Investigation of the Sorption of NdF3, LaF3 and ThF4 under Dynamic Conditions in the LiF–NaF–KF–Activated Carbon System

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The sorption of neodymium, lanthanum, and thorium fluorides from a melt under dynamic conditions using AG-3 activated carbon at a temperature of 650°C was studied for the first time. The well-known eutectic mixture of alkali metal fluorides LiF–NaF–KF was used as the melt. To conduct the experiments, a special installation was developed and manufactured to study the sorption process under dynamic conditions as applied to melts. During the sorption of neodymium and lanthanum fluorides, three main zones are identified: the sorption front formation zone and the sorption and slip zones. It is shown that, under the conditions considered, it is possible to purify thorium fluoride to remove lanthanum fluoride. The maximum value of the sorption capacity for lanthanum fluoride reached more than 5 mg/g and depended on the melt flow rate through the activated carbon zone. Thorium fluoride was not sorbed with activated carbon under the studied conditions studied.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Yu. S. Fedorov

St. Petersburg State Institute of Technology (Technical University)

Author for correspondence.
Email: fys54@mail.ru
Russian Federation, Moskovskii pr. 26, St. Petersburg, 190013

V. V. Samonin

St. Petersburg State Institute of Technology (Technical University)

Email: fys54@mail.ru
Russian Federation, Moskovskii pr. 26, St. Petersburg, 190013

A. S. Zotov

St. Petersburg State Institute of Technology (Technical University)

Email: fys54@mail.ru
Russian Federation, Moskovskii pr. 26, St. Petersburg, 190013

References

  1. Велихов Е.П., Ковальчук М.В., Ильгисонис В.И., Игнатьев В.В., Цибульский В.Ф., Андрианова Е.А. // Энергетическая политика. 2017. № 3. С. 12.
  2. Velikhov E.P., Kovalchuk M.V., Azitov E.A., Ignatiev V.V., Subbotin S.A., Tsibulskiy V.F. // At. Energy. 2013. Vol. 114. N 3. P. 193. https://doi.org/10.1007/s10512-013-9695-x
  3. Велихов Е.П., Азизов Э.А., Алексеев П.Н. Гуревич М.И., Субботин С.А., Шимкевич А.Л. // Вопр. атом. науки и техники. Сер.: Термоядерный синтез. 2013. Т. 36. № 1. С. 16.
  4. https://ru.readkong.com/page/koncepciya-zelyonoy-yadernoy-energetiki-concept-of-green-2177596
  5. Molten Salt Reactors and Thorium Energy. Second Edition / Ed. T.J. Dolan. Elsevier, 2024. 1038 p.
  6. Fedorov Yu.S., Samonin V.V., Zotov A.A., Khrylova E.D., Spiridonova E.A., Miroslavov A.E., Akatov A.A. // Radiochemistry. 2021. Vol. 63. N 6. P. 754. https://doi.org/10.31857/S0033831121060046
  7. Fedorov Yu.S., Samonin V.V., Zotov A.A., Khrylova E.D., Spiridonova E.A., Miroslavov A.E., Akatov A.A. // Radiochemistry. 2022. Vol. 64. N 3. P. 241. https://doi.org/10.31857/S0033831122030066
  8. Fedorov Yu.S., Samonin V.V., Zotov A.A., Khrylova E.D., Spiridonova E.A., Miroslavov A.E., Akatov A.A. // Radiochemistry. 2022. Vol. 64. N 6. P. 561. https://doi.org/10.1134/S1066362222030079
  9. Саввин С.Б. Органические реагенты группы арсеназо III.М.: Атомиздат, 1971. 348 с.
  10. Дьяченко А.Н., Шагалов В.В. Химическая кинетика гетерогенных процессов. Томск: Изд. Томск. политех. ун-та, 2014. 102 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. - Schematic diagram of the installation for the dynamics of sorption in the melt of salt fluorides. 1 - steel outer casing, 2 - lower reactor cover, 3 - graphite flask, 4 - lower die, 5 - upper die, 6 - melt container, 7 - thermocouple shell, 8 - inert gas supply tap, 9 - air evacuation tap, 10 - melt, 11 - sorbent, 12 - heater.

Download (202KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Output curve of neodymium fluoride from the melt after its passage through active carbon. The height of the charcoal layer is 10 cm. The dotted curve is the initial concentration of neodymium fluoride (2.1 mg/g) in the LiF-NaF-KF eutectic. Here and further in the figure min without a point

Download (163KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Output curve of lanthanum fluoride from the melt during sorption on active carbon. The dotted curve is the initial concentration of lanthanum fluoride (3.2 mg/g) in LiF-NaF-KF eutectic. The height of the charcoal layer is 8.0 cm.

Download (129KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4 - Extraction rate of lanthanum fluoride by activated carbon during sorption under dynamic conditions for a carbon layer height of 10 cm.

Download (146KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Output sorption curves of lanthanum and thorium fluorides. Dotted curve - initial concentration of lanthanum and thorium fluorides in LiF-NaF-KF eutectic. Initial concentrations of lanthanum fluoride, mg/g: 1 - 5.1 (experiment 4 in Table 1), 2 - 5.0 (experiment 6 in Table 1). Initial concentrations of thorium fluoride, mg/g: 3 - 8.0 (experiment 4 in Table 1), 4 - 8.1 (experiment 6 in Table 1.) A-F: see text for explanation.

Download (141KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Dependence of pre-slip sorption capacity on FLiNaK flow rate.

Download (130KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».