Сравнительный анализ окисления UO2 и UN в воздухе и гемиоксиде азота

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

При помощи термического анализа исследовано окисление UO2 и UN кислородом воздуха и гемиоксидом азота, являющимся труднолокализуемым парниковым газом. Для окисления использовали смеси N2O-N2 и O2-N2 с объемной долей окислителя 20%. Для UO2 и UN фазовый состав конечного продукта окисления на воздухе и в N2O одинаков и представляет собой U3O8. В обоих случаях N2O ведёт себя как более мягкий по сравнению с кислородом воздуха окислитель. Окисление UO2 и UN в токе N2O начинается при температуре соответственно на 180 и 70°С выше, чем на воздухе. Окисление UN в токе N2O протекает в три стадии. На первой стадии продуктами реакции являются UO2 и U2N3, на второй стадии - UO2, на третьей - U3O8. В процессе окисления UO2 выраженной стадийности не наблюдается. Показана возможность утилизации гемиоксида азота при его использовании в процессе волоксидации (окисления) отработавшего ядерного топлива.

Об авторах

М. И. Волгин

Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН;Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: forfschool@mail.ru

С. А. Кулюхин

Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН

Ю. М. Неволин

Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН

Список литературы

  1. Goode J.H. Voloxidation-Removal of Volatile Fission Products from Spent LMFBR Fuels: ORNL-TM-3723. Oak Ridge, Tennessee, the United States: Oak Ridge National Laboratory, 1973. 137 p.
  2. Allbutt M., Dell R.M. // J. Nucl. Mater. 1967. Vol. 24. N 1. P. 1-20.
  3. Grachev A.F., Zabudko L.M., Mochalov Y.S., Zvir E.A., Kryukov F.N., Zozulya D.V., Ivanov Y.A., Skupov M.V. Development of innovative fast reactor nitride fuel in Russian Federation: State-of-art // Int. Conf. on Fast Reactors and Related Fuel Cycles: Next Generation Nuclear Systems for Sustainable Development (FR17). Vienna, Austria, 2017.
  4. Dell R.M., Wheeler V.J., McIver E.J. // Trans. Faraday Soc. 1966. Vol. 62. P. 3591-3606.
  5. Ohmichi T., Honda T. // J. Nucl. Sci. Technol. 1968. Vol. 5, N 11. P. 600-602.
  6. Dell R.M., Wheeler V.J. // J. Nucl. Mater. 1967. Vol. 21, N 3. P. 328-336.
  7. Sole M.J., Van der Walt C.M. // Acta Metall. 1968. Vol. 16, N 4. P. 501-510.
  8. Rama Rao G.A., Mukerjee S.K., Vaidya V.N., Venugopal V., Sood D.D. // J. Nucl. Mater. 1991. Vol. 185. P. 231-241.
  9. Kulyukhin S.A., Nevolin Y.M., Gordeev A.V., Bessonov A.A. // Radiochemistry. 2019. Vol. 61, N 2. P. 146-155.
  10. Shadrin A.Y., Dvoeglazov K.N., Mochalov Y.S., Vidanov V.V, Kashcheev V.A., Terentiev A.G., Gerasimenko M.N., Cheshuyakov S.A. // J. Phys. Conf. Ser. 2020. Vol. 1475. Article 012021.
  11. Konings R.J.M. Comprehensive Nuclear Materials. Vol. 3: Advanced Fuels. Fuel Cladding. Nuclear Fuel Performance. Modeling and Simulation. Amsterdam: Elsevier, 2012. 818 p.
  12. Hadibi-Olschewski N., Glatz J.P., Bokelund H., Leroy M.J.F. // J. Nucl. Mater. 1992. Vol. 188. P. 244-248.
  13. Kulyukhin S.A., Rumer I.A., Gorbacheva M.P., Bessonov A.A. // Radiochemistry. 2020. Vol. 62, N 2. P. 177-188.
  14. Wang W.C., Yung Y.L., Lacis A.A., Mo T., Hansen J.E. // Science. 1976. Vol. 194, N 4266. P. 685-690.
  15. Khalil M.A.K. // Annu. Rev. Energy Environ. 1999. Vol. 24, N 1. P. 645-661.
  16. Kulyukhin S.A., Shadrin A.Y., Voskresenskaya Y.A., Bessonov A.A., Ustinov O.A. // J. Radioanal. Nucl. Chem. 2015. Vol. 304, N 1. P. 425-428.
  17. Рябков Д.В., Зильберман Б.Я., Мишина Н.Е., Андреева Е.В., Водкайло А.Г., Шадрин А.Ю., Костромин К.В. Патент RU 2596816C1. 2015.
  18. Walker D.D., Hobbs D.T., Tiffany J.B., Bibler N.E., Meisel D. Nitrous oxide production from radiolysis of simulated high-level nuclear waste solutions, no. WSRC-MS-91-446; CONF-920307-78. Aiken, SC, the United States, 1992.
  19. Kapteijn F., Rodriguez-Mirasol J., Moulijn J.A. // Appl. Catal. B: Environmental. 1996. Vol. 9, N 1-4. P. 25-64.
  20. Konsolakis M. // ACS Catal. 2015. Vol. 5, N 11. P. 6397-6421.
  21. Дроздов А.А., Зломанов В.П., Мазо Г.Н., Спиридонов Ф.М. Неорганическая химия: В 3 т. / Под ред. Ю.Д. Третьякова. Т. 2: Химия непереходных элементов: Учебник для студ. высш. учеб. заведений. М.: Академия, 2004. 368 с.
  22. Mors L.R., Edelstein N.M., Fuger J. Actinide and Transactinide Elements. Dordrecht: Springer, 2008. 2nd ed. 4058 p.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023