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${it In-situ}$ measurement of UO$$_{2}$$$$^{2+}$$ concentration in molten NaCl-2CsCl by differential pulse voltammetry

ディファレンシャル・パルス・ボルタンメトリーによる溶融NaCl-2CsCl中のUO$$_{2}$$$$^{2+}$$濃度のその場測定

永井 崇之; 上原 章寛*; 藤井 俊行*; 白井 理*; 山名 元*

Nagai, Takayuki; Uehara, Akihiro*; Fujii, Toshiyuki*; Shirai, Osamu*; Yamana, Hajimu*

酸化物電解法プロセスにおけるUO$$_{2}$$$$^{2+}$$濃度のその場測定法として、ディファレンシャル・パルス・ボルタンメトリー(DPV)技術の適用性を確認するため、溶融NaCl-2CsCl中におけるUO$$_{2}$$Cl$$_{2}$$のDPV測定について研究を行った。923Kの溶融NaCl-2CsCl中において、適切な条件(電位掃引速度-0.1V/s,パルス周期0.1s,パルス幅10ms,パルス電圧50mV)で、UO$$_{2}$$$$^{2+}$$のDPV測定を行った結果、-0.9V vs. Cl$$_{2}$$/Cl$$^{-}$$に、UO$$_{2}$$$$^{2+}$$からUO$$_{2}$$$$^{+}$$への還元反応に起因する電流ピークが認められた。この電流ピークの高さとUO$$_{2}$$$$^{2+}$$濃度の関係は、0.06mol/${it l}$以下の濃度範囲では良い比例関係を示し、0.4mol/${it l}$以下のUO$$_{2}$$$$^{2+}$$濃度測定にDPVが適用できることを確認した。次に、核分裂生成物元素が共存した条件でのUO$$_{2}$$$$^{2+}$$濃度測定への影響を確認するため、PdCl$$_{2}$$,NdCl$$_{3}$$,SmCl$$_{3}$$,CeCl$$_{3}$$を含む溶融NaCl-2CsCl中において、UO$$_{2}$$$$^{2+}$$濃度のDPV測定を行い、同様に濃度測定できることが認められた。さらにPdを除去する前、Pd$$^{2+}$$からPdへの還元による電流ピークが-0.7V vs. Cl$$_{2}$$/Cl$$^{-}$$に認められ、UO$$_{2}$$$$^{2+}$$からUO$$_{2}$$$$^{+}$$への還元による-0.9V vs. Cl$$_{2}$$/Cl$$^{-}$$の電流と区別できることがわかった。これらの結果、酸化物電解法プロセスにおけるUO$$_{2}$$$$^{2+}$$濃度のその場モニター技術に、DPV測定の適用を提案する。

In order to assess the applicability of Differential Pulse Voltammetry technique to the ${it In-situ}$ measurement of UO$$_{2}$$$$^{2+}$$ concentration in the oxide electro-winning process, DPV measurements for UO$$_{2}$$Cl$$_{2}$$ in molten NaCl-2CsCl were studied. DPV measurement of UO$$_{2}$$$$^{2+}$$ in NaCl-2CsCl at 923 K, with a set of optimized parameters (potential sweep rate -0.1 V/s, pulse cycle 0.1 s, pulse width 10 ms, and pulse potential height 50 mV), showed a clear current peak at -0.9 V vs. Cl$$_{2}$$/Cl$$^{-}$$, and it was attributed to the reduction of UO$$_{2}$$$$^{2+}$$ to UO$$_{2}$$$$^{+}$$. The relation between the current peak height and the analytical concentration of the UO$$_{2}$$$$^{2+}$$ showed good proportionality in the concentration region up to 0.06 mol/${it l}$, and the applicability of UO$$_{2}$$$$^{2+}$$ concentration measurement by DPV was confirmed up to 0.4 mol/${it l}$. In order to assess the interference by the coexisting fission product elements to the measurement of UO$$_{2}$$$$^{2+}$$ concentration, DPV measurements of UO$$_{2}$$$$^{2+}$$ concentration in molten NaCl-2CsCl containing PdCl$$_{2}$$, NdCl$$_{3}$$, SmCl$$_{3}$$, and CeCl$$_{3}$$ were performed also. Even before removing Pd, the current peak at -0.9 V vs. Cl$$_{2}$$/Cl$$^{-}$$ by the reduction of UO$$_{2}$$$$^{2+}$$ to UO$$_{2}$$$$^{+}$$ was found to be distinguishable from the reduction currents of Pd$$^{2+}$$ to Pd at -0.7 V vs. Cl$$_{2}$$/Cl$$^{-}$$. As a result, the applicability of DPV measurement technique to the ${it In-situ}$ monitoring of UO$$_{2}$$$$^{2+}$$ concentration in oxide electro-winning method is proposed.

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パーセンタイル:52.47

分野:Nuclear Science & Technology

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