Comparative analysis of UN and UO2 oxidation in air and nitrogen hemioxide

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Oxidation of UO2 and UN by atmospheric oxygen and nitrogen hemioxide, which is a hard-to-localize greenhouse gas, was investigated by thermal analysis. For oxidation, mixtures of N2O-N2 and O2-N2 were used with a volume fraction of the oxidizing agent of 20%. For UO2 and UN, the phase composition of the nal oxidation product in air and in N2O is the same and is U3O8. In both cases, N2O behaves as a milder oxidizing agent compared to atmospheric oxygen. Oxidation of UO2 and UN in a ow of N2O begins at a temperature 180 and 70°C higher than in air, respectively. The oxidation of UN in a ow of N2O proceeds in three stages. At the rst stage, the reaction products are UO2 and U2N3; UO2 is the product of the second stage; and at the third age U3O8 is produced. No pronounced staging is observed in the process of UO2 oxidation. The possibility of utilizing nitrogen hemioxide when it is used in the process of voloxidation (oxidation) of spent nuclear fuel is shown

About the authors

M. I. Volgin

Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of Sciences;Lomonosov State University

Email: forfschool@mail.ru

S. A. Kulyukhin

Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of Sciences

Yu. M. Nevolin

Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of Sciences

References

  1. Goode J.H. Voloxidation-Removal of Volatile Fission Products from Spent LMFBR Fuels: ORNL-TM-3723. Oak Ridge, Tennessee, the United States: Oak Ridge National Laboratory, 1973. 137 p.
  2. Allbutt M., Dell R.M. // J. Nucl. Mater. 1967. Vol. 24. N 1. P. 1-20.
  3. Grachev A.F., Zabudko L.M., Mochalov Y.S., Zvir E.A., Kryukov F.N., Zozulya D.V., Ivanov Y.A., Skupov M.V. Development of innovative fast reactor nitride fuel in Russian Federation: State-of-art // Int. Conf. on Fast Reactors and Related Fuel Cycles: Next Generation Nuclear Systems for Sustainable Development (FR17). Vienna, Austria, 2017.
  4. Dell R.M., Wheeler V.J., McIver E.J. // Trans. Faraday Soc. 1966. Vol. 62. P. 3591-3606.
  5. Ohmichi T., Honda T. // J. Nucl. Sci. Technol. 1968. Vol. 5, N 11. P. 600-602.
  6. Dell R.M., Wheeler V.J. // J. Nucl. Mater. 1967. Vol. 21, N 3. P. 328-336.
  7. Sole M.J., Van der Walt C.M. // Acta Metall. 1968. Vol. 16, N 4. P. 501-510.
  8. Rama Rao G.A., Mukerjee S.K., Vaidya V.N., Venugopal V., Sood D.D. // J. Nucl. Mater. 1991. Vol. 185. P. 231-241.
  9. Kulyukhin S.A., Nevolin Y.M., Gordeev A.V., Bessonov A.A. // Radiochemistry. 2019. Vol. 61, N 2. P. 146-155.
  10. Shadrin A.Y., Dvoeglazov K.N., Mochalov Y.S., Vidanov V.V, Kashcheev V.A., Terentiev A.G., Gerasimenko M.N., Cheshuyakov S.A. // J. Phys. Conf. Ser. 2020. Vol. 1475. Article 012021.
  11. Konings R.J.M. Comprehensive Nuclear Materials. Vol. 3: Advanced Fuels. Fuel Cladding. Nuclear Fuel Performance. Modeling and Simulation. Amsterdam: Elsevier, 2012. 818 p.
  12. Hadibi-Olschewski N., Glatz J.P., Bokelund H., Leroy M.J.F. // J. Nucl. Mater. 1992. Vol. 188. P. 244-248.
  13. Kulyukhin S.A., Rumer I.A., Gorbacheva M.P., Bessonov A.A. // Radiochemistry. 2020. Vol. 62, N 2. P. 177-188.
  14. Wang W.C., Yung Y.L., Lacis A.A., Mo T., Hansen J.E. // Science. 1976. Vol. 194, N 4266. P. 685-690.
  15. Khalil M.A.K. // Annu. Rev. Energy Environ. 1999. Vol. 24, N 1. P. 645-661.
  16. Kulyukhin S.A., Shadrin A.Y., Voskresenskaya Y.A., Bessonov A.A., Ustinov O.A. // J. Radioanal. Nucl. Chem. 2015. Vol. 304, N 1. P. 425-428.
  17. Рябков Д.В., Зильберман Б.Я., Мишина Н.Е., Андреева Е.В., Водкайло А.Г., Шадрин А.Ю., Костромин К.В. Патент RU 2596816C1. 2015.
  18. Walker D.D., Hobbs D.T., Tiffany J.B., Bibler N.E., Meisel D. Nitrous oxide production from radiolysis of simulated high-level nuclear waste solutions, no. WSRC-MS-91-446; CONF-920307-78. Aiken, SC, the United States, 1992.
  19. Kapteijn F., Rodriguez-Mirasol J., Moulijn J.A. // Appl. Catal. B: Environmental. 1996. Vol. 9, N 1-4. P. 25-64.
  20. Konsolakis M. // ACS Catal. 2015. Vol. 5, N 11. P. 6397-6421.
  21. Дроздов А.А., Зломанов В.П., Мазо Г.Н., Спиридонов Ф.М. Неорганическая химия: В 3 т. / Под ред. Ю.Д. Третьякова. Т. 2: Химия непереходных элементов: Учебник для студ. высш. учеб. заведений. М.: Академия, 2004. 368 с.
  22. Mors L.R., Edelstein N.M., Fuger J. Actinide and Transactinide Elements. Dordrecht: Springer, 2008. 2nd ed. 4058 p.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 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».