Растворимость CeO2 и Nd2O3 в расплавах LiCl-L2O

Современное развитие атомной промышленности требует решения задач переработки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ), увеличения степени выработки ядерного топлива и отделения продуктов деления (ПД) от делящихся материалов (ДМ). Перспективным методом решения данных проблем является пирохимическая переработка ОЯТ, одной из стадий которой выступает оксидное осаждение. Из соображений безопасности исследования ведутся с использованием имитаторов ПД и ДМ, одними из которых являются лантаноиды церий и неодим. В работе было изучено растворение оксидов неодима (III) и церия (IV) в расплавах на основе хлорида лития. В расплаве LiCl-Li₂O при содержании Li₂O не более 4 мол.% растворимость оксида церия остается ниже предела обнаружения, а затем резко возрастает, достигая величины 8.4∙10^-3и 2.4∙10^-2мол.% при 5 и 9 мол.% Li₂O соответственно. В случае же с оксидом неодима величина его растворимости в расплаве LiCl-Li₂O линейно возрастает от 1.5∙10^-3мол.% при 2 мол.% Li₂O до 6.4∙10^-3мол.% при 9 мол.% Li₂O. Время достижения состояния насыщения при растворении оксида неодима в несколько раз меньше, чем время достижения состояния насыщения при растворении оксида церия (25 часов для Nd₂O₃против 145 часов для CeO₂). Для анализа механизмов растворения оксидов церия и неодима исследованы фазовые составы керамических таблеток этих оксидов после эксперимента и спектры оптического поглощения полученных расплавов. С учетом этих данных были предложены варианты механизма взаимодействия оксидов церия и неодима с расплавами LiCl-Li₂O (0–9 мол.%). Так, растворение оксида церия протекает по двухстадийному процессу с замедленным образованием промежуточных нерастворимых соединений церия с последующим их переходом в растворимые формы LiCeO₂(для Ce³⁺) и Li₂CeO₃(для Ce⁴⁺). Это обусловливает замедленную кинетику и нелинейную зависимость от содержания Li₂O. Оксид неодима взаимодействует с оксидом лития в расплаве, образуя растворимое соединение неодимат лития LiNdO₂.