SOM电解法对氟盐冷却剂进行在线净化的研究
发布时间：2021-03-24 12:39
熔盐堆氟盐冷却剂在服役周期内应保持较高的纯度以维持其对堆结构材料良好的相容性。氟盐中的O2-以及Cr3+、Fe2+、Ni2+等过渡金属离子可能增强熔盐腐蚀性,并导致液态核燃料形成难溶氧化物进而影响堆的安全性。通过在线净化的方式去除这些有害杂质可提高氟盐冷却剂的服役周期和增强反应堆的安全性。基于固体氧化物膜（Solid Oxide Membrane,SOM）电解法的在线净化方法可有效去除上述有害杂质,从热力学和动力学的角度分析了各种影响SOM电解脱氧净化的因素。600°C下的SOM电解脱氧试验结果表明:通过SOM（Zn）阳极和石墨阴极电解,可将氟盐中的O2-降低至100μg·g-1以下,将Cr3+、Fe2+、Ni2+等过渡金属离子降低至10μg·g-1以下,显示了SOM电解法在氟盐冷却剂在线净化方面具有很好的应用前景。
【文章来源】：核技术. 2020,43(11)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
基于SOM的在线净化电解池示意图Fig.2Diagramoftheon-lineSOMelectrolyticalcell11030
A和80mA下分别工作2h即升高到3.0V。为避免电位过高对脱氧电极造成损害，当电位达到3.0V后即时降低电流继续进行恒电流电解。最终在70mA电流下工作3h后达到3.0V并停止工作，对熔盐进行取样分析氧含量变化，进而根据法拉第定律计算脱氧电流效率（表2）。2号电极采取同样的电流工作时，最高工作电位不超过1.8V，对电解前后熔盐氧含量进行分析，结果发现采用2号电极脱氧性能明显优于1号电极（表2），氧含量从电解前的307μg·g1降低至199μg·g1，电流图5600℃下对FLiNaK进行恒电流电解的SOM(Zn)电极（浸入熔盐面积20.7cm2）电位随时间变化曲线Fig.5CurveofelectrodepotentialofSOM(Al)withtimeforconstantcurrentelectrolysisontheSOM(Zn)immersedareaof20.7cm2intheFLiNaKmeltsat600℃图6600℃下采用SOM(Al)电极对FLiNaK进行恒电压电解工作电极：SOM(Al)，浸入熔盐面积30.6cm2Fig.6CurveofelectrodepotentialofSOM(Al)withtimeforconstantvoltageelectrolysisontheSOM(Al)immersedareaof30.6cm2intheFLiNaKmeltsat600℃图7不同膜厚度SOM(Zn)电极在600℃FLiNaK中电化学交流阻抗谱测试1号SOM(Zn)电极（3.0mm，浸入面积20.7cm2），2号SOM(Zn)电极（2.0mm，浸入面积20.7cm2）Fig.7TheEISobtainedontwoSOM(Zn)electrodesintheFLiNaKmeltsat600℃WorkingEl.:No.1SOM(3.0mmthickness,S:20.7cm2)andNo.2SOM(2.0mmthickness,S:20.7cm2)图3SOM电极等效电路图Fig.3EquivalentcircuitofSOMelectrode图4600℃FLiNaK体系获得的SOM(Al)和SOM(Zn)电极的
2Fig.6CurveofelectrodepotentialofSOM(Al)withtimeforconstantvoltageelectrolysisontheSOM(Al)immersedareaof30.6cm2intheFLiNaKmeltsat600℃图7不同膜厚度SOM(Zn)电极在600℃FLiNaK中电化学交流阻抗谱测试1号SOM(Zn)电极（3.0mm，浸入面积20.7cm2），2号SOM(Zn)电极（2.0mm，浸入面积20.7cm2）Fig.7TheEISobtainedontwoSOM(Zn)electrodesintheFLiNaKmeltsat600℃WorkingEl.:No.1SOM(3.0mmthickness,S:20.7cm2)andNo.2SOM(2.0mmthickness,S:20.7cm2)图3SOM电极等效电路图Fig.3EquivalentcircuitofSOMelectrode图4600℃FLiNaK体系获得的SOM(Al)和SOM(Zn)电极的交流阻抗Nyquist图Fig.4TheEISNyquistplotsoftheSOM(Al)andSOM(Zn)electrodesobtainedintheFLiNaKmeltsat600℃
【参考文献】：
期刊论文
[1]FLi/FLiBe盐中7Li富集度对熔盐快堆钍铀转换性能的影响研究[J]. 周俊,陈金根,余呈刚,邹春燕. 核技术. 2019(11)
[2]核能综合利用研究现状与展望[J]. 王建强,戴志敏,徐洪杰. 中国科学院院刊. 2019(04)
[3]FLiNaK熔盐的制备[J]. 宗国强,陈博,张龙,孙加宏,董群安,陈伟,肖吉昌. 核技术. 2014(05)
[4]共沉淀法制备BaO-ZrO2（BSZ）纳米粉体研究[J]. 杨斌,刘姗姗. 有色金属科学与工程. 2013(01)
[5]固体电解质在冰晶石熔盐中饱和溶解度及电解腐蚀率测定[J]. 刘常青,唐芳,陈启元,尹周澜,张平民. 有色金属. 2009(01)
博士论文
[1]氟熔盐体系腐蚀杂质及氧化物溶解行为的研究[D]. 彭浩.中国科学院研究生院(上海应用物理研究所) 2017
硕士论文
[1]ZrO2陶瓷在NaF-KF熔盐中耐腐蚀性能的研究[D]. 王盼.上海应用技术学院 2015
[2]轻质、隔热、高强YSZ多孔陶瓷的制备与表征[D]. 胡良发.清华大学 2010
本文编号：3097739
【文章来源】：核技术. 2020,43(11)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
基于SOM的在线净化电解池示意图Fig.2Diagramoftheon-lineSOMelectrolyticalcell11030
A和80mA下分别工作2h即升高到3.0V。为避免电位过高对脱氧电极造成损害，当电位达到3.0V后即时降低电流继续进行恒电流电解。最终在70mA电流下工作3h后达到3.0V并停止工作，对熔盐进行取样分析氧含量变化，进而根据法拉第定律计算脱氧电流效率（表2）。2号电极采取同样的电流工作时，最高工作电位不超过1.8V，对电解前后熔盐氧含量进行分析，结果发现采用2号电极脱氧性能明显优于1号电极（表2），氧含量从电解前的307μg·g1降低至199μg·g1，电流图5600℃下对FLiNaK进行恒电流电解的SOM(Zn)电极（浸入熔盐面积20.7cm2）电位随时间变化曲线Fig.5CurveofelectrodepotentialofSOM(Al)withtimeforconstantcurrentelectrolysisontheSOM(Zn)immersedareaof20.7cm2intheFLiNaKmeltsat600℃图6600℃下采用SOM(Al)电极对FLiNaK进行恒电压电解工作电极：SOM(Al)，浸入熔盐面积30.6cm2Fig.6CurveofelectrodepotentialofSOM(Al)withtimeforconstantvoltageelectrolysisontheSOM(Al)immersedareaof30.6cm2intheFLiNaKmeltsat600℃图7不同膜厚度SOM(Zn)电极在600℃FLiNaK中电化学交流阻抗谱测试1号SOM(Zn)电极（3.0mm，浸入面积20.7cm2），2号SOM(Zn)电极（2.0mm，浸入面积20.7cm2）Fig.7TheEISobtainedontwoSOM(Zn)electrodesintheFLiNaKmeltsat600℃WorkingEl.:No.1SOM(3.0mmthickness,S:20.7cm2)andNo.2SOM(2.0mmthickness,S:20.7cm2)图3SOM电极等效电路图Fig.3EquivalentcircuitofSOMelectrode图4600℃FLiNaK体系获得的SOM(Al)和SOM(Zn)电极的
2Fig.6CurveofelectrodepotentialofSOM(Al)withtimeforconstantvoltageelectrolysisontheSOM(Al)immersedareaof30.6cm2intheFLiNaKmeltsat600℃图7不同膜厚度SOM(Zn)电极在600℃FLiNaK中电化学交流阻抗谱测试1号SOM(Zn)电极（3.0mm，浸入面积20.7cm2），2号SOM(Zn)电极（2.0mm，浸入面积20.7cm2）Fig.7TheEISobtainedontwoSOM(Zn)electrodesintheFLiNaKmeltsat600℃WorkingEl.:No.1SOM(3.0mmthickness,S:20.7cm2)andNo.2SOM(2.0mmthickness,S:20.7cm2)图3SOM电极等效电路图Fig.3EquivalentcircuitofSOMelectrode图4600℃FLiNaK体系获得的SOM(Al)和SOM(Zn)电极的交流阻抗Nyquist图Fig.4TheEISNyquistplotsoftheSOM(Al)andSOM(Zn)electrodesobtainedintheFLiNaKmeltsat600℃
【参考文献】：
期刊论文
[1]FLi/FLiBe盐中7Li富集度对熔盐快堆钍铀转换性能的影响研究[J]. 周俊,陈金根,余呈刚,邹春燕. 核技术. 2019(11)
[2]核能综合利用研究现状与展望[J]. 王建强,戴志敏,徐洪杰. 中国科学院院刊. 2019(04)
[3]FLiNaK熔盐的制备[J]. 宗国强,陈博,张龙,孙加宏,董群安,陈伟,肖吉昌. 核技术. 2014(05)
[4]共沉淀法制备BaO-ZrO2（BSZ）纳米粉体研究[J]. 杨斌,刘姗姗. 有色金属科学与工程. 2013(01)
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博士论文
[1]氟熔盐体系腐蚀杂质及氧化物溶解行为的研究[D]. 彭浩.中国科学院研究生院(上海应用物理研究所) 2017
硕士论文
[1]ZrO2陶瓷在NaF-KF熔盐中耐腐蚀性能的研究[D]. 王盼.上海应用技术学院 2015
[2]轻质、隔热、高强YSZ多孔陶瓷的制备与表征[D]. 胡良发.清华大学 2010
本文编号：3097739
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hkxlw/3097739.html
