Ссылка для цитирования: Никитин Д.Б., Половов И.Б., Ребрин О.И. Возможность извлечения урана из отработавшего ядерного топлива в расплавленных электролитах, содержащих редкие элементы // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2023. – Т. 334. – №10. – С. 210-218.

Актуальность исследования обусловлена планами использования электролитического разделения металлизированного отработавшего ядерного топлива как одного из этапов пирохимической переработки смешанного нитридного уран-плутониевого отработавшего топлива. Цель: определение параметров процесса электролитического выделения урана из сплава с имитаторами продуктов деления (благородных металлов и редкоземельных элементов), моделирующих отработавшее ядерное топливо, в солевых смесях на основе 3LiCl–2KCl с добавками хлоридов редкоземельных элементов. Объекты: образцы модельного отработавшего ядерного топлива – сплава урана с имитаторами продуктов деления (благородных металлов и редкоземельных элементов) при массовом соотношении Pd:Ru:Ag:Rh=25:1:3:3, Nd:Ce:La:Pr:Sm:Y=15:10:5:5:5:1. Методы: гальваностатическое электрорафинирование, рентгенофлуоресцентный и рентгенофазовый методы анализа, масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой, оценка распределения компонентов по системе. Результаты. Полученные данные показали, что при температуре 550 °C катодные осадки представляют собой типичные дендритные формы альфа-урана в ромбической сингонии со склонностью к иглообразованию при увеличении катодной плотности тока. Полученные катодные осадки свободны от примесей рутения, родия, молибдена, празеодима и иттрия. Коэффициент очистки по палладию достигает 3000, а по серебру – 1700. Благородные металлы накапливаются в анодном шламе, при этом даже при полной выработке анодного материала концентрация этой группы элементов в катодном осадке не превышает 0,0015 мас. %. Несмотря на высокую концентрацию хлоридов РЗЭ в электролите, имитирующую накопление ионов РЗЭ при многократной переработке отработавшего ядерного топлива, концентрация редкоземельных металлов в катодном продукте не превышала 0,007 мас. %. При электровыделении урана из модельного отработавшего ядерного топлива в электролите 3LiCl–2KCl–UCl₃ (10,1 мас. %) с добавкой хлоридов РЗЭ, имитирующей при многократной переработке их накопление в электролите, при 550 °C, а также начальной катодной плотности тока 0,2 А/см², удельном количестве электричества 1,0 А∙ч/см², при полной выработке анодной массы, выделяется катодный осадок урана с выходом по току, превышающим 90 %, и с коэффициентами очистки по сумме редкоземельных металлов 76, по сумме благородных металлов 1800.