金属乏燃料干法后处理熔盐电解槽电场分析

为支持乏燃料熔盐电解精炼设备的放大设计与优化,基于Maxwell原理和电化学理论,采用Comsol Multiphysics有限元方法,研究建立了10 kg/批次金属乏燃料熔盐电解精炼设备纯电场和电化学场数值模型,并对国外相对成熟的方形电解槽和圆台形电解槽进行了数值仿真分析和比较,包括电解槽结构、电极间距、阴极形状等因素对电解槽电场和电化学性能的影响。结果表明,方形电解槽的电流效率等经济性能较优,圆台形电解槽的反应电流密度等电化学性能较优;方形电解槽中,平板阴极的电流效率等经济性能和电化学性能均优于棒状阴极;电极间距在10~40 mm的研究范围内,两种电解槽的反应电流密度等电化学性能随电极间距的增大变化均不明显,但电解槽的电流效率等经济性能和热稳定性显著减弱。模拟结果与文献实验结果吻合良好,所建模型预期可较好反映熔盐电解精炼过程。