Испарение компонентов расплавленных смесей LiCl–KCl–LaCl₃–CeCl₃–NdCl₃–UCl₃ при пониженных давлениях

Произведен краткий обзор данных по давлению насыщенных паров и относительной летучести различных индивидуальных хлоридов (LiCl, KCl, NdCl₃, CeCl₃, LaCl₃, UCl₃), участвующих в процессах пирохимической переработки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ). Показано, что наиболее летучими являются хлориды щелочных металлов. Летучесть трихлоридов редкоземельных металлов и урана в интервале температур 500–1000°C на 2–5 порядков ниже. Проведена высокотемпературная вакуумная отгонка компонентов расплавленных хлоридных электролитов на основе эвтектики LiCl–KCl, помещенных в никелевые лодочки, содержащих трихлориды урана и редкоземельных металлов, при различных условиях: температура 700–1000°C, время 0.4–4 ч, степень разрежения 2·10^–3–2 Па, концентрация 0.25–1.7 мол.% UCl₃, 0.13–0.7 мол.% трихлоридов РЗЭ (суммарно). Определено перераспределение солевых компонентов между расплавом и конденсатами паров. Из экспериментальных данных, полученных в настоящем исследовании вытекает, что хлориды щелочных металлов (LiCl, KCl) и РЗЭ (NdCl₃, CeCl₃, LaCl₃) можно достаточно быстро (за 2−4 ч) и полно отогнать из многокомпонентного солевого электролита при температурах до 850−900°С со снижением их концентрации в электролите к концу отгонки на 2.5−4 порядка (для более летучих щелочных хлоридов – в большей степени). В тех же условиях содержание соединений урана (в виде UCl₃) удается понизить не более, чем на порядок, по-видимому, вследствие инконгруэнтного (протекающего с разложением) испарения трихлорида. Повышение температуры выше 900°С уже мало влияет на полноту отгонки всех компонентов расплавленных смесей. Сделаны выводы об относительной летучести компонентов расплавленных солевых смесей (хлориды щелочных металлов, РЗЭ и урана), выбраны оптимальные режимы отгонки. Найденные зависимости могут оказаться полезными для разработки перспективных схем переработки ОЯТ с использованием отгонки солей.