第58卷第1期2024年1月原子能科学技术AtomicEnergyScienceandTechnologyVol.58,No.1Jan.2024干法后处理熔盐电解精炼过程数学模型研究王赛，林如山＊，李康祎，钟振亚，钱宾杰，张磊，唐洪彬（中国原子能科学研究院放射化学研究所，北京102413）摘要：熔盐电解精炼是乏燃料干法后处理的核心工艺单元，通过数学模型探索高温熔盐电解精炼过程的化学与电化学变化，可为电解精炼工艺优化和设备设计提供参考依据。本文基于电化学热力学及物质传递公式建立了乏燃料熔盐电解精炼过程的数学模型，以铀环锆三元合金燃料为研究对象，计算了燃料中关键元素的电极电势、分电流及物料分布随时间的变化。采用向后差分法对物料分布变化方程进行离散，通过文献实验数据对建立的数学模型进行了准确性验证。结果表明，模拟计算所得阴极沉积铀产品与实验数据的相对误差为2.80%，所建数学模型具有较好的拟合性。同时采用所建模型模拟计算了电流强度对乏燃料电解精炼过程的影响，结果表明电解速率与电流强度呈正比，不改变环铀锆的溶解和沉积顺序。关键词：乏燃料；干法后处理；熔盐电解精炼；数学模型；物料分布变化中图分类号：TL244doi:10.7538/yzk.2023.youxian.0346WANGSai,LINRushan*,LIKangyi,ZHONGZhenya,QIANBinjie,ZHANGLei,TANGHongbin(DepartmentofRadiochemistry,ChinaInstituteofAtomicEnergy,Beijing102413,China)Abstract:Moltensaltelectrorefiningisthecoreprocessunitofspentfueldryreprocess-ing,andthechemicalandelectrochemicalchangesofhigh-temperaturemoltensaltelec-trorefiningprocesscanbeexploredthroughmathematicalmodelresearch,whichcanprovideareferencebasisforelectrorefiningprocessoptimizationandequipmentdesign.Inthispaper,basedonelectrochemicalthermodynamicsandmaterialtransportformu-las,amathematicalmodeloftheelectrorefiningprocessofmoltensaltinspentfuelwasestablished,andthechangesofelectrodepotential,partialcurrentandmaterialdistribu-tionofkeyelementsinspentfuelwithtimewerecalculated.Thecentraldifferencemethodwasusedtodiscretizethematerialdistributionchangeequationandobtaintheoscillationresult.Thebackwarddifferencemethodofdiscretematerialdistributionchangeequationwasusedtoverifytheaccuracyoftheestablishedmathematicalmodelthroughliteratureexperimentaldata.Theresultsshowtha...
