Production and Characterization of (U,PU)O2 ceramic fuel pellets from powders after thermochemical denitration of nitric acid solution

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

The results of thermochemical denitration of U and Pu nitric acid solutions to obtain mixed salts of uranium-plutonium formates and subsequent reduction in Ar–H2 (5 vol %) of the mixture to obtain a powder of mixed U–Pu dioxide are presented. The obtained products were investigated and characterized by X-ray diffraction, fluorescence, and Raman spectroscopy. According to the analysis results, a (U,Pu)O2 solid solution containing 5 wt % Pu was obtained, and UO2 was identified in the powder. After processing the powder by vortex mixing, pellets of high density with a homogeneous structure were produced.

Texto integral

Acesso é fechado

Sobre autores

A. Aloy

Khlopin Radium Institute

Autor responsável pela correspondência
Email: radion.serebro@khlopin.ru
Rússia, St. Petersburg

K. Vergazov

Khlopin Radium Institute

Email: radion.serebro@khlopin.ru
Rússia, St. Petersburg

M. Gorbachev

Bochvar High-Tech Research Institute of Inorganic Materials

Email: radion.serebro@khlopin.ru
Rússia, Moscow

A. Davydov

Bochvar High-Tech Research Institute of Inorganic Materials

Email: radion.serebro@khlopin.ru
Rússia, Moscow

R. Ismailov

Khlopin Radium Institute

Email: radion.serebro@khlopin.ru
Rússia, St. Petersburg

V. Orlova

Khlopin Radium Institute

Email: radion.serebro@khlopin.ru
Rússia, St. Petersburg

R. Serebryanskikh

Khlopin Radium Institute

Email: radion.serebro@khlopin.ru
Rússia, St. Petersburg

Bibliografia

  1. Myasoedov B.F., Kalmykov S.N., Kulyako Yu.M., Vinokurov S.E. // Geochem. Int. 2016. Vol. 54. N 13. P. 1156–1167.
  2. Курындин А.В., Поляков Р.М., Понизов А.В., Фелицын М.А., Шаповалов А.С., Шарафутдинов Р.Б., Белинский Л.Л., Иванов К.В., Суворова Е.В., Хаперская А.В. // Труды НТЦ ЯРБ. М.: НТЦ ЯРБ, 2021. 59 с.
  3. Colledge H., Sarsfield M., Taylor R., Boxall C. // Prog. Nucl. Energy. 2023. Vol. 165. ID 104903.
  4. Collins E. Advanced thermal denitration conversion processes for aqueous-based reprocessing and recycling of spent nuclear fuels // Woodhead Publishing Series in Energy. 2015. P. 313–323.
  5. Numao T., Nakayashiki H., Arai N., Miura S., Takahashi Y. // 7th Int. Conf. on Advanced Nuclear Fuel Cycles and Systems Global 2007. Boise, Idaho, Sept. 9–13, 2007. P. 238–244.
  6. Куляко Ю.М., Трофимов Т.И., Самсонов М.Д., Перевалов C.А., Винокуров C.Е., Ильин Е. Г., Мясоедов Б.Ф. // Радиохимия. 2011. T. 53. № 6. С. 509–512.
  7. Куляко Ю.М., Трофимов Т.И., Пилюшенко К.С., Маликов Д.А., Перевалов С.А., Винокуров С.Е., Савельев Б.В., Мясоедов Б.Ф. // Радиохимия. 2019. T. 61. № 1. С. 3–6.
  8. Пилюшенко К.С. Получение оксидного ядерного топлива с использованием СВЧ-излучения: Дис. … к.х.н. М.: Ин-т геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН, 2023. С. 121.
  9. Куляко Ю.М., Винокуров С.Е., Трофимов Т.И., Пилюшенко К.С., Маликов Д.А., Перевалов С.А., Савельев Б.В., Двоеглазов К.Н., Шадрин А.Ю., Мясоедов Б.Ф. // Радиохимия. 2019. T. 61. № 6. С. 468–471.
  10. Vedder R.J. Status of Modified Direct Denitration Development. Oak Ridge: Oak Ridge National Laboratory, Milestone no. M4502030137, 2009. P. 15.
  11. Алой А.С., Абашкин А.Ю., Карпович Н.Ф., Кольцова Т.И., Красников Л.В., Мурзин А.А., Пузанская Е.А., Самойлов С.Е., Ушакова К.В., Щукин В.С. // Вопр. радиац. безопасности. 2021. № 3 (103). С. 35–46.
  12. Алой А.С., Абашкин А.Ю., Исмаилов Р.В., Кольцова Т.И., Мурзин А.А., Сапрыкин В.Ф., Хоршев А.А. // Хим. технология. 2023. Т. 24. № 1. С. 26–32.
  13. Алой А.С., Самойлов С.Е., Кольцова Т.И., Металиди М.М., Рябков Д.В., Безносюк В.И., Щукин В.С., Абашкин А.Ю. Патент RU2702095C1. 2019.
  14. Алой А.С., Самойлов С.Е., Кольцова Т.И., Металиди М.М., Рябков Д.В., Безносюк В.И., Щукин В.С., Абашкин А.Ю. Патент EA042777B1. 2023.
  15. Aloy A.S., Samoylov S.E., Koltsova T.I., Metalidi M.M., Ryabkov D.V., Beznosyuk V.I., Shchukin V.S., Abashkin A.Yu. Patent CN113056795A. 2021.
  16. Aloy A.S., Samoylov S.E., Koltsova T.I., Metalidi M.M., Ryabkov D.V., Beznosyuk V.I., Shchukin V.S., Abashkin A.Yu. Patent JP7440432B2. 2024.
  17. Collins E., Voit S., Vedder R. ResearchGate. https://www.researchgate.net/publication/255245345. January, 2011. https://doi.org/10.2172/1024695.
  18. Haschke J.M., Siekhaus W.J. // Report LLNL-TR-410644. Febr. 18, 2009.
  19. Ананьев А.В. Поведение ионов актинидных элементов в формиатных средах: Дис. … к.х.н. М.: Ин-т физической химии АН СССР, 1985. С. 166.
  20. Угрюмов А.В. Оптимизация структуры уран-гадолиниевых таблеток в обеспечение перспективных требований новых проектов топлива ВВЭР: Дис. … к.т.н. М.: Высокотехнологический научно-исслед. ин-т неорганических материалов им. акад. А.А. Бочвара, 2021. 135 с.
  21. Методика измерений кислородного коэффициента оксидного ядерного топлива: 152/311-2015 МВИ. М.: ВНИИНМ, 2015.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar
2. Fig. 1. Diffraction pattern of powder obtained at a TPA wall temperature of 160°C.

Baixar (165KB)
Metadados
3. Fig. 2. Diffraction pattern of powder obtained at a TPA wall temperature of 170°C.

Baixar (146KB)
Metadados
4. Fig. 3. Raman spectrum of plutonium-containing uranyl formate.

Baixar (216KB)
Metadados
5. Fig. 4. Raman spectra of uranium dioxide UO2, plutonium dioxide PuO2 and mixed uranium-plutonium oxide.

Baixar (266KB)
Metadados
6. Fig. 5. X-ray fluorescence spectrum of uranium-plutonium oxide.

Baixar (179KB)
Metadados
7. Fig. 6. Diffraction pattern of uranium-plutonium oxide powder after the reduction operation.

Baixar (153KB)
Metadados
8. Fig. 7. Appearance of sintered tablets. a – typical appearance of tablets from initial powders; b – tablet from powder processed in ABC-150.

Baixar (129KB)
Metadados
9. Fig. 8. Photographs of the structure of sintered tablets with different magnifications. a, b – tablet from the original powders; c, d – tablet from the powder processed in ABC-150.

Baixar (639KB)
Metadados

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2024