【摘要】 阳极溶解过程完成后，将未溶解的阳极材料从Mk-IV ER中取出并称重。

Mark-IV型电精炼机包含用于电精炼铀的熔融盐/熔融镉系统。阳极篮内装有切碎的钠键合金属驱动燃料。对电精炼后未溶解的阳极材料取样进行化学分析。基于单个化学分析结果对未溶解阳极材料的估计是具有挑战性的，因为与非溶解材料组成相关联的固有的高采样误差。Tae-Sic Yoo[1]等人提出了一种仅依靠阳极总质量测量来计算初级相的方法。该方法是基于一个经验模型来解释从历史阳极材料分析数据构建的未溶解阳极材料的质量。

 

在电精炼过程中，阳极篮被浸入电解液中，用过的燃料被电化学氧化。穿孔的侧面和底部允许电解液流入和流出阳极篮。碳钢阴极也浸入电解液中，收集还原产物。使用过的燃料中的活性金属含量(如Cs、Sr、La、Pu等)。与电解液中的铀离子反应，逐步向电解液报告。贵金属大多保留在包壳中。

 

图1 MK-IV型电磨机原理图。[1]

 

未溶解的阳极材料被从阳极篮中取出，并储存起来用于金属废料的处理。这些不溶解的材料通常包括不溶解的燃料、不锈钢覆层和粘合电解液。在每个阳极篮处理结束时，回收不到0.5%的外壳进行化学分析，并用于估计整个未溶解阳极材料的组成。

 

图2. 从MK-IV ER中去除未溶解的阳极材料。[1]

 

阳极溶解过程完成后，将未溶解的阳极材料从Mk-IV ER中取出并称重。然后，除去的材料被储存起来，用于后续的金属废料处理。不锈钢包层材料的成分是由斩刀操作切割成段的燃料销。未溶解阳极材料中规定的二次材料在定性上是合理的，但在定量上是不容易的。

 

对EBR-II包壳数据集的整体观察表明，未溶解阳极质量可以为预测未溶解阳极材料的组成提供工具。这种整体方法定量地揭示了在不溶解锆的情况下溶解铀的困难。确定的U和Zr共溶趋势线要求对UeZr合金体系富锆方面(如金属间形成)进行更基础的研究，以说明所观察到的选择性溶解的困难。所提出的成分评估方法表明，阳极残余质量携带有价值的信息，可以通过适当的解释方法来开采残余材料成分。

 

该方法非常有吸引力，因为在考虑包层材料的阳极溶解过程完成后，通过简单的称重操作测量阳极总质量即可获得剩余阳极质量，并且无需长时间延迟。该方法的这一显著特征开辟了应用可能性，不仅是过程控制装置，而且是实时保障工具。

 

[1] T.-S. Yoo, D. Vaden, G.L. Fredrickson, B.R. Westphal, Analysis of undissolved anode materials of Mark-IV electrorefiner, Journal of Nuclear Materials, 510 (2018) 551-555.

 

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