Получение интерметаллических соединений иттрия на поверхности медных образцов в расплаве NaCl–KCl

И. В. Толстобров, О. В. Елькин, А. Н. Бушуев, Д. А. Кондратьев, В. А. Козвонин

АННОТАЦИЯ

В данной работе изучены процессы катодного восстановления ионов иттрия на медном электроде методом циклической вольтамперометрии в расплаве NaCl–KCl с добавлением YCl3 при 1023 K. Определены потенциалы образования соединений медь–иттрий. Методом потенциостатического электролиза при 1023 K получены образцы сплавов-покрытий Cu6Y, Cu4Y, Cu2Y, CuY, а бестоковым диффузионным насыщением при 973 и 1023 K получены образцы Cu6Y и Cu4Y. Установлено, что образцы, полученные бестоковым диффузионным насыщением, имеют толщину большую, чем образцы, полученные электролизом. Однако метод потенциостатического электролиза позволяет получать покрытия заданного состава.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

интерметаллические соединения, медь, иттрий, циклическая вольтамперометрия, потенциостатический электролиз, бестоковый перенос, диффузионное насыщение.

Получение сплава-покрытия никель–гольмий в эквимольном расплаве NaCl–KCl с добавлением HoCl3

А. Н. Бушуев, О. В. Елькин, И. В. Толстобров, А. В. Сазанов, Д. А. Кондратьев

АННОТАЦИЯ

В настоящей работе методом циклической вольтамперометрии изучено электровосстановление ионов гольмия на никелевом электроде в расплавленной эквимольной смеси хлоридов натрия и калия с добавлением трихлорида гольмия в диапазоне температур 1073–1173 K, найдены потенциалы образования интерметаллических соединений (ИМС) никель–гольмий. Проведен синтез ИМС никель–гольмий методом потенциостатического электролиза. Показано, что в выбранных условиях электролиза полученное покрытие является однофазным и соответствует составу HoNi2. Рассчитаны коэффициенты реакционной диффузии гольмия в никеле и определена энергия активации процесса сплавообразования.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

ионные расплавы, гольмий, никель, циклическая вольтамперометрия, коэффициент диффузии, энергия активации.

Исследование коррозии стали 12Х18Н10Т в расплаве LiCl–KCl–nNdCl3

Н. А. Казаковцева, М. А. Майков, Е. В. Никитина

АННОТАЦИЯ

Исследована высокотемпературная коррозия стали марки 12Х18Н10Т в расплаве хлоридов лития и калия, с добавлением трихлоридов неодима при рабочей температуре 773 К. Концентрация NdCl3 варьировалась от 0.2 до 5 мол. %. В данном исследовании неодим представляет собой аналог урана. Состав электролита был близок к составу реальных электролитов, используемых для переработки нитридного отработанного ядерного топлива (ОЯТ). Основной метод исследования – гравиметричекий, с выдержкой образца стали в расплаве в течении 1–24 ч. Так же использовали атомно-адсобционный и микрорентгеноспектральный методы анализа.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

коррозия, неодим, гравиметрия, расплавы.

О характере движения атомов в металлических расплавах

Н. П. Углев, С. Н. Углев

АННОТАЦИЯ

В работе проведен анализ экспериментов по расслоению металлических расплавов в наклонных зигзагообразных капиллярах, имеющих механический потенциальный барьер, предотвращающий сквозное движение кластеров или микрокристаллов металлов, в сравнении с аналогичными процессами в прямом наклонном капилляре. Показано, что при переходе к сложному капилляру, обладающему потенциальным барьером большей высоты, проникновение отдельных атомов через барьер практически полностью прекращается. Сравнительный анализ скоростей процессов капиллярного расслоения и диффузии, а также влияния на них температуры, выполненный в рамках предложенной ранее модели жидкого металла в виде ультра-коллоидной системы твердых частиц, разделенных моноатомным слоем сверхтекучих атомов, в совокупности с результатами других экспериментов, позволяет сделать вывод об отсутствии непрерывных механических колебаний атомов в поле сил потенциалов взаимодействия. Система частиц, как в твердом, так и в жидком состояниях, представляет собой вырожденный Бозе-конденсат. Предложены механизмы накопления энергии и плавления в подобной системе, а также процессов диффузии и капиллярного расслоения в металлических расплавах.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

расслоение, наклонный капилляр, зигзагообразный капилляр, спиральный капилляр, металлический расплав, барометрическое распределение, диффузия, сверхтекучесть в расплавах.

Высокотемпературная коррозия стали 12Х18Н10Т в расплаве хлоридов лития и калия, с добавками трихлорида церия

Е. В. Никитина, Н. А. Казаковцева

АННОТАЦИЯ

Исследована высокотемпературная коррозия стали марки 12Х18Н10Т в расплаве хлоридов лития и калия, с добавлением трихлорида церия при рабочей температуре 773 К. Концентрация CeCl3 варьировалась от 0,2 до 5 мол.%. В данном исследовании церий представляет собой аналог плутония. Состав электролита был близок к составу реальных электролитов, используемых для переработки нитридного отработанного ядерного топлива (ОЯТ). Основной метод исследования – гравиметрический, с выдержкой образца стали в расплаве в течение 1–24 ч. Так же использовали атомно-адсобционный и микрорентгеноспектральный методы анализа.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

коррозия, хлориды лития и калия, трихлорил церия, гравиметрия, расплавы.

DOI: 10.7868/S0235010618030118

Подбор оптимального состава электролизной ванны для синтеза интерметаллидов гольмия с металлами триады железа

Х. Б. Кушхов, Р. А. Карданова, В. В. Хасанов, И. А. Борукаева

АННОТАЦИЯ

В данной работе приведены результаты высокотемпературного электрохимического синтеза порошков интерметаллидов гольмия с металлами триады железа в хлоридных расплавах. Изучено влияние плотности тока, состава электролизной ванны, продолжительности на ход процесса электролиза и состав получаемых продуктов. Установлено, что при электролизе расплавленной смеси KCl–NaCl содержащий трихлорид гольмия (0.5–2.5 мол.%) и дихлорид никеля (кобальта) (0.1–2.5 мол.%), плотности тока 0.5–2.0 А/см2, температуры 973–1073 К и продолжительности электролиза 30–90 мин на вольфрамовом электроде образуется катодный осадок в виде “металло-солевой груши”, содержащий смесь фаз металлического никеля (кобальта), интерметаллидов HoNi, HoNi5, HoNi3 (HoCo2, HoCo3, HoCo5, Ho2Co17). Показано, что при постоянной плотности тока (1.2 А/см2) содержание интерметаллидов в катодном осадке увеличивается при повышении концентрации хлорида гольмия в расплаве, а также с ростом отношения концентрации хлорида гольмия к концентрации хлорида никеля (кобальта). Регулируя состав электролизной ванны и параметры электролиза можно добиться того, чтобы катодный осадок, состоял только из смеси интерметаллидов гольмия и никеля (кобальта).

Электрохимический синтез интерметаллидов гольмия с железом проводили в гальваностатическом режиме в расплаве KCl–NaCl–HoCl3. Ионы железа вводили в расплав анодным растворением металлического железа. Результаты фазового анализа продуктов электролиза показывают принципиальную возможность получения интерметаллидов гольмия и железа. Определены оптимальные условия электросинтеза интерметаллидов гольмия с металлами триады железа.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

электрохимический синтез, интерметаллические соединения, гольмий, никель, кобальт, железо.

DOI: 10.7868/S0235010618030106

Растворимость серебра в расплавах K–KI при 850 °С

В. М. Ивенко, В. Ю. Шишкин

АННОТАЦИЯ

Исследована растворимость серебра в расплавах K–KI при температуре 850 °С и изменении содержания калия в расплаве от 0 до 100 мол.%. Показано, что она так же как в расплаве K–KCl, линейно возрастает с увеличением концентрации щелочного металла, а в расплавленном калии при этой температуре равна 6.0 мол.% Ag.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

расплавы, растворы, серебро, калий, иодид калия.

DOI: 10.7868/S0235010618030064

Термодинамический анализ окисления радиоактивного графита в расплаве Na2CO3–K2CO3–Sb2O3 в атмосфере углекислого газа

Н. М. Барбин, И. А. Сидаш, Д. И. Терентьев, С. Г. Алексеев

АННОТАЦИЯ

В настоящий момент в мире имеются энергетические реакторы, реакторы для производства плутония и исследовательские реакторы, количество которых составляет более 100 шт. Графит в вышеперечисленных реакторах используется в качестве отражателя, замедлителя, а также в качестве оболочек ТВЭЛов. Беспламенное сжигание – перспективный метод сокращения объема твердых радиоактивных отходов. Метод беспламенного сжигания основан на окислении ТРО в оксидно-карбонатных расплавах и позволяет значительно сократить объем радиоактивного графита. Проведе- но термодинамическое моделирование окисления радиоактивного графита в расплаве Na2CO3–K2CO3–Sb2O3 в атмосфере углекислого газа. Для проведения термодинамического анализа использован программный комплекса TERRA. Термодинамическое моделирование проводилось при давлении одна атмосфера, при начальной температуре 273 К и конечной температуре 3273 К. Шаг изменения температуры – 100 К. На основании полученных данных проведен анализ распределения элементов между конденсированной и газовой фазами. Моделирование показывает, что углерод исчезает при температуре 873 К. Нагревание системы до 1073 К приводит к испарению конденсированных соединений сурьмы. Нагревание системы до 1673 К приводит к испарению конденсированных соединений калия, натрия, хлора, урана и цезия. Нагревание системы до 2273 К приводит к испарению конденсированных соединений никеля. Нагревание системы до 2573 К приводит к испарению конденсированных соединений кальция, плутония, бериллия, стронция, америция и европия. При температуре свыше 2573 К присутствует только парогазовая фаза.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

термодинамическое моделирование, радиоактивный графит, радионуклиды, нагревание, окисление, расплав, карбонаты.

DOI: 10.7868/S0235010618030039

Термодинамический анализ окисления радиоактивного графита в расплаве Na2CO3–K2CO3–Sb2O3 в атмосфере аргона

Н. М. Барбин, И. А. Сидаш, Д. И. Терентьев, С. Г. Алексеев.

АННОТАЦИЯ

Графит используется в качестве замедлителя и отражателя нейтронов. Кроме того, в конструкциях реакторов графит может использоваться в качестве уплотнителей и подшипников. Масса графита в реакторах составляет 1–2 тыс. т. При выводе из эксплуатации графитовых реакторов образуется большое количество радиоактивных графитовых отходов. Существующие методы обращения с радиоактивным графитом основаны на его изолировании от окружающей среды. Данные методы не позволяют существенно уменьшить объем радиоактивных графитовых отходов. В результате чего переработка облученного реакторного графита методом окисления в расплавах солей может рассматриваться как альтернативный способ утилизации, позволяющий сократить объем радиоактивных графитовых отходов. Проведено термодинамическое моделирование окисления радиоактивного графита в расплаве Na2CO3–K2CO3–Sb2O3 в атмосфере аргона. Для проведения термодинамического анализа использован программный комплекс TERRA. На основании полученных данных проведен анализ распределения элементов между конденсированной и газовой фазами. В результате получено, что нагревание системы до 1073 К приводит к испарению конденсированных соединений сурьмы и цезия. Нагревание системы до 1273 К приводит к испарению конденсированных соединений калия, натрия, хлора. Нагревание системы до 1373 К приводит к испарению конденсированных соединений никеля. Нагревание системы до 1673 К приводит к испарению конденсированных соединений урана, кальция и стронция. Нагревание системы до 1773 К приводит к испарению конденсированных соединений плутония, бериллия, америция и европия. При температуре свыше 1773 К присутствует только парогазовая фаза.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

DOI: 10.7868/S0235010618030015

Рост единичных кристаллов серебра при электроосаждении из расплава в присутствии избытка фонового электролита

Гришенкова О.В., Семерикова О.Л., Исаев В.А.

АННОТАЦИЯ:

Исследованы закономерности начальных стадий роста кристаллов серебра в области их нано и микроразмеров при электроосаждении из расплава с избытком фонового электролита (AgNO3-KNO3-NaNO3). Предложена модель процесса электрокристаллизации. Получены экспериментальные и теоретические зависимости перенапряжения (пересыщения) и размера кристаллов от времени. Обсуждена применимость рассмотренной модели процесса. Найдены основные параметры электроосаждения: емкость двойного электрического слоя, равновесная концентрация адатомов на электроде и коэффициент диффузии осаждаемых ионов в исследуемом расплаве.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

электрокристаллизация, нитратный расплав, нанокристалл серебра, коэффициент диффузии ионов серебра в расплаве