Production and optimization of an UO2 electrode by electrodeposition to perform corrosion studies in hyper-alkaline conditions with calcium and silicium electrolytes
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Tipus de documentProjecte Final de Màster Oficial
Data2017
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:
Reconeixement 3.0 Espanya
Abstract
The nuclear waste generated due to the production of electricity is confined into isolated
repositories. Because of the use of cement in the isolation barriers and also its use as
sealing material, it is important to study the effect of cementitious waters in contact with
the spent fuel, since these materials might play an important role as physical and
chemical barriers to the release of radionuclides into the far field. A review of the UO2
electrodeposition process was done to modify commercial electrodes (Dropsens),
subsequently to perform electrochemical experiments and therefore understand the
behavior of fuel matrix in hyper-alkaline conditions, with Ca and Si dissolutions. Two
deposition times were used, 15-min and 60-min; the most reproducible results were
shown by the 60-min electrodeposited electrode and this was used for the rest of the
experiments. Following this, cyclic-voltammograms were recorded using three types of
electrolytes: Na+Cl- 0,1 M; Na+Cl- 0,1 M, SiO3
-2 0,001M; Na+Cl- 0,1 M, SiO3
-2 0,001M
and Ca2+ 0,0001 M, all with pH=12. Potentiostatic and corrosion potential experiments
were performed to determine the effect of the Ca and Si ions in the oxidation process.
The CVS showed six defined regions where oxidation and reduction process occurred;
the potentiostatics results revealed the highest current density was obtained for SiO3
-2
and Ca2+, SiO3
-2
, and the lowest current density was obtained for Na+Cl-
. The corrosion
potential value obtained for Na+Cl- was 42 mV, 40 mV for SiO3
-2
and -2 mV for SiO3
-2
,
Ca2+. These results exhibit that both ions reinforce the formation of protective corrosion
products on the surface electrode, working as inhibitors and/or blocking the fuel
corrosion process. Los residuos radioactivos generados debido a la producción de electricidad están
confinados en repositorios aislados. Puesto que el cemento es usado en las barreras de
aislamiento, así como material de sellado, es importante estudiar el efecto de las aguas
cementosas en contacto con el combustible usado ya que estos materiales pueden jugar
un rol importante como barreras químicas y física para la liberación de radionuclideo en
el entorno. Se realizó una revisión del proceso de electrodeposición del UO2 para
modificar electrodos comerciales (Dropsens). Ello permitió realizar experimentos
electroquímicos y así como comprender el comportamiento de la matriz de combustible en condiciones hiper alcalinas con disoluciones de Ca y Si. Se usaron dos tiempos de
deposición: 15-min y 60-min; los resultados más reproducibles fueron obtenidos por el
electrodo electrodepositado en 60-min así que este fue usado para realizar el resto de los
experimentos. Se registraron ciclo-voltamogramas usando tres tipos de electrolitos:
Na+Cl- 0,1 M; Na+Cl- 0,1 M, SiO3-2 0,001M; Na+Cl- 0,1 M, SiO3-2 0,001M y Ca2+
0,0001 M, todos ellos a pH=12. Se realizaron experimentos potencioestáticos y de
potencial de corrosión para determinar el efecto de los iónes Ca y Si en el proceso de
oxidación. Los CVS mostraron seis regiones definidas donde ocurrieron los procesos de
oxidación y reducción, los resultados potencioestáticos revelaron que la densidad de
corriente más alta fue obtenida para el SiO3
-2 y Ca2+, SiO3
-2
, y la densidad de corriente
más baja fue obtenidapara el Na+Cl. El valor del potencial de corrosión obtenido para
Na+Clfue
de 42mV, 40 mV para el SiO3
-2 y -2 mV para el SiO3
-2 y Ca2+. Estos
resultados demuestran que ambos iones refuerzan la formación de productos de
corrosión protectores en la superficie del electrodo, actuando como inhibidores y/o
bloqueando el proceso de corrosión del combustible.
TitulacióMÀSTER UNIVERSITARI EN ENGINYERIA AMBIENTAL (Pla 2014)
Col·leccions
Fitxers | Descripció | Mida | Format | Visualitza |
---|---|---|---|---|
TFM Karina Torres-Rivero FINAL.pdf | 2,055Mb | Visualitza/Obre |