1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Расплавы
  4. № 6, 2023

Расплавы, 2023, № 6, стр. 553-562

Электропроводность расплавов FLiNaK и FLiNaK–CeF3

Е. В. Николаева a, *, А. Л. Бове a, И. Д. Закирьянова a

a Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН
Екатеринбург, Россия

* E-mail: e.nikolaeva@ihte.uran.ru

Поступила в редакцию 30.04.2023
После доработки 01.06.2023
Принята к публикации 15.06.2023

Аннотация

Эвтектическая смесь LiF–NaF–KF (FLiNaK) является перспективной, как соль-носитель для жидкосолевых реакторов. Фторид церия CeF3 может рассматриваться, как имитатор фторида плутония PuF3. В работе исследована температурная зависимость удельной электропроводности расплавленной тройной эвтектики LiF–KF–NaF, содержащей от 0 до 25 мол. % фторида церия в интервале температур 480–777°C. Смеси FLiNaK–CeF3, готовили непосредственно в экспериментальной ячейке, сбрасывая необходимое количество CeF3 в расплав и выдерживая смеси заданного состава в течение 12 ч при температурах, превышающих температуры ликвидуса исследуемых композиций Сопротивление электролита определяли по годографам импеданса, которые снимали с помощью импедансометра Z-1500J. Использовали двухэлектродную ячейку с Pt электродами. Анализ имеющихся в литературе экспериментальных значений электропроводности двойных и тройных фторидных расплавов KF–LiF; KF–NaF; LiF–NaF–KF показывает, что наши данные по электропроводности эвтектической смеси LiF–NaF–KF (FLiNaK) соответствуют общей тенденции изменения электропроводности с увеличением концентрации KF в расплаве. Показано значительное уменьшение удельной электропроводности расплавленной системы и небольшое увеличение энергии активации электропроводности с повышением концентрации фторида церия. Температурные зависимости удельной электропроводности расплавленной системы были аппроксимированы полиномами второго порядка. Образование в расплаве комплексного иона ${\text{CeF}}_{6}^{{3 - }}$ подтверждено спектральными исследованиями. Были зафиксированы спектры КРС расплавленных смесей FLiNaK и FLiNaK–CeF3, содержащих 8 и 15 мол. % фторида церия. При увеличении концентрации СеF3 в расплаве увеличивается количество комплексных ионов ${\text{CeF}}_{6}^{{3 - }},$ что приводит к росту интенсивности наблюдаемых колебательных полос.

Ключевые слова: электропроводность, импеданс, FLiNaK, фторид церия, КР-спектры

Список литературы

  1. Porter B., Shedd E., Wyche C., Marchant J.P., Knickerbocker R.G. Higher purity ingot cerium from molten salts // J. Metals. 1960. 12. P. 798–801.

  2. Henrie T.A. Electro winning rare-earth and uranium metals from their oxides // J. Metals. 1964. 16. P. 978–981.

  3. Gray P.M.J The production of pure cerium metal by electrolytic and thermal reduction process // Trans. Inst. Min. Met.1951. 61. P.141–170.

  4. Новиков Н.И., Новичков В.Х Электропроводность двойных расплавов из фторидов лития, лантана или неодима // Науч. труды Гиретмета. 1973. 43. С. 19–25.

  5. Powers W.D., Cohen S.I., Greene N.D. // Nuclear science and engineering. 1963. 71. P. 200–211. https://doi.org/10.13182/NSE63-5

  6. Ponomarev L.I., Seregin M.V., Mikhalichenko A.A. Preparation of high-purity molten FLiNaK salt by the hydrofluorination process // At. Energ. 2012. 112. P. 341–345.

  7. Zong G., Zhang Z., Sun J., Xiao J. // J. Fluor. Chem. 2017. 197. P. 134–141. https://doi.org/10.1016/j.jfluchem.2017.03.006

  8. Derek J., Toshinobu Y., Janz J. Fusion properties and heat capacities of the eutectic LiF–NaF–KF melt // J. Chem. Eng. Data. 1982. 27. P. 366–367.

  9. Bauman R.P., Porto S.P.S. // Phys. Rev. 1967. 161. P. 842–850. https://doi.org/10.1103/PhysRev.161.842

  10. Rimoldi T., Orsi D., Lagonegro P., Ghezzi B., Galli C., Rossi F., Salviati G., Cristofolini L. // J. Mater Sci: Mater Med. 2016. 27. P. 159. https://doi.org/10.1007/s10856-016-5769-3

  11. Mushnikov P.N., Tkacheva O.Yu., Kholkina A.S., Zaikov Yu.P., Shishkin V.Yu., Dub A.V. // Atomic Energy. 2022. 131. P. 263–267. https://doi.org/10.007/s10512-022-00876-2

  12. Nikolaeva E.V., Zakiryanova I.D., Bovet A.L., Korzun I.V. // J. Electrochem. Soc. 2021. 168. 016502. https://doi.org/10.1149/1945-7111/abd64a

  13. Salyulev A., Potapov A. Electrical conductivity of (LiCl–KCl)–SrCl2 molten mixtures // Chem. Ing. Data. 2021. 66. P. 4563–4571.

  14. Janz G.J. Thermodynamic and transport properties for molten salts // J. Phys. Chem. Ref. Data. 1988. 17.

  15. Galashev A. // Appl. Sci. 2023. 13. 1085. https://doi.org/10.3390/app13021085

  16. Zakiryanov D. // Molecular simulation. 2023. 49. № 8. P. 845–854. https://doi.org/10.1080/08927022.2023.2193656

  17. Frandsen B.A., Nickerson S.D., Clark A.D., Solano A., Baral R., Williams J., Neuefeind J., Memmott M. // J. Nucl. Mat. 2020. 537. 152219. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2020.152219

  18. Zakiryanov D. // Comput. Theor. Chem. 2022. 1210. 113646. https://doi.org/10.1016/j.comptc.2022.113646

  19. Dracopoulos V., Gilbert B., Papatheodorou G.N. // J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1998. 94. P. 2601–2604. https://doi.org/10.1039/A802812E

  20. Borresen B., Dracopoulos V., Photiadis G., Gilbertand B., Papatheodorou G.N. // Proceedings of the Electrochemical Society. 1996. 1996-7. P. 11–27. https://doi.org/10.1149/199607.0011

  21. Stefanidaki E., Photiadis G.M., Kontoyannis C.G., Vik A.F., Østvold T. // J. Chem. Soc., Dalton Trans. 2002. 11. P. 2302–2307. https://doi.org/10.1039/B111563B

  22. Rollet A.L., Rakmatullin A., Bessada C. // Int. J. Thermophys. 2005. 26. P. 1115–1125. https://doi.org/10.1007/s10765-005-6688-6

  23. Zakiryanova I.D., Mushnikov P.N., Nikolaeva E.V., Zaikov Y.P. // Process. 2023. 11. 988. https://doi.org/10.3390/pr11040988

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска содержание выпуска

Расплавы

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал