O, 52 % P 2 O 5 ), для утилизации алюминия потребуется 7,34 м3/т ОЯТ алюмофосфатного стекла (РАО 3-го класса). Более серьезную проблему представляет утилизация натрия, масса которого составляет 9,6 т/т ОЯТ. Направление такого количества натрия на остекловывание приведет к образованию более 20 м3/т ОЯТ алюмофосфатного © Коптяева А. Г., Артоболевский С. В., Подрезова Л. Н., Баркова А. В., Линник К. И., 2025 25