Термодинамическое моделирование реакции окисления UCl3 хлоридом свинца и восстановления UCl4 металлическим ураном в расплавленной эвтектике LiCl–KCl

А. М. Потапов, В. А. Кесикопулос, А. Е. Дедюхин, Ю. П. Зайков. 

АННОТАЦИЯ

Методами термодинамического моделирования рассчитан равновесный состав системы (LiCl-KCl)_эвт. + 1 мол. % UCl₃ при его титровании хлоридом свинца при температурах 773, 873 и 973 K. Расчёты выполнены с учётом коэффициентов активности хлоридов свинца и урана в расплавленной эвтектике LiCl-KCl. При 773 K использовали коэффициенты активности g(PbCl₂) = 0.42; g(UCl₃) = 5.73·10^-3 и g(UCl₄) = 7.54·10^-5. С увеличением температуры коэффициенты активности возрастают. Так, при 973 K коэффициенты активности уже g(PbCl₂) = 0.49; g(UCl₃) = 0.020 и g(UCl₄) = 3.04·10^-4. Найдено, что в расплаве LiCl-KCl хлорид свинца лишь частично окисляет UCl₃ до UCl₄. Это связано с тем, что разница между условными стандартными потенциалами  и  всего около 0.2 B. Поэтому PbCl₂ в данном случае является слабым окислителем. Разница между потенциалами  и  увеличивается с ростом температуры. Поэтому равновесная доля UCl₄ возрастает с увеличением температуры и избытка PbCl₂. Например, при 773 K и трёхкратном от стехиометрии избытке PbCl₂ средняя валентность урана n = 3.27. А при 973 K и том же избытке PbCl₂, средняя валентность урана возрастает до n = 3.36.

Также выполнено моделирование процесса восстановления UCl₄ до UCl₃ металлическим ураном в расплавленной эвтектике LiCl-KCl с учётом коэффициентов активности компонентов. В рассмотренном интервале, 773–973 K, восстановление не имеет термодинамических затруднений и протекает нацело.

Для термодинамических расчетов был использован программный комплекс HSC-9.9.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

термодинамическое моделирование, уран, хлориды урана, хлорид свинца, «мягкое» хлорирование

DOI: 10.31857/S0235010622060111