МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И ТЕПЛОВЫХ ПОЛЕЙ В ЭЛЕКТРОЛИЗЕРЕ С ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ЭЛЕКТРОДАМИ
https://doi.org/10.17073/0021-3438-2016-6-14-20
Аннотация
Методом математического моделирования изучено влияние состава расплавленного электролита и геометрической конфигурации электролизера с жидкометаллическими свинцовыми электродами на пространственное распределение постоянного тока и температуры в аппарате типа «тигель в тигле», рассмотренном в качестве прототипа устройства для переработки отработавшего ядерного топлива. Показано, что рассчитанные по модели параметры хорошо согласуются с экспериментальными данными.
Ключевые слова
Об авторах
А. Н. Ефремов
Институт высокотемпературной электрохимии (ИВТЭ) УрО РАН, г. Екатеринбург
Россия
мл. науч. сотрудник лаборатории радиохимии ИВТЭ УрО РАН
Россия
мл. науч. сотрудник лаборатории радиохимии ИВТЭ УрО РАН
В. А. Хохлов
Институт высокотемпературной электрохимии (ИВТЭ) УрО РАН,
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина (УрФУ)
Россия
докт. хим. наук, гл. науч. сотрудник лаборатории расплавленных солей ИВТЭ УрО РАН, проф. кафедры неорганической химии УрФУ
Россия
докт. хим. наук, гл. науч. сотрудник лаборатории расплавленных солей ИВТЭ УрО РАН, проф. кафедры неорганической химии УрФУ
С. В. Исупов
Институт высокотемпературной электрохимии (ИВТЭ) УрО РАН
Россия
мл. науч. сотрудник лаборатории расплавленных солей ИВТЭ УрО РАН
Россия
мл. науч. сотрудник лаборатории расплавленных солей ИВТЭ УрО РАН
Ю. П. Зайков
Институт высокотемпературной электрохимии (ИВТЭ) УрО РАН,
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина (УрФУ)
Россия
докт. хим. наук, проф., зав. кафедрой технологии электрохимических производств УрФУ, науч. руководитель ИВТЭ УрО РАН
Россия
докт. хим. наук, проф., зав. кафедрой технологии электрохимических производств УрФУ, науч. руководитель ИВТЭ УрО РАН
Список литературы
1. Sakamura Y., Shirai O., Iwai T., Suzuki Y. Distribution behavior of plutonium and americium in LiCl—KCl eutectic. Liquid cadmium systems // J. Alloys and Compounds. 2001. Vol. 321. P. 76 —83.
2. Hebditch D., Hanson B., Lewin R., Beetham S., Jenkins J., Sims H. Electrorefining of uranium and electro partitioning of U, Pu, Am, Nd and Ce // Proc. of Global 2003 (New Orleans, LA, November 16—20, 2003). P. 1574—1581.
3. Satoh T., Iwai T., Arai Y. Electrolysis of burn up-simulated uranium nitride fuels in LiCl—KCl eutectic melts // J. Nucl. Sci. Technol. 2009. Vol. 46. P. 557—563.
4. Song K, Lee H., Hur J., Kim J., Ahn D., Cho Y. Status of pyroprocessing technology development in Korea // Nucl. Eng. Technol. 2010. Vol. 42. P. 131—144.
5. Koyama T., Sakamura Y., Iizuka M., Kato T., Murakami T., Glatz J.-P. Development of pyro-processing fuel cycle technology for closing actinide cycle // Proc. Chem. 2012. Vol. 7. P. 772—778.
6. Shirai O., Uozumi K., Iwai T., Arai Y. Electrode reaction of the U3+/U couple at liquid Cd and Bi electrodes in LiCl— KCl eutectic melts // Anal. Sci. 2001. Vol. 17. P. i959—i962.
7. Smolenski V., Novoselova A., Osipenko A., Kormilitsyn M., Luk’yanova Ya. Thermodynamics of separation of uranium from neodymium between the gallium-indium liquid alloy and the LiCl—KCl molten salt phases // Electrochim. Acta. 2014. Vol. 133. P. 354—358.
8. Smolenski V., Novoselova A., Osipenko A., Maershin A. Thermodynamics and separation factor of uranium from lanthanum in liquid eutectic gallium-indium alloy/molten salt system // Electrochim. Acta. 2014. Vol. 145. P. 81—85.
9. Omel’chuk A.A. Thin-layered electrolysis in molten electrolytes // Russ. J. Electrochem. 2007. Vol. 43. P. 1007—1015.
10. Делимарский Ю.К., Зарубицкий О.Г. Электролитическое рафинирование тяжелых металлов в ионных расплавах. М.: Металлургия, 1975.
11. Делимарский Ю.К. Теоретические основы электролиза ионных расплавов. М.: Металлургия, 1986.
12. Omel’chuk A.A. Electrorefining of heavy nonferrous metals in molten electrolytes // Russ. J. Electrochem. 2010. Vol. 46. P. 680—690.
13. Efremov A.N., Khalimullina Yu.R., Pershin P.S., Arkhipov P.A., Zaikov Yu.P. Influence of the electrolyte composition on the current distribution in an electrolytic cell with liquid metal electrodes // Russ. Metallurgy (Metally). 2015. No. 2. P. 115—120.
14. Иванов В.Т., Щербинин С.А., Галимов А.А. Математическое моделирование электротепломассопереноса в сложных системах. Уфа: БНЦ УрО РАН СССР, 1991.
15. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электромагнитное поле. М.: Высш. шк., 1978.
16. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов. М.: Мир, 1979.
17. Балкевич В.Л. Техническая керамика: Учеб. пос. для втузов. 2-е изд. М.: Стройиздат, 1984.
18. ASM Metals Handbook. Vol. 1: Properties and selection: irons, steels, and high-performance alloys. 10-th ed. Ohio: ASM International, 1990.
19. Desai P.D., Chu T.K., James H.M., Ho C.Y. Electrical Re-sistivity of selected elements // J. Phys. Chem. Ref. Data. 1984. Vol. 13. No. 4. P. 1069—1096.
20. Shinno H., Kitajima M., Okada M. Thermal stress analysis of high heat flux materials // J. Nucl. Mater. 1988. Vol. 155—157 P. 290—294.
21. Giordanengo B., Benazzi N., Vinckel J., Gasser J.G., Roubi L. Thermal conductivity of liquid metals and metallic alloys // J. Non-Crystal. Sol. 2000. Vol. 250—252. P. 377—383.
22. Gale W.F., Totemeier T.C. Smithells metals reference book. 8-th ed. Amsterdam: Elsevier, 2004.
23. Iida. T., R.I.L. Guthrie. The physical properties of liquid metals. Oxford: Clarendon Press, 1988.
24. Efremov A.N., Arkhipov P.A., Zaikov Yu.P. Simulation of the electric field in an electrolytic cell with a liquid metal anode // Russ. Metallurgy (Metally). 2013. No. 2. P. 96—99.
25. Левич В.Г. Физико-химическая гидродинамика. М.: ГИФМЛ, 1959.
Рецензия
Для цитирования:
Ефремов А.Н., Хохлов В.А., Исупов С.В., Зайков Ю.П. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И ТЕПЛОВЫХ ПОЛЕЙ В ЭЛЕКТРОЛИЗЕРЕ С ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ЭЛЕКТРОДАМИ. Известия вузов. Цветная металлургия. 2016;(6):14-20. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2016-6-14-20
For citation:
Efremov A.N., Khokhlov V.A., Isupov S.V., Zaikov Yu.P. ELECTRIC AND THERMAL FIELD MODELING IN ELECTROLYZER WITH LIQUID METAL ELECTRODES. Izvestiya. Non-Ferrous Metallurgy. 2016;(6):14-20. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0021-3438-2016-6-14-20
Просмотров:
616
Послать статью по эл. почте 