Electrochemical Separation of Alkaline-Earth Elements from Molten Salts Using Liquid Metal Electrodes
Electrochemical Separation of Alkaline-Earth Elements from Molten Salts Using Liquid Metal Electrodes
复制标题
使用液态金属电极电化学分离熔盐中的碱土元素
DOI：
10.1021/acssuschemeng.0c04249
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发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Kim, Hojong
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Nigl, Thomas P.;Lichtenstein, Timothy;Kong, Yuran;Kim, Hojong
关闭核燃料循环需要回收用过的核燃料。由于裂变产物在加工盐（LiCl-KCl）中积累，回收过程中会产生额外的废物。减少回收过程中产生的废物需要从熔融氯化物中回收碱土裂变产物 (Ba2+/Sr2+)，同时尽量减少大量电解质成分 (Li+/K+) 的损失。在 500 和 650 °C 的 LiCl–KCl–(BaCl2, SrCl2) 电解质中研究了 Ba2+/Li+ 和 Sr2+/Li+ 电化学共沉积到液态金属（Bi、Sb、Sn 和 Pb）和合金（Bi-Sb）电极中的情况。对于纯 Bi (500 °C) 和 Sb (650 °C) 电极，最大百分比的电荷用于沉积 Ba 和 Sr。实验确定的 Bi 和 Sb 中 Ba/Sr 的活度值支持液体 Bi 和 Sb 电极对 Ba/Sr 的有效回收。与使用液体 Bi 电极的回收率相比，将 Sb 与 Bi 合金化提高了 Ba 回收率，但降低了 Sr 回收率。结果表明，可以使用液态金属电极通过电化学分离从熔融氯化物中回收碱土裂变产物，从而提供一种减少核燃料回收中核废料产生的方法。
Closing the nuclear fuel cycle requires recycling used nuclear fuel. Additional waste is generated during recycling due to fission products accumulating in processing salts (LiCl–KCl). Reducing the waste generated during recycling entails recovering alkaline-earth fission products (Ba2+/Sr2+) from molten chlorides with a minimal loss of bulk electrolyte constituents (Li+/K+). Electrochemical codeposition of Ba2+/Li+and Sr2+/Li+into liquid metal (Bi, Sb, Sn, and Pb) and alloy (Bi–Sb) electrodes was investigated in LiCl–KCl–(BaCl2, SrCl2) electrolytes at 500 and 650 °C. For the pure Bi (500 °C) and Sb (650 °C) electrodes, the greatest percentage of charge was used to deposit Ba and Sr. Effective recovery of Ba/Sr by liquid Bi and Sb electrodes is supported via experimentally determined activity values of Ba/Sr in Bi and Sb. Alloying Sb with Bi increased Ba recovery but decreased Sr recovery, compared to the recovery using a liquid Bi electrode. The results suggest that alkaline-earth fission products can be recovered from molten chlorides using liquid metal electrodes via electrochemical separation, thereby providing a method to reduce the generation of nuclear waste from nuclear fuel recycling.
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