zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences10.47612/0514-7506-2022-89-3-341-347zhps-1049Research ArticleСтатьиКинетика растворения оксида гадолиния в хлоридном расплаве GdCl3-KCl по данным спектроскопии комбинационного рассеяния светаGadolinium Oxide Dissolution Kinetics in Chloride GdCl3-KCl Melt According to Raman Spectroscopy DataЗакирьяноваИ. Д.ZakiryanovaI. D.

Екатеринбург

Ekaterinburg

optic96@mail.ruИнститут высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской АНInstitute of High-Temperature Electrochemistry, Ural Branch of Russian Academy of Sciences202225052022893341347Copyright © Закирьянова И.Д., 20222022Закирьянова И.Д.Zakiryanova I.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/1049

С использованием спектроскопии комбинационного рассеяния света in situ установлен химический механизм растворения оксида гадолиния в расплаве GdCl3-KCl. Изменение нормированных интенсивностей колебательных полос использовано для определения кинетических параметров протекающей химической реакции. Установлено, что концентрация реагента — оксида гадолиния — уменьшается во времени по экспоненциальному закону, порядок реакции по Gd2O3 — первый. Показано, что введение в расплав оксида гадолиния в количестве, превышающем его растворимость, приводит к образованию твердой фазы оксихлорида гадолиния GdOCl.

Using in situ Raman spectroscopy, the chemical mechanism of gadolinium oxide dissolution in the GdCl3-KCl melt is established. The changes in the normalized intensities of the vibrational bands is used to determine the kinetic parameters of the ongoing chemical reaction. It is established that the concentration of the reagent — gadolinium oxide — decreases with time according to an exponential law, the order of the reaction with respect to Gd2O3 is the first. It is shown that the introduction of gadolinium oxide into the melt in an amount exceeding its solubility leads to the formation of a solid phase of gadolinium oxychloride GdOCl.

спектроскопия комбинационного рассеяния светакинетика растворенияоксид гадолинияхлоридные расплавыскорость и порядок реакцииRaman spectroscopydissolution kineticsgadolinium oxidechloride meltsreaction ratereaction orderReferencesC. K. Gupta, N. Krishnamurthy. Extractive Metallurgy of Rare Earths, CRC PRESS (2005) 31—32C. K. Gupta, N. Krishnamurthy. Extractive Metallurgy of Rare Earths, CRC PRESS (2005) 31—32D. Bernard, A. Santamarina. Annals of Nuclear Energy, 87 (2016) 21—33, doi: 10.1016/j.anucene.2015.02.034D. Bernard, A. Santamarina. Annals of Nuclear Energy, 87 (2016) 21—33, doi: 10.1016/j.anucene.2015.02.034R. Klersy, A. Schürenkämper, O. Simoni, K. H. Schnader. Irradiation Behaviour of UO2 Fuel Rods Contaning Gadolinium Oxide as Consumable Poison. Commission of the European Communities, Joint Nuclear Research Centre – Ispra Establishment (1972) 7—8R. Klersy, A. Schürenkämper, O. Simoni, K. H. Schnader. Irradiation Behaviour of UO2 Fuel Rods Contaning Gadolinium Oxide as Consumable Poison. Commission of the European Communities, Joint Nuclear Research Centre – Ispra Establishment (1972) 7—8D. Campolina, E. F. Faria, A. A. С. Santos, V. V. A. Silva, M. P. V. Franco, M. S. Dias, J. R. L. Mattos. Ann. Nucl. Energy, 118 (2018) 375—380, https://www.researchgate.net/publication/326744375D. Campolina, E. F. Faria, A. A. С. Santos, V. V. A. Silva, M. P. V. Franco, M. S. Dias, J. R. L. Mattos. Ann. Nucl. Energy, 118 (2018) 375—380, https://www.researchgate.net/publication/326744375R. R. Zairov, N. А. Shamsutdinova, А. Т. Gubaidullin, А. R. Mustafina, А. N. Fattakhova, А. V. Pyataev, А. F. Abdullin, А. V. Gerasimov. Russ. Chem. Bull., 65 (2016) 1325—1331, doi: 10.1007/s11172-016-1456-2R. R. Zairov, N. А. Shamsutdinova, А. Т. Gubaidullin, А. R. Mustafina, А. N. Fattakhova, А. V. Pyataev, А. F. Abdullin, А. V. Gerasimov. Russ. Chem. Bull., 65 (2016) 1325—1331, doi: 10.1007/s11172-016-1456-2A. H. Daane. Metallothermic Preparation of Rare Earth Metals, Willey (1961) 102A. H. Daane. Metallothermic Preparation of Rare Earth Metals, Willey (1961) 102N. Ji, T. Zhu, H. Peng, F. Jiang, W. Huang, Y. Gong. J. Electrochem. Soc., 168 (2021) 082512, doi: 10.1149/1945-7111/ac1f59N. Ji, T. Zhu, H. Peng, F. Jiang, W. Huang, Y. Gong. J. Electrochem. Soc., 168 (2021) 082512, doi: 10.1149/1945-7111/ac1f59K. Liu, Y. L. Liu, L. Y. Yuan, X. L. Zhao, Z. F. Chai, W. Q. Shi. Electrochim. Acta, 109 (2013) 732—740, doi: 10.1016/j.electacta.2013.07.084K. Liu, Y. L. Liu, L. Y. Yuan, X. L. Zhao, Z. F. Chai, W. Q. Shi. Electrochim. Acta, 109 (2013) 732—740, doi: 10.1016/j.electacta.2013.07.084I. D. Zakir’yanova, E. V. Nikolaeva, I. V. Korzun. Mat. Sci. Forum, 989 (2020) 91—96, doi: 10.4028/www.scientific.net/MSF.989.91I. D. Zakir’yanova, E. V. Nikolaeva, I. V. Korzun. Mat. Sci. Forum, 989 (2020) 91—96, doi: 10.4028/www.scientific.net/MSF.989.91I. V. Korzun, E. V. Nikolaeva, I. D Zakir’yanova. J. Therm. Anal. Calorim., 144 (2020) 1343—1349, doi: 10.1007/s10973-020-09558-2I. V. Korzun, E. V. Nikolaeva, I. D Zakir’yanova. J. Therm. Anal. Calorim., 144 (2020) 1343—1349, doi: 10.1007/s10973-020-09558-2E. Stefanidaki, G. M. Photiadis, C. G. Kontoyannis, A. F. Vik, T. Østvold. J. Chem. Soc., Dalton Trans. (2002) 2302—2307, doi: 10.1039/B111563BE. Stefanidaki, G. M. Photiadis, C. G. Kontoyannis, A. F. Vik, T. Østvold. J. Chem. Soc., Dalton Trans. (2002) 2302—2307, doi: 10.1039/B111563BH. Mediaas, G. Photiadis, G. Papatheodorou, J. Vindstad, T. Østvold. Acta Chem. Scaninavica, 51 (1997) 8—12, doi: 10.3891/acta.chem.scand.51-0008H. Mediaas, G. Photiadis, G. Papatheodorou, J. Vindstad, T. Østvold. Acta Chem. Scaninavica, 51 (1997) 8—12, doi: 10.3891/acta.chem.scand.51-0008D. O. Zakiryanov, I. D. Zakiryanova, N. K. Tkachev. J. Mol. Liquids, 301 (2020) 112396, doi: 10.1016/j.molliq.2019.112396D. O. Zakiryanov, I. D. Zakiryanova, N. K. Tkachev. J. Mol. Liquids, 301 (2020) 112396, doi: 10.1016/j.molliq.2019.112396I. D. Zakiryanova, D. O. Zakiryanov. J. Mol. Liquids, 318 (2020) 114054, doi: 10.1016/j.molliq.2020.114054I. D. Zakiryanova, D. O. Zakiryanov. J. Mol. Liquids, 318 (2020) 114054, doi: 10.1016/j.molliq.2020.114054V. A. Volkovich, A. A. Ryzhov, A. B. Ivanov, A. V. Shchetinskiy, D. S. Maltsev. J. Electrochem. Soc., 168 (2021) 046513, doi: 10.1149/1945-7111/abf5a5V. A. Volkovich, A. A. Ryzhov, A. B. Ivanov, A. V. Shchetinskiy, D. S. Maltsev. J. Electrochem. Soc., 168 (2021) 046513, doi: 10.1149/1945-7111/abf5a5И. Д. Закирьянова. Журн. прикл. спектр., 88, № 4 (2021) 557—563 [I. D. Zakir’yanova. J. Appl. Spectr., 88 (2021) 755—760], doi: 10.1007/s10812-021-01236-xИ. Д. Закирьянова. Журн. прикл. спектр., 88, № 4 (2021) 557—563 [I. D. Zakir’yanova. J. Appl. Spectr., 88 (2021) 755—760], doi: 10.1007/s10812-021-01236-xГ. E. Ревзин. В сб.: Методы получения химических реактивов и препаратов, Москва, ИРЕА (1967) 124—129Г. E. Ревзин. В сб.: Методы получения химических реактивов и препаратов, Москва, ИРЕА (1967) 124—129I. V. Korzun, I. D. Zakir’yanova, E. V. Nikolaeva. Russ. Metallurgy (Metally), 8 (2018) 722—727, doi: 10.1134/S0036029518080104I. V. Korzun, I. D. Zakir’yanova, E. V. Nikolaeva. Russ. Metallurgy (Metally), 8 (2018) 722—727, doi: 10.1134/S0036029518080104H. J. Seifert. J. Therm. Anal. Calorim., 82 (2005) 575—580, doi: 10.1007/s10973-005-6946-7H. J. Seifert. J. Therm. Anal. Calorim., 82 (2005) 575—580, doi: 10.1007/s10973-005-6946-7I. Barin. Thermochemical Data of Pure Substances, VCH Verlags Gesellschaf (1989), doi: 10.1002/ange.19901020738I. Barin. Thermochemical Data of Pure Substances, VCH Verlags Gesellschaf (1989), doi: 10.1002/ange.19901020738H. J. Seifert, J. Sandrock, G. Z. Thiel. Аnorg. Allg. Chem., 598-599 (1991) 310—306, doi: 10.1002/zaac.19915980128H. J. Seifert, J. Sandrock, G. Z. Thiel. Аnorg. Allg. Chem., 598-599 (1991) 310—306, doi: 10.1002/zaac.19915980128Y. U. Jinqiu, C. I. Lei , H. E. Huaqiang, Y. A. N. Shihong, H. U. Yunsheng, W. U. Hao. J. Rare Earths, 32 (2014) 1—4, doi: 10.1016/S1002-0721(14)60025-9Y. U. Jinqiu, C. I. Lei , H. E. Huaqiang, Y. A. N. Shihong, H. U. Yunsheng, W. U. Hao. J. Rare Earths, 32 (2014) 1—4, doi: 10.1016/S1002-0721(14)60025-9А. Chrissanthopoulos, G. N. Papatheodorou. Phys. Chem. Chem. Phys., 2 (2000) 3709—3714, doi: 10.1039/B004227GА. Chrissanthopoulos, G. N. Papatheodorou. Phys. Chem. Chem. Phys., 2 (2000) 3709—3714, doi: 10.1039/B004227GA. Matsuoka, K. Fukushima, K. Igarashi, Y. Iwadate, J. Mochinaga. J. Chem. Soc. Jpn., 5 (1993) 471—474, doi: 10.1246/nikkashi.1993.471A. Matsuoka, K. Fukushima, K. Igarashi, Y. Iwadate, J. Mochinaga. J. Chem. Soc. Jpn., 5 (1993) 471—474, doi: 10.1246/nikkashi.1993.471E. B. Nikolaeva, I. D. Zakir’yanova, A. L. Bovet, T. V. Sosnovtseva. Russ. Metallurgy (Metally), 8 (2020) 817—820, doi: 10.1134/S003602952008011XE. B. Nikolaeva, I. D. Zakir’yanova, A. L. Bovet, T. V. Sosnovtseva. Russ. Metallurgy (Metally), 8 (2020) 817—820, doi: 10.1134/S003602952008011XY. Hase, P. O. Dunstan, M. L. A. Temperini. Spectrochim. Acta A, 37 (1981) 597—599, doi: 10.1016/0584-8539(81)80055-4Y. Hase, P. O. Dunstan, M. L. A. Temperini. Spectrochim. Acta A, 37 (1981) 597—599, doi: 10.1016/0584-8539(81)80055-4L. J. Basile, J. R. Ferraro, D. Gronert. J. Inorg. Nucl. Chem., 33 (1971) 1047—1053, doi: 10.1016/0022-1902(71)80173-2L. J. Basile, J. R. Ferraro, D. Gronert. J. Inorg. Nucl. Chem., 33 (1971) 1047—1053, doi: 10.1016/0022-1902(71)80173-2И. Брандмюллер, Г. Мозер. Введение в спектроскопию комбинационного рассеяния света, Москва, Мир (1964) 465—486И. Брандмюллер, Г. Мозер. Введение в спектроскопию комбинационного рассеяния света, Москва, Мир (1964) 465—486E. V. Nikolaeva, I. D. Zakiryanova, A. L. Bovet, I. V. Korzun. J. Electrochem. Soc., 168 (2021) 016502, doi: 10.1149/1945-7111/abd64aE. V. Nikolaeva, I. D. Zakiryanova, A. L. Bovet, I. V. Korzun. J. Electrochem. Soc., 168 (2021) 016502, doi: 10.1149/1945-7111/abd64aY. J. Cho, H. C. Yang, H. C. Eun, E. H. Kim, I. T. Kim. J. Nucl. Sci. Techn., 43 (2006) 1280—1286, doi: 10.1080/18811248.2006.9711221Y. J. Cho, H. C. Yang, H. C. Eun, E. H. Kim, I. T. Kim. J. Nucl. Sci. Techn., 43 (2006) 1280—1286, doi: 10.1080/18811248.2006.9711221

The authors declare that there are no conflicts of interest present.