Plasma processing of uranium-containing solid fuels: thermodynamic analysis and experiment

Abstract

В данной работе представлены результаты термодинамического и экспериментального исследования плазменной переработки урансодержащих твердых топлив на примере Нижнеилийского бурого угля зольностью 12% и Эстонского диктионемового сланца зольностью 88%. Суть плазменной переработки урансодержащего твердого топлива заключается в превращении его органической массы в синтез-газ с одновременной газификацией урансодержащих соединений и последующей конденсацией урансодержащих компонентов из газовой фазы. Термодинамический анализ показал, что при температуре 1800 К урансодержащие соединения полностью переходят в газовую фазу в виде оксидов урана. При этой температуре газовая фаза продуктов плазменного пиролиза и паровой газификации твердых топлив более чем на 95% состоит из синтез-газа. Эксперименты по плазменному пиролизу и паровой газификации диктионемовых сланцев проводились в плазменном реакторе проточного типа. При плазменнопаровой газификации сланцев выход синтез-газа составил 86%, степень газификации углерода-70,4% и степень выхода урана в газовую фазу-83,6%. Результаты исследований свидетельствуют о невосприимчивости технологии плазменной переработки к качеству используемых топлив. Показано, что интегральные показатели плазменной газификации урансодержащих топлив выше, чем при их плазменном пиролизе. Ключевые слова: плазменный реактор, урансодержащее топливо, пиролиз, газификация, синтез-газ.