High temperature aqueous chemistry for sustainable nuclear power generation

用于可持续核能发电的高温水化学

• 批准号: 561333-2020
• 负责人: Tremaine, Peter
• 金额: $ 34.41万
• 依托单位: University of Guelph
• 依托单位国家: 加拿大
• 项目类别: Alliance Grants
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 加拿大
• 起止时间: 2021-01-01 至 2022-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://www.nserc-crsng.gc.ca/ase-oro/Details-Detailles_eng.asp?id=721966
• 关键词: temperature; aqueous; chemistry; sustainable; nuclear

Through the NSERC Industrial Research Chair program, the University of Guelph has developed a world-class laboratory for high-temperature aqueous chemistry, equipped with custom-made, state-of-the-art, high-precision spectroscopic and thermochemical instruments to study the properties of aqueous solutions at the extreme conditions used in Canada's nuclear industry. The proposed research seeks to use this expertise to identify key chemical reactions and measure the thermochemical parameters needed for the development of internationally accepted databases for modelling and chemistry-control of new or refurbished CANDU Pressurized Heavy Water nuclear reactors and proposed Small Modular Reactors (SMRs); and for evaluating/licencing sites for the geological storage of nuclear spent fuel. The program consists of five projects. (i) A definitive laboratory study to provide quantitative data and predictive tools to model the deuterium isotope effects on metal oxide solubilities under CANDU D2O primary coolant conditions will be completed. (ii) Calorimetric and spectroscopic studies will determine the properties of newly proposed organic additives for redox and pH control in steam generator circuits up to 325 C. (iii) Pressure vessel and Raman spectroscopic studies will measure thermodynamic properties needed to predict the onset of corrosive transition metal "hideout" reactions in secondary coolant circuits (250 - 325 C), at concentrations up to their solubility limits. (iv) "Hideout" reactions and critical locus effects in primary and secondary coolant circuits of water-based SMR reactors, including supercritical steam generators (> 373 C) will be examined. (v) Experiments to measure formation constants for the aqueous UO2(2+) and lanthanide Ln(3+) complexes will be completed and, in Year 3, experiments will begin on Th(4+) systems. These are surrogates for NpO2(2+), Cm(3+) and U(4+), which are difficult to study because of high radioactivity or extremely low solubilities. Our partners are the University Network of Excellence in Nuclear Engineering, CANDU Owners Group, the Nuclear Waste Management Organization and the Electric Power Research Institute.#(cr)#(lf)L'université de Guelph a développé un laboratoire de classe mondiale en chimie de l'eau à haute température, équipé d'instruments spectroscopiques et thermodynamiques de pointe et de grande précision fabriqués sur mesure pour étudier les systèmes aqueux aux conditions extrêmes rencontrées dans l'industrie nucléaire au Canada. La recherche proposée vise à utiliser cette expertise pour identifier des réactions chimiques clefs et mesurer les paramètres thermochimiques nécessaires au développement de bases de données internationalement acceptées pour la modélisation et le contrôle chimique des réacteurs nucléaires à eau lourde pressurisée CANDU neufs ou remis à neuf et des petits réacteurs modulaires (PRM); et pour évaluer / autoriser les sites de stockage géologique du combustible usé. (i) Une large étude de laboratoire pour fournir des données quantitatives et des modèles prédictifs pour simuler les effets isotopiques sur la solubilité des oxydes métalliques dans des conditions de refroidissement primaire CANDU sera terminée. (ii) Des études calorimétriques et spectroscopiques détermineront les propriétés d'additifs organiques novateurs pour les contrôles redox et pH dans les circuits des générateurs de vapeur jusqu'à 325 C. (iii) Des études spectroscopiques Raman et de solubilité mesureront les propriétés thermodynamiques nécessaires pour prédire le début des réactions de desséquestration des métaux de transition corrosifs dans les circuits de refroidissement secondaires (250 à 325 C), à des concentrations jusqu'aux limites de solubilité. (iv) Les réactions de desséquestration et les effets de criticalité dans les circuits de refroidissement primaire et secondaire des réacteurs PRM à eau, et dans les générateurs de vapeur supercritique (> 373 C) seront examinés. (v) Des exp

通过NSERC工业研究教席计划，圭尔夫大学开发了一个世界级的高温水化学实验室，配备了定制的，最先进的，高精度的光谱和热化学仪器，以研究水溶液在加拿大核工业中使用的极端条件下的性质。拟议的研究力求利用这一专门知识来确定关键的化学反应和测量热化学参数，以便开发国际公认的数据库，用于对新的或翻新的坎杜堆加压重水核反应堆和拟议的小型模块反应堆进行建模和化学控制;并用于评价核乏燃料地质储存场址/为其颁发许可证。该计划包括五个项目。(i)将完成一项明确的实验室研究，以提供定量数据和预测工具，模拟氘同位素对CANDU D2 O一回路冷却剂条件下金属氧化物溶解度的影响。(ii)量热和光谱研究将确定新提出的用于蒸汽发生器回路中高达325 C的氧化还原和pH控制的有机添加剂的性质。(iii)压力容器和拉曼光谱研究将测量热力学性质，以预测在二次冷却剂回路（250 - 325 ℃）中腐蚀性过渡金属“隐藏”反应的开始，浓度达到其溶解度极限。(iv)将研究水基SMR反应堆（包括超临界蒸汽发生器（> 373 C））的一次和二次冷却剂回路中的“隐藏”反应和临界轨迹效应。(v)将完成测量含水UO 2（2+）和镧系元素Ln（3+）配合物形成常数的实验，并将在第3年开始对Th（4+）系统进行实验。它们是NpO 2（2+）、Cm（3+）和U（4+）的替代物，由于其高放射性或极低的溶解度而难以研究。 我们的合作伙伴是核工程卓越大学网络，CANDU业主集团，核废物管理组织和电力研究所。(cr)#（lf）圭尔夫大学建立了一个世界级高温水化学实验室，配备了光谱仪器和尖端仪器以及用于测量的精密制造仪器，以研究Au Canada核工业中存在的特殊条件下的水系统。建议利用这一专门知识，确定化学反应的可能性，并测量Au国际公认的用于调节和控制CANDU neufs or remis à neuf和小反应堆（PRM）的反应堆核化学反应的基础设施所需的热化学参数;以及评估/批准可燃物储存地质模数的地点。(i)一个大型的实验室研究项目，旨在提供定量数据和预测模型，以模拟同位素对CANDU初步回收条件下金属氧化物溶解度的影响。(ii)通过热分析和光谱学研究确定了用于控制325 ℃蒸汽发生器回路中氧化还原和pH值的新型有机添加剂的特性。(iii)Des études spectroscopiques拉拉曼et de solubilité mesureront les propriétés spectroscopiques nécessaires pédire le déactions de desséquestration des metétaux de corrosifs dans les circuits de refrostressement secondaires（250 to 325 C），à des concentrations justqu 'aux limites de solubilité. (iv)本文研究了PRM水溶液初、二级再循环回路和蒸汽超临界（> 373 C）总循环回路中的脱硝反应和临界效应。(v)Des exp