Группа учёных под руководством Пенсильванского университета получила грант в размере 1 млн долларов от Министерства энергетики США на решение проблемы трёх элементов деления — самария, европия и теллур — которые возникают в процессе расплавленных солевых реакторов и разрушают оборудование. В рамках проекта эти вещества будут изучаться в контексте их степеней окисления и поведения в солевых расплавах, где работают такие реакторы. Данные средства призваны помочь вернуться к возобновлению и развитию замкнутого топливного цикла в перспективных реакторах. Эти итоги подтверждают первый участник проекта и формулируют общую задачу — разобраться, как управлять химическими свойствами редкоземельных элементов в условиях пиропроцессинга.

Согласно пояснениям организаторов, самарий и европий затрудняют переработку топлива и работу реактора, а теллур ускоряет коррозию конструкционных металлов, вступая в реакцию с ними. Эти химические побочные продукты возникают при расщеплении урана в установках на расплавленных солях и связываются с агрессивной средой внутри таких установок — именно поэтому поиск методов контроля и защиты материалов остается критическим.

Ключевая часть проекта — анализ степеней окисления элементов, то есть того, как много электронов атом теряет или приобретает, чтобы предсказать их поведение в реакторных средах. Эксперименты будут проводиться в условиях пиропроцессинга совместно с Университетом Невады в Рино и Национальной лабораторией Айдахо. В рамках программы докторант Алок Пандей растворит три целевых элемента в расплавах солей и пропустит через смесь ток, варьируя потенциал, чтобы отслеживать переходы между окислительными состояниями.

Ключевой инструмент проекта — жидкий висмут, который ранее показал себя как «химическая губка», избирательно захватывая редкоземельные элементы из жидких расплавов. Новые исследования призваны вернуть движение к анализу самария, которым ранее занимались в 2018 году, но прогресс застопорился из-за крайне низких концентраций и непредсказуемого поведения вещества. При успешной реализации методики инженеры получат возможность продлевать срок службы передовых реакторов, увеличить выход энергии на грамм урана и нацелиться на снижение доли долгоживущих отходов. Источник: 4.