High-entropy melt of lithium, sodium, and potassium fluorides and chlorides as a possible coolant for molten-salt reactors

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

Suggestions are made for potentially promising solvent melts for molten salt reactors from a mixture of six lithium, sodium, and potassium fluoride and chloride salts having high entropy of mixing. These compositions, containing less lithium salts, should have higher thermodynamic stability than FLiNaK or FLiBe because of their high entropy. The chemical formula of the maximum high-entropy solution, Li1/6Na1/6K1/6F1/4Cl1/4, may result from mixing the variety of alkali halides like MX (M = Li, Na, K and X = F, Cl) taken in an equimolar ratio. Molecular dynamic estimations of the density, heat conductivity, and viscosity demonstrate reasonable values of these properties between those of the fluorides and chlorides.

Texto integral

Acesso é fechado

Sobre autores

D. Zakiryanov

Institute of High-Temperature Electrochemistry, Ural Branch, RAS

Autor responsável pela correspondência
Email: N.K.Tkachev@gmail.com
Rússia, Yekaterinburg

N. Tkachev

Institute of Metallurgy, Ural Branch, RAS

Email: N.K.Tkachev@gmail.com
Rússia, Yekaterinburg

Bibliografia

  1. Le Brun C. // J. Nucl. Mater. 2007. Vol. 360. P. 1–5. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2006.08.017
  2. Molten Salt Reactors and Thorium Energy / Eds T.J. Dolan, I. Pazsit, A. Rykhlevskii, R. Yoshioka, Elsevier, 2023. https://doi.org/10.1016/C2021-0-01689-8
  3. Krepel J., Dietz J., De Oliveira R. Characterization of the molten chloride fast reactor fuel cycle options, Int. Conf. Fast Reactors and Related Fuel Cycles FR22: Sustainable Clean Energy for the Future (CN-291), Vienna, 2022. https://conferences.iaea.org/event/218/contributions/19007/
  4. Bessada C. From fluorides to chlorides in nuclear energy detection of anionic complexes by NMR, EXAFS and MD at high temperature, EUCHEM Conf., Spain: MSIL, 2024.
  5. Sangster J.S., Pelton A. // J. Phys. Chem. Ref. Data. 1987. Vol. 16. N 3. P. 509–561.
  6. Пригожин И.Р., Дэфей Р. Химическая термодинамика. Новосибирск: Наука, 1966. 509 с.
  7. Cantor B. // Prog. Mater. Sci. 2021. Vol. 120. ID 100754. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2020.100754
  8. Блинкин В.Л., Новиков В.М. Жидкосолевые ядерные реакторы. М.: Атомиздат, 1978. 112 c.
  9. Tkachev N. Three compositions of high-entropy melts of lithium, sodium and potassium fluorides and chlorides as promising coolants for molten salt reactors // ChemRXiv. 2024. https://doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-b6j96
  10. Диаграммы плавкости солевых систем. Многокомпонентные системы / Под. ред. В.И. Посыпайко, Е.А. Алексеевой. М.: Химия, 1977. С. 165.
  11. Бергман А.Г., Березина С.И., Бакумская Е.А. // ЖНХ. 1963. Т. 8. С. 2144.
  12. Zakiryanov D.O., Kobelev M.A., Tkachev N.K. // Fluid Phase Equil. 2020. Vol. 506. ID 112369. https://doi.org/10.1016/j.fluid.2019.112369
  13. Минченко В.И., Степанов В.П. Ионные расплавы: упругие и калорические свойства. Екатеринбург: ИВТЭ УрО РАН, 2008.
  14. Salanne M., Simon C., Turq P., Madden P.A. // J. Fluorine Chem. 2009. Vol. 130. P. 38–44. https://doi.org/10.1016/j.jfluchem.2008.07.013
  15. Ingersoll D.T., Forsberg C.W., MacDonald P.E. Trade Studies for the Liquid-Salt-Cooled Very High-Temperature Reactor: Fiscal Year 2006 Progress Report. Oak Ridge, Tennessee: Oak Ridge National Laboratory, 2007.
  16. An X.-H., Cheng J.-H., Su T., Zhang P. // AIP Conf. Proc. 2017. Vol. 1850. ID 070001. https://doi.org/10.1063/1.4984415
  17. Janz G.J., Tomkins R.P.T. Physical Properties Data Compilations Relevant to Energy Storage: IV Molten Salts: Data on Additional Single and Multi-Component Salt Systems, National Standard Reference Data System, National Bureau of Standards Report NSRDS-NBS 61, 1981. Part IV.
  18. Rudenko A., Kataev A., Tkacheva O. // Materials. 2022. Vol. 15. ID 4884. https://doi.org/10.3390/ma15144884
  19. Nguyen D.K., Danek V. Chem. Papers. 2000. Vol. 54. N 5. P. 277–281.
  20. Wang J., Liu C.-L. // J. Mol. Liq. 2019. Vol. 273. P. 447–454. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2018.10.062
  21. Zakiryanov D.O., Tkachev N.K. // Int. J. Heat Mass Transfer. 2021. Vol. 181. ID 121863. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2021.121863
  22. Gallagher R.C., Birri A., Russell N.G., Phan A.-T., Gheribi A.E. // J. Mol. Liq. 2022. Vol. 361. ID 119151. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2022.119151
  23. An X.-H., Cheng J.-H., Su T., Zhang P. // AIP Conf. Proc. 2017. Vol. 1850. ID 070001. https://doi.org/10.1063/1.4984415
  24. Nagasaka Y., Nakazawa N., Nagashima A. // Int. J. Thermophys. 1992. Vol. 13. P. 555–574. https://doi.org/10.1007/bf00501941 https://en.wikipedia.org/wiki/Molten-salt_reactor
  25. Capelli E., Konings R.J.M. // Comprehensive Nuclear Materials. 2020. 2nd Ed. Vol. 7. P. 256–283. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-803581-8.11794-1
  26. Yingling J.A., Schorne-Pinto J., Aziziha M., Ard J.C., Mofrad A.M., Christian S., et al. // J. Chem. Thermodyn. 2023. Vol. 179. ID 106974. https://doi.org/10.1016/j.jct.2022.106974
  27. Smith A.L. // J. Mol. Liq. 2022. Vol. 360. ID 119426. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2022.119426

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar
2. Fig. 1. Temperature dependences of viscosity of various fluoride and chloride melts.

Baixar (105KB)
Metadados
3. Fig. 2. Thermal conductivity coefficients of melts depending on temperature. The dotted line shows the linear approximation of the calculated data.

Baixar (87KB)
Metadados

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2024

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».