Monitoring and Electrolytic Removal of Nickel from Bismuth and the Lead-bismuth Eutectic

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Abstract

Der Kampf gegen den Klimawandel, der Anstieg des globalen Energiebedarfs, die Notwendigkeit weiterer Verbesserungen in Bezug auf die Sicherheit und die Anhäufung radioaktiver Abfälle sind allesamt gute Gründe für die Entwicklung nuklearer Reaktoren der vierten Generation. Durch das MYRRHA-Projekt arbeiten Wissenschaftler des SCK•CEN unter anderem an der Lösung dieser Probleme. MYRRHA wird ein beschleunigergetriebener Kernreaktor, welcher mit Brennstoff angereichert an Transuranen beladen werden kann. Als Kühlmittel des Reaktors soll ein eutektisches Blei-Bismut-Gemisch dienen. Aufgrund der Korrosionswirkung des Kühlmittels können signifikante Mengen an Nickel aus den Hüllrohren der Brennstäbe und aus Stahlbauteilen gelöst werden. Dies macht es notwendig die Nickelkonzentration im flüssigen Eutektikum bestimmen und das Nickel aus dem Gemisch entfernen zu können. In dieser Arbeit wurde hierfür das Prinzip der potentiometrischen Konzentrationsbestimmung metallischer Unreinheiten getestet. Von der Nernst-Gleichung ausgehend wurden Formeln hergeleitet mit deren Hilfe man die Nickelkonzentration im Blei-Bismut-Gemisch und des Weiteren auch im Bismut ermitteln kann. Ein Vergleich der chemischen Stabilitäten verschiedener Versuchskomponenten zeigte die Instabilität mancher Schlüsselkomponenten und erklärt warum die Anwendung von Nickelchlorid als Elektrolyt einen Nickelsensor im besagten Eutektikum ausschließt. Um die Machbarkeit der potenziometrischen Konzentrationsbestimmung von Nickel in flüssigem Metall zu beweisen, wurde die Arbeit in geschmolzenem Bismut fortgesetzt. Dank zweier Langzeitexperimente konnte die Machbarkeit trotz ein paar verbleibender unerklärter Abweichungen belegt werden. Zusätzlich wurde die Thermospannung zwischen dem verwendeten Nickelelektrodendraht und dem Molybdändraht bestimmt. Schlussendlich wurde versucht diese Diskrepanzen über die Reinheit der benutzten Chemikalien, dem Temperaturgradient im Ofen und den verwendeten Löslichkeitsdaten zu erklären. Im Gegensatz zu der Angabe im Titel wurde die Nickelextraktion aus den angegebenen Gründen nicht weiter behandelt.

Details

Titel in ÜbersetzungDas Überwachen und elektrolytische Entfernen von Nickel aus Bismut und dem Blei-Bismut-Eutektikum
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Lim, Jun, Mitbetreuer (extern), Externe Person
  • Moser, Peter, Betreuer (intern)
Datum der Bewilligung20 Okt 2017
StatusVeröffentlicht - 2017