Одной из главных проблем ядерной энергетики остается растущая масса радиоактивных отходов. Поэтому ученые продолжают искать эффективные пути их утилизации и переработки, в том числе с извлечением полезных компонентов.
Есть две стратегии обращении с отходами ядерного топлива — остекловывание (для дальнейшего захоронения) и фракционирование. Второй способ как раз и позволяет выделить целую гамму стабильных продуктов деления, в том числе особенно ценные платиновые металлы.
Сотрудники Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева Кольского научного центра РАН (Апатиты) и Уральского федерального университета (Екатеринбург) провели серию экспериментов, в рамках которых уточнили термодинамические параметры образования хлоридов благородных металлов в расплаве хлоридов лития, калия и цезия. Это важно для точного представления о реакциях и получения чистых платиноидов без опасных примесей, рассказали в пресс-службе Минобрнауки РФ.
Металлы платиновой группы присутствуют в отработавшем ядерном топливе в виде частиц сплава Mo-Tc-Ru-Rh-Pd, а также соединений с неметаллами. Их количество может достигать от 5,6 до 40 кг на тонну отработавшего ядерного топлива.
Основной технологией переработки ядерных отходов является PUREX-процесс, который позволяет извлечь уран и плутоний. Один из продуктов этой технологии — нерастворимый остаток, в котором концентрируется в среднем примерно 70% платиноидов и 12% актинидов.
Извлечение актинидов и платиноидов позволяет снижать радиотоксичность отходов, а также возвращать часть затрат на переработку. Родий и рутений после выделения и выдержки в течение 7−13 лет можно снова использовать без ограничений, а реакторный палладий пригоден в качестве конструкционного материала.
Один из способов выделения платиноидов — электролиз в хлоридных расплавах. В своей новой статье в Journal of Solid State Electrochemistry ученые предложили корректировки по расчетам термо-электродвижущей силы, возникающей при электролизе в таких парах элементов как палладий-серебро, родий-серебро, платина-серебро и серебро-углерод. Это позволит точнее спрогнозировать поведение реагентов и предсказать остаточный уровень радиации.
«Эти корректировки важны для построения физико-математических моделей процесса электрохимического разделения платиноидов при рабочей температуре расплава 450 °С. Они влияют на точность расчета граничных условий разделения платиноидов электролизом по потенциалу и их остаточному содержанию в расплаве и, как следствие, на чистоту выделяемых продуктов», — отметили в Минобрнауки.
Ранее Наука Mail писала о том, как Чернобыль породил международное ядерное право.
