41
iquitlultororstopportunityorontinuous rmovloissionproutsromtluiulymilnpysil prossin ytisprourtpoisonintotission prouts mykpttolowlvlntusmkpossiloorinrtio intistrmlrtor ntisptrtvriousmilnpysil prosssorrmovintissionproutsrisuss osimpliytisussiontissionproutsrlssiiintoour siroupssollows souslmntsorompounsttrvoltiltrtoroprt intmprtur isroupisorinrilyrvit onvoltillmntsorminompounsmorstltntor rsponinurniumompoun rvitionortisroupis ionvoltillmntsorminompounsttrlssstltn torrsponinurniumompounnmorstltntorrspon inismutompoun rvitionortisroupis onvoltillmntsorminompounslssstltntor rsponinismutompouns rvitionortisroupis ntrouptrrourlmnts rominioinkrypton nxnon ts r nitsutr rr rt importntons isyrtmostimportntusoitsross stion rns intisissolritisnssrytormov most t tioinnxnonssoonsorm otrmjorpoisonsourintroup nlultint r r tomiwitnrossstionotsroupsitisonvnint toustissionyilinmillitoms ormllyitisssumtttwo tomsoissionproutsrprouytsplittinoontomo urnium usmillitomsoissionproutsrprouyission oon tornourniumn yilisqultomillitoms ntis sis lllprsntstnuliswittimportntinorm tionontirpoisonintsnsnm istmostimportnt lmnttoltwitintisroup lstroupommonlylltnolissionproutsrprsnts omirntionoroupsnintovlssiition im portntpoisonininormtiononlltsnulisisivninl sonontriutionsy wyr sy ill iswll inlln notrookvntionlortory

Fluid Fuel Reactors - Chapter 22

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Chemical Processing

Citation preview

Page 1: Fluid Fuel Reactors - Chapter 22

����������

��������������������

���� ��������������

�����iqui����t�l��u�l�����tor�o���rs�t���opportunity��or��ontinuousr�mov�l�o���ission�pro�u�ts��rom�t����lui���u�l��y����mi��l��n��p�ysi��lpro��ssin����y�t�is�pro���ur��t���poisonin�������t�o��t����ission � pro�u�tsm�y����k�pt�to���low�l�v�l���n��t�us�m�k��possi�l�����oo���r���in��r�tioin�t�is�t��rm�l�r���tor ���n�t�is����pt�r��t���v�rious����mi��l��n��p�ysi��lpro��ss�s��or�r�movin��t����ission�pro�u�ts��r���is�uss�� �

�o�simpli�y�t����is�ussion��t����ission�pro�u�ts��r���l�ssi�i���into��our��si���roups��s��ollows �

������s�ous��l�m�nts�or��ompoun�s�t��t��r��vol�til���t�r���tor�op�r�t�in��t�mp�r�tur� ����is��roup�is�or�in�rily����r�vi�t������ �

������onvol�til���l�m�nts��ormin���ompoun�s�mor��st��l��t��n�t����or�r�spon�in��ur�nium��ompoun� ���������r�vi�tion��or�t�is��roup�is���� �

�i��onvol�til���l�m�nts��ormin���ompoun�s�t��t��r��l�ss�st��l��t��nt����orr�spon�in��ur�nium��ompoun���n��mor��st��l��t��n�t����orr�spon��in���ismut���ompoun� ���������r�vi�tion��or�t�is��roup�is���� �� �onvol�til���l�m�nts��ormin���ompoun�s�l�ss�st��l��t��n�t����or�

r�spon�in���ismut���ompoun�s ���������r�vi�tion��or�t�is��roup�is������ ��n�t��������roup�t��r���r���our��l�m�nts ���romin���io�in���krypton�

�n��x�non �����t��s���� ����r�� ��� �n��its���u��t�r�� �����r���r �� �r��t��import�nt�on�s ������� is��y���r�t���most�import�nt�����us��o��its��rosss���tion��� �����������rns ���in���t�is�is�so�l�r����it�is�n���ss�ry�to�r�mov�most �t t���io�in���n��x�non��s�soon��s��orm�� �����ot��r�m�jor�poisons�o��ur�in�t��������roup���n���l�ul�tin��t��

��� �r� r� �tomi��w�i��t��n���ross�s��tion�o��t��s���roups��it�is��onv�ni�ntto�us��t����ission�yi�l��in�milli�toms ���orm�lly��it�is��ssum���t��t�two�toms�o���ission�pro�u�ts��r��pro�u�����y�t���splittin��o��on���tom�o�ur�nium ����us�������milli�toms�o���ission�pro�u�ts��r��pro�u�����y��issiono��on� ��torn�o��ur�nium���n� ����� yi�l��is��qu�l�to����milli�toms ���n�t�is��sis�����ll�l�������pr�s�nts�t�������nu�li��s�wit��t���import�nt�in�orm��tion�on�t��ir�poisonin�������t���s���n����s��n���m� �� is�t���most�import�nt�l�m�nt�to�������lt�wit��in�t�is��roup �

����l�st��roup���ommonly���ll���t���no�l���ission�pro�u�ts��r�pr�s�nts���om�irn�tion�o���roups������n������in�t�����ov���l�ssi�i��tion ������im�port�nt�poisonin��in�orm�tion�on��ll�t��s��nu�li��s�is��iv�n�in����l������

���s���on��ontri�utions��y�� ������wy�r��� �����s��y������� ���ill��� ������isw�ll���� � � ���in�ll���n��� ��� �����n�o��t����rook��v�n���tion�l����or�tory �

���

Page 2: Fluid Fuel Reactors - Chapter 22

�ot�l����nu�li��s

����������

�������������������������� �������� [�]

�r��ursors���v����l��liv�s�l�ss�t��n����l�ys �

���� ��

��������

���r��nt�yi�l��multipli����y��� ��tot�l�yi�l��is�������or������milli�toms �tv�v� ��������rns ��v����������typ��� ��v����to��������typ��� ��v��������typ��� �

�u�li��

��l��li���ission

�ross�s���yi�l��y� tion�v����rns ��

yvmilli�toms�����t�� ������v��t

�yp�poisont

��s �� �t��l� ��

� ��� �� ���s� ��� ��

� �� �� ����� � �� x��� �� v �� � ��� � �� ������ st��l� �� � ���� � ��� ��r �� ��� �� ��� ����� ��r°° ��y �� � �� �� �� �Y��Zr�� ��� ���st��l�� �� � ��� ��� �� ���_��s��� � ����

�st��l���� �� �� ����� �

�s �� � � x ����� �� �� �� �� ����� ��s ��� ���� �� �� � �� ��� ���� �s �t��l� �� �� � ��� �� ����� �t��l� �� �� � �� ��� ���������� ��� �� ��� ����

�st��l���� �� � ��� �� �

������ ��� �����st��l�� �� �� �� �� ��� ������ �t��l�

�� �� ��� �� ��r�������� �� ���

�� ���st��l��

�����

� ������ �

�����r���� �� ���� ����m

�� ���st��l��

� �� ��� �

������ �t��l�

�� ��

�� �� ����� ������� �t��l�

�� ��

� �� ��� ����l�_�m����m��� �� ��� �� ���� �

����

�� ���st��l��

��� �

�~ �����s �t��l� �� ��

� �� �� ��m��� �t��l� � �� ������ ������� ���� �° �t��l� � �� � �� �� �� ��m���� ��v � �� ����� ������ ��m��� �t��l� � �� ��� ��� ��u��� �t��l� � �� ��� ��� ��m���� �t��l�

� �� � �� � �� ��� �� � ��y

� �� ������ ����� ��u���� ��� �����st��l�� � �� ��� ��� ������ �t��l� � �� ������� ������ �

Page 3: Fluid Fuel Reactors - Chapter 22

����� ������������

����������

��������������������������������������[�]

�������not�i��nti�i����s��ission�pro�u�t�on�� �������rt������ ��Q ��„� �������rns �l��ssum����rom�v�lu�s��or���u��t�r����ios

���

�u�li�� ��l��li���issionyi�l� y�

milli�torns

�ross�s���tion�v����rns��t�� ������v��t

yo��yp�poison

���� �t��l� � �� �� �� ����� �t��l� � �� � �� � �� ����� � � ���y � ������ �t��l� � ��� � ��� � �� ����� �t��l� � �� � ���� � �� �Zr�� �t��l� �� �� � ��� �� �Z� ��� ��x��� �y ���� � ��� �Z����

st��l� ��� �� � ��� � �� �Zr�����

��� ����� �� �� �� �� ��� �Zr��

�t��l� �� �� � ��� � �� ���n�_�

�t��l� �� �� � ��� ��� �����

�t��l� �� �� � ��� � �� �����

��� x��� �y �� �� ��� ����� ��� �� ��

�t��l� �� �� � �� � �� �

�lu��

�t��l� �� �� �� ��� ��t��l� �� �� � �� �� ���� � �� ��� ����� �

l�u �� � ����

�t��l� � �� � �� � �����

�t��l� � �� �� �� ����y � �� ����� ���� ���

�����

� x��� �y � �� ��� ����� ����� `

�t��l� � �� �� �� �� �

_��

�t��l� � �� �� �� ���i� � ��� �

�t��l� � �� � �� � �� ���{

�t��l� � �� ��� ��� ���l

�t��l� � �� � ��� � ��� ���� � �

�t��l� � �� ������ ����� �s����

�t��l� � �� � ��� � ��� ������� � � � �

�t��l� � �� � �� � ��� �~n � ������� °

���y��st��l����� � � �� � �� � ��� ��t��l� � �� � �� � ��� �

�� � ��

�t��l� � �� � ��� � ��� �

��l���

�t��l� �� �� � ��� � �� �

�ots��� ����� ������ ���

Page 4: Fluid Fuel Reactors - Chapter 22

���

�������������������

[���� � ��

un��r�t����roup�����in����� ���s���n����s��n��y��x�minin��t����olumn�������yo� � non��o��t��s��nu�li��s�is���v�ry�import�nt�poison���omp�r��wit��x�non��n��s�m�rium �

�rom�t�����t���iv�n�in�t��s��t��l�s��it�is�possi�l��to���l�ul�t��t���poisonl�v�l�in��n�������s����un�tion�o��tim��o��op�r�tion ����si��s�t������r���t�risti�s�o��t����ission�pro�u�ts�t��ms�lv�s��t���poison�l�v�l�is���p�n��ntm�inly�on�t����or���u�l�volum���t���tot�l��u�l�syst�m�volum����n��t���v�r�����or���lux���n��i���������t���poison�l�v�l�is��iv�n��s����un�tion�o���ys�o��op�r�tion��or���������w������r���r�n�����si�n�[�]�wit������ppm���� in��i���t�is��ssum���t��t�t���vol�til��poisons���������n����r�mov��in���st���y�st�t��op�r�tion��n��t���poisonin��l�v�l�k�pt�to��� ������ot��rtwo��l�ss�s��o���ours���st���ily�in�r��s�����s���on�t����ssumption�o��no���mi��l�pro��ssin��o��t����or� ����t�r�����rt�in�poisonin��l�v�l�is�r�������t����ontinuous����mi��l�pro��ssin��will�s�rv��to�k��p�t���poisonin���t���onst�nt�v�lu�����is�l�v�l�must������os�n��y�����r��ul���onomi��optimiz��tion�pro���ur� �

�i�ur�������s�ows�t��t�w�il��t��������roup�is�t���most�import�nt���s�sumin��t��t�t���vol�til�s���n����r�mov����s���sir����t��������roup��o�s�r��u�lly����umul�t����n����t�r���out�������ys�o��op�r�tion���s����� �poisonin�������t ����n����ov�r�lon��t�rm�op�r�tion��pro��ssin��o���ll�t���roups����om�s���sir��l��i����low�poison�l�v�l�is�to����m�int�in�� �

����poisonin��in����������u�l���r���tor�is��xp��t���to�������to�����i���r�t��n�in���i� �����u�l���r���tor [���] ��p�n�in��on�t����v�r����r�si���n���tim��o��t����ission�pro�u�ts�in�t����u�l ����is�is��u��to���s�i�t�in�t���ission�pro�u�t�sp��trum�tow�r���i���r��ross�s��tion�nu�li��s �������u�mul�tiv��poisonin�������t�o��t����i���r�ur�nium�isotop�s�is��lso�sli��tly�i���r��or ���� �

�n��onn��tion�wit��t�is�l�st�point��t����i���r�isotop�s�o��ur�nium��r���u�lly��uil��up�t�rou��out�t���op�r�tion�o��t���r���tor ���n�t�����l�ul�tionsus���in�t���r���r�n�����si�n�o�����pt�r�����n��in���W�� [�]� t���poison�in�������t�o��t����i���r�ur�nium�isotop�s���s����n��ssum����s�����or��ti��� �u�l���in���t��s���i���r�isotop�s��r�����mi��lly�t���s�m���s�t����u�l�no�provision���n����m�����or������mi��l�s�p�r�tion��rom�t�� ���� � ����r��u�l��uil�up�o��t����i���r�ur�nium�isotop��poisons���n���tu�lly���tol�r�t���ov�r���num��r�o��y��rs����or�����omin��import�nt�in�t�����o�nomi�s�o��t���r���tor�op�r�tion���s�is�s�own�in����pt�r��� �

�n��ll�t����or��oin���is�ussions��it�is��ssum���t��t��orrosion�pro�u�ts�ontri�ut� v�ry littl��to�t���poisonin��in�t���r���tor ���ow�v�r��t�is�m�ynot����so���s�w�s���s�ri����in����pt�rs�����n������t����orrosion�r�t��o��t���ont�inin��m�t�ls��y�t����ismut���u�l�is�r�t��r��i�� ���orrosion�pro�u�tssu����s�iron��n����romium��t����on��ntr�tion�o������ppm�in��ismut��woul��ontri�ut����poisonin�������t�o����out���� � �ow�v�r��t���s�m��pro��ss�sw�i���r�mov��t��������n������will��lso�r�mov���ll�t����orrosion�pro�u�ts �

Page 5: Fluid Fuel Reactors - Chapter 22

����]

Q�

��

��

�������������������������������� ���

���

~~

������ssum���

_

�����

���������������

���

���

���

����

����

����

����

����

�����im��o���p�r�tion����ys

��� ������ � �oison�l�v�l���t�r�st�rtup�vs ��tim��o��op�r�tion��or��ll��ission�pro�u�ts ��or���u�l�volum���������t � �

���� � ���������������������������������[��]

���������non��n��io�in��r�mov�l���or������poisonin��l�v�l���ssumin�� o������sor����on��or���sor�����y��t����r�p�it��mo��r�tor��t����on��n�tr�t�ilnr�o��� �����r������ �n��tot�l����in�t����u�l��r����l�ul�t���to����� ����n��� ����pp���r�sp��tiv�ly ���omp�r���wit��t���������r��� ��� � t����om�in��p�i uiu�������t�o���ll�t���ot��r�����s�is�n��li�i�l���so�t��t�t���pro�l�mo������� � r�mov�l�is�r��lly�on��o���� ��� r�mov�l ���om��typi��l�st�tisti�s�ontll������s �r��summ�riz���in����l� ���� � ���s���i�ur�s��r����s���on�t�r��� uu�ptiun ����t��t�����uil�up�on�t����r�p�it��is�n��li�i�l�������t��tm��_li_ri�l�~ �mounts�o���r��n�����r��vol�tiliz���wit��t�������s���n������t��tlir ��n i������v��t���s�m��r�mov�l����r��t�risti�s �

����_�rti� •l ������ ���it�w�s�s�own�t��t�t�����tu�l�solu�ility�o��x�non�inl�l � �nt���m�y�w�ll����in�t���pp��r�n�� �����ill�n���l�ul�t���t���solu�ility

��� ���m�r��t����mount�o��x�non���n�r�t���is�pro���ly�l�r��r�t��n�itsili�� in }� lismut���it�is�n���ss�ry�to���t�rmin��t�������vior�o��t�����si�� iun�to�t���sur����s�o��t���r���tor��or���n���u�l��on�uits���s�it�will

�� �tron��t�n��n�y�to��s��p���rom�solution �~i�l�� t���x�non�is�t�������y���u��t�r�o� ���� � it�is��orn�not�only�in�t��

�� •„ ~�[��r �or���ut�t�rou��out�t����u�l�syst�m�w��r�v�r ���� is�pr�s�nt ��}��r�i�lr��t������mi��l��n��kin�ti������vior�o�����its�����y�pr��ursor��is__ �_p�n�t��it � ��������� r�mov�l�pro�l�m�mi��t����solv����y���sorp�t � � � �� o��� � ���� � �ow�v�r��it�is��oun��t��t�t�� � �� ��� ����ys�so�r�pi�ly�t��t

��t���� o��t�� ���� woul����v��to����r�mov���wit��t�������s�in

Page 6: Fluid Fuel Reactors - Chapter 22

���

�������� ����������

[���� � ��

����� �������������� �� ����s ����� ���������� ��

�� ������� ���������������������w�������������ppm����� � ����tons�o���i

����on��ntr�tions��pp������r

� ������������r��� ���

� ��������ot�l���

���������ot�l�����s

�� ��

�����mov�l�r�t�s������y�����r �� ������������r���� �� �� �������ot�l��� ��� �������ot�l�����s

��� ��

�����r���nt���y�w�i��t��tot�l��ission�pro�u�ts��� ��

����v�r�����tomi��w�i��t�o������s ��� ��

�����t��o��r��i�nt��n�r�y�r�l��s���kw��

���

or��r�to�si�ni�i��ntly�r��u���t����mount�o���� ��� �orm�� ����is�is�pro���lytoo�mu���to�����op����or ���xp�rim�nt�l�r�sults�in�i��t��t��t�su�����l�r���r��tion�o��t�������nnot����vol�tiliz����rom����i��u�l �����rmo�yn�mi��n�lysis�in�i��t�s�t��t�t�������or�t���most�p�rt��s�oul��r���t�wit��t�������r���s���n������ission�pro�u�ts�to��orm�monoio�i��s�wit����out ��� o��t�����oin��to��s� �

���s���lk�li��n���lk�lin����rt��io�i��s�woul��pr�sum��ly���v��low�solu��iliti�s�in��i��n����s���r�sult����v����t�n��n�y�to�l��v��t������i��u�l��n��oll��t�on�unw�tt���soli��sur����s �����s��io�i��s��lso�tr�ns��r����vily�tot���s�lt�in�t�������r�mov�l�pro��ss���ut�t���r�t��o��pro��ssin��woul����too�slow�to��xtr��t�si�ni�i��nt�qu�ntiti�s�o� ���� �n���in����t��most�o��t��ot��r�io�in��nu�li��s����us�t��r���pp��r�to����two�pr��omin�nt�mo��s�y�w�i�������p�rts��rom�t����u�l ��p�ysi��l��xpulsion�in�t����orm�o��io�i��s�n��r��io��tiv������y �

���������non��n��io�in����sorption�on��r�p�it���n� st��l � �r�p�it��isnot�w�t��y�t����u�l ��mor�ov�r��it���s���voi��volum��o���lmost�������l�r��ly�ompos���o��int�r�onn��t�����lls�����s�����ts�su���st�t���possi�ility�o�����uil�up�in��n�������or� �

�����tor�in�t�is�pro�l�m�is�t�������vior�o��io�in��in�t���������u�l �����io�in��m�y��orm�r�t��r�insolu�l��io�i��s��t��n���sor��on�unw�tt��sur����s���n��t��r������y�to��� ���ot��kin�ti���n��t��rmo�yn�mi���n�lys�sin�i��t��t��t�t�is�m�y������r��l�possi�ility �

Page 7: Fluid Fuel Reactors - Chapter 22

����]

��������������������������������

���

�n��������n�in�pil��loop�[�]�w�s�op�r�t����t��rook��v�n�in�w�i����issionpro�u�ts�w�r����n�r�t���in����i��u�l��w��r��t���n�tur�l����on��ntr�tionw�s�����ppm � �����on��ntr�tions�o���ission�pro�u�ts�w�r��t��r��or�s�v�r�l�or��rs�o��m��nitu�����low�t�os���or��n������ ���wo�st��l�ro�s������in ��in��i�m�t�r��n����in ��lon���w�r��susp�n����v�rti��lly�in�t�����ssp����o��t���sur���t�nk����in ����ov��t���liqui��m�t�l�l�v�l ���n��w�s��xpos���or���p�rio��o������r��n��s�ow����n�� ��� �on��ntr�tion�o��� �������� �toms��m� �t�tim��o��r�mov�l ��t���ot��r���xpos����or�����r��s�ow���� ���������toms��m � � �����orr�spon�in��� ��� �on��ntr�tion�in�t����lowin��m�t�lw�s�� �������� �toms���m � � w�i���m��ns�t��t��or��v�ry������toms�o� �� ��p�r����o���u�l�t��r��w�r��rou��ly���to�� ��� �toms��m � o���xpos���sur����in�t�����s�sp��� ������t�mp�r�tur�s�o��t���ro�s��n��liqui��m�t�l�w�r��t��s�m������ ° � �

��v�r�l�st��l�t��s�imm�rs����or��xt�n����p�rio�s�in�t����lowin��m�t�ls�ow��������on��ntr�tions�oil�t��ir�sur����s�rou��ly�����tim�s�t�os���oun�on�t���ro�s�susp�n����in�t�����s�p��s� ���or�ov�r��it�w�s��stim�t���t��tl�ss�t��n���l��t�����in�t���syst�m�w�s�in�t�� �� � ��out�����w�s��oun��ont����ont�in�r�w�lls��ont��tin��t����i��n����out ��� on�t�����s�w�lls �����t��s�w�r����or�t���most�p�rt��unw�tt����y�t����i �

����loop�����������ssin�����m��r�in�w�i���t���m�t�l��low���in���t�inl�y�r�ov�r�������l���pl�t� ����mpl�s�o����s�t�k�n��rom�t�is����m��r�s�ow�����on��ntr�tions�too�sm�ll�to�m��sur����v�n�r��io���mi��lly �

�o���t�����tt�r�un��rst�n�in��o��t�is���n�r�l�pro�l�m����two�p�rt��x�p�rim�nt�l�pro�r�m�is�un��rw�y��t���� ���n�t����irst�p�rt����psul��s��l��xp�rim�nts��r����in����rri���out�to���t�rmin��t�����tion�o��io�in���n�x�non�on��r�p�it���n��st��l���psul�s��ont�inin���_��� �u�l�����s����psul�s�ir��irr��i�t���in�t�������pil���n��t��n��x�min����or�io�in���x�non���n�r��io��tivity���ross�t���r��ius�o��t���sp��im�n ������s��on��p�rt�o��t��pro�r�m�is���kin�ti��stu�y�o��t���r�mov�l�o��io�in���n��x�non�in�����ssin��quipm�nt �

�n�pi����psul����rp�rim�nts � �n�on��s�ri�s�o���xp�rim�nts����psul�s�m����o���� �r��� �o�st��l��n���r�p�it��w�r���ill���wit� �� �ont�inin������to�����ppm�o��n�tur�l��������ppm������n������ppm�Zr ��������psul�s�w�r�����ss���un��r�v��uum��or����r��t���� °�����or����in���ill�� �����y�����t���im�nsions�� �����m������� �����m������n������m�lon� ��������psul�s�w�r�irr��i�t���in����lux�o����� �������������� �s�����wit��t������i�mixtur���roz�n��or�p�rio�s�up�to�� ��� k � ��t�r�irr��i�tion��t�����psul�s�w�r����l���t���� °��or�p�rio�s�r�n�in���rom����min�to������r �����y�w�r��t��n��ool���qui�klyto�room�t�mp�r�tur���n��s��tion���into�����isks��or�r��io���mi��l��n�lysis ������on��ntr�tions�o������� ����� �n����w�r��m��sur����t�t�����nt�r�o�������isk��n��in�����mm�rin��on�t���p�rip��ry�o��t����i ������r�sults��r�summ�riz���in����l������ �

���s���xp�rim�nts��r���xplor�tory �����y�w�r����rri���out�to���t�rmin�

Page 8: Fluid Fuel Reactors - Chapter 22

��� �������������������

����������

��������������������������������������������������������������������������

[���� � ��

rou��ly�t����xt�nt�to�w�i���io�in���n��x�non��on��ntr�t��on�int�r����s ��ow�v�r��in�spit��o��t���limit�tions�o��t����xp�rim�nts��t����ollowin���on��lusions��r��w�rr�nt�� �

W��n�t����on��ntr�tion�o��io�in����n�r�t����y��ission�r�����s���l�v�l�o���out����� to����� �toms�� �� ���psul�s�������������� �������������� t��io�in���on��ntr�t�s��t�t���int�r�������tw��n�t����i��n��t����ont�in�r�w�ll ������on��ntr�tion��t�t���int�r�����is���out������tim�s��i���r�t��n�t��t�int����ulk�o��t����i��or�t���st��l���psul�s���n����out�����tim�s��i���r�t��nt��t��or�t����r�p�it����psul�s �W��n�t����on��ntr�tion�o�����r�����s���l�v�l�o����out��� �� to��� ��

�toms����i����psul�s ���������������������������� its��on��ntr�tion�n��rt����i�st��l�int�r�����is���out��������tim�s�t��t�in�t����i ����is�r�tio��or�r�p�it������is�only ���������� � �����i���r�n�����tw��n�t���st��l��n���r�p��it����psul�s�is���li�v���to�����u��to�t������t�t��t�����i��us�s�into�t���l�tt�r ���is�p�n�tr�tion��y��ission�pro�u�t���s�s���s����n��oun��in�ot��r��xp�ri�m�nts��n���on�irm����y��utor��io�r�p�s��n��m�t�ri�l���l�n��s �

W��n�t����on��ntr�tions�o��io�in���n������r��low�r� i �� �� ��out��� ��toms����t����i���r�n��s���tw��n�int�r������n���or���on��ntr�tions��r�mu���sm�ll�r��t�ou���still�st�tisti��lly�si�ni�i��nt�����in ������ io�in�in ����� �n� ������ � �or�io�in��t����on��ntr�tion�r�tios�v�ry�sli��tly�rom�l�ss�t��n�����or ����� to������or ����� � �or����t���r�tio�is�only���out� �or ������ �n��no�si�ni�i��nt�s�p�r�tion�w�s�o�s�rv���in ����� � ���s�

��mpl�num��r

�ont�in�rm�t�ri�l

�on��ntr�tiono� ���� �

�toms����i

�on��ntr�tiono���� ���

�toms����i��it�t���urin�

�quili�r�tiontim��or� ��rip��ry �or� ��rip��ry

����� st��l ������� ��x��� �� ��x���� ��x����� �o����� ��x���� ��x����� ��x����� ��x��� �� ������ �r�p�it� ������ �� ��x��� �� ������ ��x���� � x��� �� ��x��� � ��x����� ������ ��x���� ��x��� � ��x��� � ��x���� ������ ��x���� ��x��� �� ��x��� �� �������� ������ ��x��� �� ��x����� ��x��� � ������� Y�s����� ��x����� ��x��� �� ��x��� � ��x��� � �

Page 9: Fluid Fuel Reactors - Chapter 22

����] �������������������������������� ���

��������� � �n�pil����psul���xp�rim�nt�wit��molt�n��ismut���u�l��s�owin��x�non�n��io�in���i��usion�into��r�p�it� �

low�r����r�tios��r�����in��ttri�ut���to�t���loss�o������rom�t���int�r�����tot����r�p�it� �

��mpl�s��������n��������w�r����it�t�����y�rot�tin��t��m��t����rpm�roun���n��xis�p�ssin���t�ri��t��n�l�s�t�rou���t���mi��l��o��t�����psul��w�il����in���quili�r�t����t���� °���or�����r���t�is�s��n�t��t�in�t�����s��o��t����it�t���s�mpl�s����s��r���tion�w�s�un�����t�� �ut���s�p�r�tion�w�s�ppr��i��ly�r��u��� ���ow�v�r��t����r��t��ulk�o��t�����w�s�still��oun��ont���out�r�l�y�r�o��t����i �

��si��s�t��s���xp�rim�nts���not��r�s�ri�s�w�s���rri���out�in�w�i�� t���ismut����ont�inin��ur�nium��w�s�molt�n��urin��irr��i�tion� so�t��t�t��x�non��n��io�in�����������n���to��s��p���s�soon��s��orm�� � �i�ur������is��n��x�mpl��o����typi��l��xp�rim�nt� �n�t����i�ur���t�����ntr�l���rk��r��is�t����ismut���or� � �����ri��t���n��is�t��t�p�rt�o��t����r�p�it��intow�i���x�non��n��io�in����v���i��us����t���� °� ����is���n��is���out�� ���mm ��sin���t���pi�tur��r�pr�s�nts���m��ni�i��tion�o����tim�s � �����on�itions��ort�is�p�rti�ul�r��xp�rim�nt��r���iv�n�in����l������ � ����irr��ul�riti�so�s�rv���in�t���p�oto�r�p���r��in����or��n���wit��t�����t�ro��n�ity o��r�p�it� �

�t�s�oul�����not���t��t��ission�pro�u�ts�ot��r�t��n�io�in���n� x�nonm�y�����n��possi�ly��r��involv���in�t����orm�tion�o��t����i���int�nsity

Page 10: Fluid Fuel Reactors - Chapter 22

���

�������� ����������

[��������

����� ����

��������������W���������������

�����ppm ���� in��i�������ppm����������ppm�Zr ���rr��i�t����or������ys�t����lux������� �� n���m����s��� �t����°� ���r�p�it������psul�

����� �on��ntr�tion�in��r�p�it����out������� �� �toms���o���r�p�it�

r��ions������p�n�tr�tions�in�t����r�p�it���pp��r�to�����u��to�r��io��tiv���s�s��x�lusiv�ly �

����r�sults�o���ll�t��s���xp�rim�nts�s�ow�t��t����n������on��ntr�t�v�ry����vily�on�sur����s�in��ont��t�wit��t���ti��i��u�l �����r��is��vi��n��t��t�����n��r��io��tiv����s�s�p�n�tr�t��t����r�p�it���n���r��immo�iliz��t��r�in ����is�m�y�pr�s�nt���v�ry�s�rious�pro�l�m�in�k��pin��t��������ission�pro�u�t�poisonin��to�t���low�l�v�ls�r�quir����or���onomi���r���in� �����r�port����xp�rim�nts���ow�v�r����v�����n�limit����y�t����v�il��l�n�utron��lux�o��t�������pil��to��on��ntr�tion�l�v�ls���out��������t�os��nti�ip�t���in��n�������r����r���xtr�pol�tion�o��t���pr�s�nt�r�sults�tot��������l�v�ls�is�not�justi�i����sin���it�is��on��iv��l��t��t�����us��o�s�tur�tion������ts�t����on��ntr�tions��t�t���int�r����s�m�y�not�in�r��s�proportion�t�ly ���ow�v�r��t���p�n�tr�tion�o�����in�t����r�p�it����s��on�tr�st���to�its����umul�tion��t�int�r����s��is���pot�nti�lly�s�rious�pro�l�m����us��o��t���l�r���sur����s��v�il��l��insi���t����r�p�it� �

����r�sults�o��t��s���xp�rim�nts��l��rly�in�i��t��t��t�t���r�mov�l�o��t������s�is�not���simpl������ssin��op�r�tion���n�in�r��s���r�s��r���pro�r�mis�un��r�w�y�to�l��rn�mor����out�t���r�l��s���n��mov�m�nt�o��t�������sin��ot��t���r���tor��or���n��in�t����u�l�str��ms ��W�il������ssin���quipm�nt��si�n���to����or����l�r����lui��sur������or��s��p��o��t�����s�s�will�pro���ly���t�����st�kin��o���quipm�nt��t���vol�til�s�m�y�v�ry�w�ll�n�v�r��rriv���tt�������ss�r��t��ll ���nst�����t��y�m�y�����r��to�t����r�p�it��w�lls��n��tot���st��l�w�lls � �p�r�tion�o��t���������xp�rim�nt��o ����s�oul���iv��xtr�m�ly�v�lu��l��in�orm�tion�on�t�is�p�rti�ul�r�qu�stion �

���������si�n�o� �quipm�nt��or ����r�mov�l���n t���������t����u�lwoul���low��ontinuously�t�rou���s�v�r�l�p�r�ll�l�loops�to��xt�rn�l����t�x���n��rs��or��oolin� ������ssin���quipm�nt�woul���in��ll�pro���ility����lo��t���in������o��t��s��loops���or��������w�r���tor��i���ll����t��x���n��

�����

� � �ulk

� � � ��� �toms�����o���i���� � �r�p�it� �������� �toms���o���r�p�it����� � �ulk

� ������ �� �toms���o���i

Page 11: Fluid Fuel Reactors - Chapter 22

����]

���������������������������

���

str��ms�w�r��pro��ss����ontinuously��t����r��tion�o������in�t����u�l�r��mov���p�r�p�ss�woul��only������out�� �������in���t���solu�iliti�s�o���r�n�����in��ii�in�r��s��wit��t�mp�r�tur���t�������ssin���quipm�nt�s�oul�pr���r��ly����lo��t���in�t����ol��st�p�rt�o��t���syst�m���ut�sin���t����u�l�low�t�rou���t���r���tor�is�upw�r����n��sin���t�������ss�rs�must����lo��t���t�t���top�o��t���syst�m�����us��o���y�rost�ti��pr�ssur���it�is�not�v�rypr��ti��l�to�lo��t��t��m��t�t����ol��st�point �

����m�in�o�j��tiv��woul�����to�pr�v�nt��x��ssiv���mounts�o������rom��in����sor����on��or���sor����in��t����r�p�it��mo��r�tor ���o����i�v�t�is��two��on�itions��r��n���ss�ry ���irst��t���r�l�tiv���mount�o����s�ttlin�on�t����r�p�it��must����k�pt�low���n��s��on���t�������ss�rs�must����v�ry���i�i�nt ������pro�l�m�is�not�so�mu���on��o����sor�in������rom����i�solu�tion��s�it�is�on��o���ontrollin��t������umul�tion�o�����n�����on�unw�tt��sur����s���o�minimiz�����uil�up�on�t����r�p�it���t����u�l�v�lo�ity�in�t���or��s�oul������s��i����s�pr��ti��l��n��t��r��s�oul�����soli��sur����slo��t���som�w��r����tw��n�t����or���n��t�������ss�rs�to��oll��t�� �

�n�t�����sis�o��pr�s�nt�knowl������t�������ss�rs�s�oul�����so���si�n��t��t���l�r���int�r���i�l��r���is�provi�����n��t��t�t���liqui��m�t�l�sur����is��s�tur�ul�nt��s�possi�l������or�ti��lly��������ss�r�s�oul��work�wit���oo����i�i�n�y ����t��or�ti��l��n�lysis��y����ill�n����������s�ow���t��tx�non���s���tr�m�n�ous�t�n��n�y�to��on��ntr�t��on�liqui���ismut��sur�����s���or���sp��ri��l�volum���t���num��r�o��x�non��toms�on�t���sur����w�s��stim�t���to������out��� � tim�s�t���num��r��issolv���in��ismut���t���� °� ���t���� °��t�is�r�tio���m���los��to���� �

��si�v��pl�t���olumn��in�w�i���t����u�l���s��n�s�in��in��str��ms��woul����su���������ss�r ���t�is���lt�t��t�sp�r�in��o���n�in�rt���s�into�t����u�l�isnot�n���ss�ry�to�promot����s���sorption��sin������is�so�insolu�l� ���ow�v�r���p�n�in��on�t�����s�pr�ssur��in�t�������ss�r��t���us��o���n�in�rt���rri�r���sm�y������sir��l� ���������lu�nt��ission���s�s�woul������oll��t���in�r��ri��r��t������r�o�l����s �

���� � ���������������������������

�n�pro��ssin��t���molt�n��ismut���or�t���r�mov�l�o���ission�pro�u�tpoisons��t���i���l�pro��ss�woul�������pyrom�t�llur�i��l�on��op�r�tin���tsu�st�nti�lly�t���s�m��t�mp�r�tur���s�t����u�l ���urt��rmor���t�is�pro��sss�oul���it��r�l��v��t���ur�nium��u�l�in�t����ismut��or�tr��t�it�in�su����m�nn�r�t��t�it�is�r�l�tiv�ly���sy�to�r����r���it��s���m�t�l�into�t����ismut�str��m��or�r�us� �����������t�us�o���rs��n��x��ll�nt�opportunity��or�t���ppli��tion�o��pyrom�t�llur�i��l����mi��l�r�pro��ssin��m�t�o�s ���rom��pro���ur�l�point�o��vi�w��su���m�t�o�s�s�oul��in��r�ntly��������p�r�t��npr�s�ntly�known��qu�ous�pro��ssin��m�t�o�s ���t�will����n���ss�ry���ow�v�r�

Page 12: Fluid Fuel Reactors - Chapter 22

���

�������������������

[���� � ��

to��w�it��n���onomi���omp�rison�o��t����qu�ous��n��pyrom�t�llur�i��lpro��ss�s����or��on��is��in�lly���os�n��or�us��wit���n����� �

�ow�v�r��sin���t��������o���rs�su����n��x��ll�nt�opportunity��or�t���ppli��tion�o������p�pyrom�t�llur�i��l�pro��ssin���t�is�p�t����s����n�xplor���quit���xt�nsiv�ly ���n�t�is�s��tion����us�����lori���s�lt�pro��ss�or�t���r�mov�l�o���ission�poisons�is���s�ri��� ���n��ollowin��s��tions���luori���vol�tility�pro��ss��n����no�l���ission�pro�u�t�r�mov�l�pro��ss��r���s�ri��� �

��������quili�rium��istri�ution � ���mistry � ���������roup��onsists�o�t���l�nt��ni��s��n��t����l�m�nts�in��roups�����������n�������o��t�����rio�i����l���Wit�in�t�is��roup�t���l�nt��ni��s����ount��or���out�����o��t��tot�l�poisonin�������t�o��t��������l�m�nts ���n�t�����s��o����typi��l������wr���tor�[�]�t����on��ntr�tion�o�������l�m�nts�in�t����ismut���mounts�to��out����ppm ���o�r��u���t�is��on��ntr�tion�to�����pt��l��l�v�ls����pro��ss��s����n���v�lop���w��r��y�t��������l�m�nts��r��oxi�iz����y��n��t��n�xtr��t���into����us���s�lt �

�ollowin��t���ori�in�l�su���stion��y�Wins����t��t��ission�pro�u�tsmi��t�����xtr��t��l���rom���liqui�����i��u�l��y�molt�n�s�lts�in���m�nn�rsimil�r�to�solv�nt��xtr��tion���xp�rim�nts�w�r���on�u�t����y���r�is�usin�t����i��������ut��ti���n��l�nt��ni����ismut���lloys [�] � ���t���m����n�ism�w�s�in�����on��o��liqui��liqui���xtr��tion��t��n�t���l�nt��ni����istri�u�tion�s�oul���ollow���simpl���istri�ution�l�w��n���s�su������in��p�n��nt�o�tot�l��on��ntr�tion ���xp�rim�nt�lly��t�is�w�s�not�t�����s����n��it�w�ssu�s�qu�ntly�s�own��y�Wisw�ll�[���] �n��l�t�r�in��p�n��ntly��y��u�i���iotti�[�]�t��t�t���r�sults��oul������xpl�in����y��ssumin��t��t������mi��lr���tion�����o��urr����s��ollows �

��i��s�lo ������i� ~ ��������it������i � ��� � ������

�rom�t����r����n�r�i�s�o���orm�tion�o��t�����li��s�involv�������l�������w��m�y���l�ul�t���������������k��l��or��q � ������ � �rom�t�is��n��t��r�l�tions�ip ��°������ �n ��q� t����quili�rium��onst�nt� ��q is��oun�to����� ���������� � ��viously��t����quili�rium�will�����ispl�������r�to�t��l��t���ow�v�r��i��w���ssum���n�initi�l�����on��ntr�tion�in�t����ismut��qu�l�to����ppm���qu�l�volum�s�o���ut��ti��������onsi��r�����r���s�in�rt��n���ismut����n��t��t���tiviti�s��r���qu�l�to�mol���r��tions��t��n�t���r�tioo��mol�s�o��l�nt��num�in�t���s�lt�to�mol�s�o��l�nt��num�in�t����ismut���t�quili�rium�will����������ss�nti�lly��t��r��or����ll�t���l�nt��num�will���tr�ns��rr���to�t���s�lt�p��s� �

�n�t���ot��r���n����or�t����n�lo�ous�r���tion�wit��ur�nium �

��i�������±����������i

������

Page 13: Fluid Fuel Reactors - Chapter 22

����]

����� �������� ���� �������

���

����� ����

����� ������� ������� �� ���°� [��]

t���st�n��r���r����n�r�y����n���is ��� �� k��l���n����q ������������� ��t��quili�rium���ssumin��t���initi�l�ur�nium��on��ntr�tion�in�t����is�inut���������ppm��t���r�tio�o��t���mol���r��tion�o����in�s�lt�to�t���mol��r��tion�o����in��i�will�����qu�l�to � ��������� � ��us��in�prin�ipl�����s�l���tiv��oxi��tion�o��t���l�nt��ni��s�m�y�������i�v���in�t���pr�s�n���o�ur�nium � ����ours���t����ssumption�t��t���tiviti�s��r���qu�l�to�mol��r��tions�is�only��n��pproxim�tion �

��rn�ry�s�lt � �s����ons�qu�n���o��t��s��r���tions��lit�ium�m�t�l��uil�sup�in�t����ismut��p��s���n���in�vi�w�o��its��i���t��rm�l�n�utron��rosss��tion��r�pl���m�nt�o��t���l�nt��ni����y�lit�ium�o���rs�no���v�nt����int�rms�o��n�utron���onomy �

���r��or���not��r�low�m�ltin��s�lt��t���t�rn�ry��ut��ti��o����������mol� r r �� ������������n�����l���� � � �������� °���w�s�inv�sti��t�� ��n�t�is�syst�m��t����r����n�r�y�o���orm�tion�o��������is�int�rm��i�t���tw��n�t�os��o��t���l�nt��ni�����lori��s�on�on����n���n��ur�niumtri��lori���on�t���ot��r��n����s�tis���tory���lt�ou���not��ompl�t���s�p�r��tion�s�oul��������i�v�� ����urt��rmor���t���low�n�utron��ross�s��tion�o����is�mor����vor��l��t��n�t��t�o��lit�ium���n����low��on��ntr�tion�o����in�t����u�l������ppm���pp��rs�to����n���ss�ry�in�or��r�to�minimiz���or�rosion��n��m�ss�tr�ns��r�in�t���st��l��quipm�nt ������m��n�sium��on���ntr�tion�in�t����ismut��will�t��r��or���ontrol�t����xt�nt�o��t���r���tion �

�����st��ility�o�����l��n������is�so�mu����r��t�r�t��n�t��t�o��������t��t�t��ir�ontri�ution�to�t���oxi�izin��pot�nti�l�o��t���s�lt�m�y����n��l��t�� ���ow�v�r��t��y�o��x�rt��n�in�lu�n���upon�t�����tivity��o���i�i�nt�o������ � �

�ompoun� �r����n�r�y�o���orm�tion���k��l��tom���

��� �� ���m��� �� ���i�� �� ������l �� ������ � �� ������� �� ������� �� ������� �� ������ �� ��

Page 14: Fluid Fuel Reactors - Chapter 22

���

�������������������

[���� � ��

�������s�lt��������� �� ± �������s�lt� ����������

��°���������k��l�������

�������s�lt������ ���� ��__�� ������s�lt���������i��

�ut�will�not�in�lu�n���t������r���o��s�p�r�tion�w�i���m�y�������i�v�� ����rmo�yn�mi�s�o������tr�ns��r��n���istri�ution���t� � �����quili�rium

�onst�nt��or�r���tion ������� in�w�i���l�nt��num�is�t�k�n��s���in��r�pr��s�nt�tiv��o��l�nt��ni��s�in�t������oxi��tion�st�t���is��iv�n��y

������� ������� �������������l z

�xpr�ss���in�t�rms�o��mol���r��tions���q������������om�s

��������� � �������� � � ����� ������ �� ���� ���l� ����� � ������z� �

��������� ���k��l�������

������

������

�n�t�����ov�������t��rmo�yn�mi����tivity������mol���r��tion���n�����n���°° �r����tivity��o���i�i�nts � ��°� is�t���limitin����tivity��o���i�i�nt��t�in�init��ilution��w�i���is��ssum���to����in��p�n��nt�o���on��ntr�tion��t�t���on��ntr�tions��n�ount�r���in�t�is�inv�sti��tion ���t�is��quiv�l�nt�to�t����nry�s�l�w��onst�nt [��] �

�olv����or�t����xp�rim�nt�lly���t�ismin��l��qu�ntity����� �� ���� � � �q �����������om�s

w��r�

������ �_ ���q� �����z������� `�� � ���

�����l��� � ����� ��� �� ���� � �����lz� l

�n�lo��rit�mi���orm���������m�y����writt�n

lo� ������� _ � � lo� � nl� � lo� ��q�����i���

���������

Z

��

w��r�upon����plot�o��lo������������ v�rsus�lo� �s� � s�oul��r�sult�in��str�i��t�lin��o��slop�������� � �i�ur� �����is���plot��or�most�o��t�������ur�nium���n��zir�onium���s���on�t�����st��xp�rim�nt�l���t� ���n�t����s��o������t�����st�lin����s���slop��o������ ���rom�t���position�o��t���lin��t����onst�nt�t�rm�o���q ���������m�y������l�ul�t����y

������

Page 15: Fluid Fuel Reactors - Chapter 22

��� �]

���������������������������

���

����

���

���

����� ��

��

����

°��

� ��

��

� ��

����

�m����olts�vs�Zn�Zn��� � t� � ���� ���

�����

o__�����

� �����

�������������in��i��ppm

���

��� ������ � �istri�ution�o��solut�s��tw��n �����������������n���i��� �

��q��������� �����onst�nt� ��lo��

�� ���������

���xp�rim�rlt�l�v�lu�s�o��t��s���onst�nts��r���iv�n�in����l� ���� ��nnp�rison�o��t��ory��n���xp�rim�nt � �n�or��r�to��omp�r��t��ory�wit�

�xp�rim�nt� ��q � ����l �� �n��t�����tivity��o���i�i�nts�o��t���p�rtin�nt�~u���t�n��s�in������p��s��must����known � ��q is���sily���l�ul�t����romt�� ���� �or�t����ppropri�t��r���tion��y�m��ns�o��t���r�l�tion���� ��� ������n � �q � ������ m�y�����onsi��r����ss�nti�lly��onst�nt��n���qu�lto � � �i ��sin���������is�pr�s�nt�in�t���s�lt�p��s��in�l�r����x��ss�ov�r�t���ot��rr���t�nts��n��its��on��ntr�tion����n��s�only�v�ry�sli��tly��urin��t��r���tion ���n��x��t���l�ul�tion�o� ���is not�possi�l���t�t�is�tim���owin��tot���p�u�ity�o��in�orm�tion�r���r�in����tivity��o���i�i�nts�in��us���s�lts�n��in�liqui���ismut� ���ow�v�r��in�on����s���t��t�o����rium��it�is�possi�l�to���tim�t� �� �rom�m��sur�����tivity��o���i�i�nts�i��on���ssumption�is�llow�� ������ntly����u�[�����]���s�m��sur���t���p�rti�l�mol�r��r����n�r�yo��mixin�� Y�� o� m��n�sium in �ismut� �n����rium�in��ismut���y���lv�ni���ll�m�t��o�s���rom ��� � �n����� �j it�w�s�possi�l��to���l�ul�t� ���� �n���� ��t�����tivity��o���i�i�nts��t�in�init���ilution��in��ismut���t���� °� ����s��v�lu�s��r���stim�t���to��� ��� ���������� �n� � �� �����������

Page 16: Fluid Fuel Reactors - Chapter 22

����������

����������������������

����tion ����° �i�q �� ��� �ro

������������

������ �����l� �� �� � ��� x����� � ����� � ��� x ���� � x���������������� �� ����� � ����� �� �� � ��� x��� �� � ����� � ��� x ���� � x����������������� �

����� ����� �� �� � ��� x���� � ����� � ��� x����� � x�������m�������� � ~��r�� � ������ �� �� � ��� x ���� � ����� � ��� x��� �� � x����������������� ±����� � ����� ��� �� � ��� x�����

Page 17: Fluid Fuel Reactors - Chapter 22

����]

����� �������� ���� �������

���

����l������� ����il�[��]��y�simil�r���lv�ni����ll�t���niqu�s����s�m��s�ur���t�����tivity��o���i�i�nt�o�����l��in�t���t�rn�ry�s�lt��ut��ti����� �������������t����° ��������st�v�lu��to���t��is ������ �����������itis��ssum���t��t ���������� �� in�t���t�rn�ry�s�lt���n��t�is�v�lu���pp��rsr��son��l����t��n �r �or���rium�is��iv�n��y

��� ������ ������j � ���������������� �� x����� ���������������`

�������������o ���� ��

�����xp�rim�nt�l�v�lu��o� �t� � ���������� l���s�to���v�lu��o�������� ����or ����l� • ������r��m�nt�is��onsi��r���s�tis���tory��in�vi�w�o��t����x�pon�nti�l����r��t�r�o��t����qu�tions��n��t���un��rt�inti�s�in�t����v�il��l���t� �

�or��x�mpl���t����ntir���i���r�n�����tw��n�t����xp�rim�nt�l�v�lu���n���l�ul�t���v�lu��o� �� m�y ���r��on�il���i��on���ssum�s��n��rror�o�� ���k��l����tom����in�t������o���orm�tion�o������� ���u����n��rror�is�w�llwit�in�t���limits�wit��w�i���t���st�n��r���r����n�r�i�s�o���orm�tion��r�known��t�t��s��t�mp�r�tur�s �������stim�t�����tivity��o���i�i�nts�o�m�t�ls�in��ismut��m�y��lso����in��rror��y��s�mu����s������tor�o����to�� �

�����xp�rim�nt�l�v�lu�s�o��t����onst�nt �� � �n����������l�������m�y����us���to���l�ul�t��t�����tivity��o���i�i�nts�o��l�nt��num��n�n�o�ymium�in�t����ismut��i��it�is��ssum�����s�in�t�����s��o����rium��t��t��i��� � � � ���l����� �� � ����v�lu�s�so�o�t�in��� ��� ����������� �n� �������������� � �r��quit��low���n���r��in���n�r�l���r��m�nt�wit��t��m��sur����°�� �

�n�t�����s��o��s�m�rium���m����is�t��rmo�yn�mi��lly�mor��st��l�t��n��m�� � �y������k��l��tom�o���l��t���� °����n����n���t����quili�riumr���tion�is

�m�������������s�lt��±��m����s�lt��������i� �

�n���m�nn�r��n�lo�ous�to�t���tr��tm�nt�o��t���triv�l�nt�l�nt��ni��s��w�o�t�in

lo� �sm�i� ��� lo� ��� � ���

���������m

w��r�

����lo� ��q ������

�n��r

�� � ���m�������� ��m�����l�

�������

Page 18: Fluid Fuel Reactors - Chapter 22

���

�������������������

[���� � ��

����������

�������Y���������������������������������

�qu�tion���������pr��i�ts�t��t���plot�o��lo���sm�iz��sm�v�rsus�lo� ���s�oul��yi�l����str�i��t�lin��o��slop���� �������urv��is�s�own�in��i� �������n��t���lin��is��r�wn�wit����slop��o���� ����is�lin��yi�l�s�t���v�lu��o�����iv�n�in����l������ ��Wit��t����ssumption�t��t �sm�iz �������t����stim�t����tivity��o���i�i�nt��t�in�init���ilution�o��s�m�rium�in��ismut��is� sm ��������� � � �

����v�li�ity�o���q ���������is���p�n��nt�upon�t����ssumption�t��t�si��r���tions��su����s�t���oxi��tion�o���ismut���y�t���s�lt���r��n��li�i�l� ��in��������or�t��s��r���tions��r��l�r���positiv��num��rs��it�is�r��son��l�to��onsi��r��ismut���s�in�rt�in�t�is�r�sp��t ���ismut���o���ours���int�r��tswit��t���l�nt��ni��s��n��m��n�sium�v�ry�stron�ly���ut�t�is�is�t�k�n�into���ount��y�t���us��o����tivity��o���i�i�nts �

�t�is��lso��ssum���t��t�t���r���tions

�o�not��ontri�ut��si�ni�i��ntly�to�t���tr�ns��r�o��l�nt��ni��s�to�t���s�ltp��s���in�vi�w�o��t���l�r���positiv���r����n�r�y����n�� ����is��pproxim�tionw�s�����k����xp�rim�nt�lly��y���t�rminin��t����on��ntr�tions�o������n���in�t����ismut��p��s����t�r��n��quili�r�tion��xp�rim�nt ���o���t��t��l��mounts�o���lk�li�m�t�ls�w�r���oun��in�t����ismut� � ��is�r�sult��lsoin�i��t�s�t��t�s�lt�solu�ility�in��ismut��is�n��li�i�ly�low ���n�lysis�o��t��s�lt�p��s���or��ismut��yi�l����low���rr�ti��r�sults��possi�ly��u��to�t���sli��tsolu�ility�o���ismut��in�������l�w�i���o��urr����urin��t����qu�ouss�p�r�tion�o��s�lt��n��m�t�lli��p��s�s ���t�is��i��ly�impro���l��t��t��ismut�woul�����solu�l��in���s�lt�o��t�is�typ� �

�yst�m ��mp�r�tur�� °� ��

����i ��� � � �� ���

����� ��� �����������i ��� ��x������i��i ��� ��x���������i ��� � �� � �� ��Zr��i ��� � ������

����������

������������ ��°���������k��l�

��������� ����� ����������� ��°���������k��l�

Page 19: Fluid Fuel Reactors - Chapter 22

����]

����� �������� ���� �������

���

�not��r��ssumption�m����in�t�is��n�lysis�involv�s�t���r�v�rsi�ility�o�t���oxi��tion�o��t���l�nt��ni��s��y����l � � ��is�point�w�s�����k����y�quili�r�tin����s�ri�s�o������i��lloys�wit����s�lt��ut��ti���ont�inin������ ��� � �����istri�ution���t��o����rium��s����un�tion�o������on��ntr�tionin�t����ismut����riv����rom�t���r��u�tion�o���������y����s�ows�t��r���tion�is�r�v�rsi�l��wit�in��n��xp�rim�nt�l��rror�o����� [��] �

�n�lu����in��i� ��������r������istri�ution���t��o�t�in���in�t���pr�s�n��o������w�o�ur�nium��n��� ����w�o�zir�onium�in�t����ismut� ���Zir�oniumwill�norm�lly����pr�s�nt�in�t���������u�l��s����orrosion�in�i�itor ��Wit�in�t�is��on��ntr�tion�r�n����zir�onium��n��ur�nium��o�not������tt�������istri�ution �

��t���or�pro��ss���si�n � �t�will����not����rom�t���r�l�tiv��positions�o�t���lin�s�o���i� �������t��t�it�is�not�possi�l��to��ssum�� ��priori� t��t�t��or��r�o��t���l�nt��ni����istri�utions�will�����ir��tly�pr��i�t��l���rom��r���n�r�y�o���orm�tion���t����or��x�mpl����rom����l�������t���or��r�o����r��sin��st��ility�o��t�����lori��s�is��m�����������n������w��r��s��t�onst�nt��n��t����xp�rim�nt�l�or��r�is������m�������n���� �������i���r��n���in�or��r�is��pp�r�ntly��u��to�t���l�r���v�ri�tion�o��t�����tivity��o���i��i�nts�o��t���l�nt��ni��s�in��ismut� �

����r�sults�o��t���l�nt��ni����istri�ution��xp�rim�nts���v��provi�������sis��or�t�����si�n�o�����ount�r�urr�nt��s�lt�m�t�l��xtr��tion�pro��ss [�] ���sults�o��ur�nium��istri�ution�stu�i�s�in�i��t��t��t�in�sm�ll�s��l���xp�r�im�nts����s�tis���tory�s�p�r�tion�o��l�nt��ni��s��rom�ur�nium�m�y������i�v���in���sin�l���quili�rium��ont��tin��st��� �������xp�rim�nt�l�v�lu�o��t����istri�ution��o���i�i�nt��� s��w�s��oun��to����o��t���or��r�o�����to����w��r����� is����in����s

������������

�u�� ���u�i

�ultist�����xtr��tion�s�oul���nsur�����i�i�nt�r�mov�l�o��t����ission�pro�u�tpoisons��rom�t����ismut���u�l�str��m �

��������ilot�pl�nt��quili�rium �xp�rim�nts � ��pilot�pl�nt��quili�riumpro�r�m�is�un��r�w�y��t�����to�inv�sti��t��t���s�lt��ismut���u�l��quili��ri��on���l�r��r�s��l��un��r��on�itions�mor���los�ly�simul�tin��t�os��in��n��tu�l�pl�nt �������ont��tin��v�ss�ls��m����o������st�inl�ss�st��l����v�����p��ity�o����out���lit�rs�����y���n�����itt���wit��lin�rs�o��ot��r�m�t�lsill�or��r�to�stu�y�t��������t�o��sur����s��n���orrosion ��������ont��t�r�is�quipp���wit���onn��tions�t�rou���w�i���m�t�ri�ls���n�����������n��r��mov���wit�out���mittin���ir����si��tport����s��n��v��uum��onn��tions����t�rs���n��t��rmo�oupl�s���iqui��s�lt��n��m�t�l�p��s�s��r���quili�r�t��in qu�ntiti�s l�r����nou���to��llow�multipl���n�lys�s��so�t��t�t��������t�o�

Page 20: Fluid Fuel Reactors - Chapter 22

���

������������������� ���� � ��

���n��s�in��on�itions���n�����ir��tly���t�rmin����y����or���n����t�r��n�l�ys�s�on���sin�l��syst�m �

����most�si�ni�i��nt�r�sults�o��t�is�pilot�pl�nt�pro�r�m��r��t�os���rom�xp�rim�nts��or�w�i����n��pp�r�tus�o��l�r�����p��ity��lon���oul��s�rv� ����s���r��stu�i�s�o��t���st��ility�o��t���solutions��or�lon��p�rio�s��n��o�t������n��s�in��quili�rium��istri�ution�r�sultin���rom����ition�o��v�riousr����nts ���n���n�r�l��t����istri�ution��o���i�i�nts�o�t�in���in�t�is��quip�m�nt��on�irm�t�os���oun��in�t���sm�ll�s��l��work ���ow�v�r��t���pr��isiono��t���r�sults�is�l�ss �

�n���rryin��out��xp�rim�nts�in�t��s���quili�rium�v�ss�ls����st��ility�su���i�i�nt��or�most�pr��ti��l�purpos�s���n�������i�v�����iv�n�t���ri��t�op�r�t�in���on�itions���ut�t��r���r��still�unsolv���pro�l�ms ����solution�o���i��������r�r����rt����n��Zr���n����k�pt��t���� °��un��r���lium�in���st�inl�ss�st��l�v�ss�l�in���init�ly�wit�out����n���o���omposition �����t��n���qu�ntityo��pr�tr��t���s�lt��is�������to�t���syst�m����si�ni�i��nt��rop�o��urs�in�t�����on��ntr�tion�in�t���m�t�l� � �� �� �rom������to�����ppm���om�����pp��rsin�t���s�lt�p��s����ut�not�in��n��mount��quiv�l�nt�to�t���loss��rom�t��m�t�l�����r���t�r��t������on��ntr�tion�r�m�ins��onst�nt��ut�t������int���m�t�l�su���rs���slow����lin���losin����tw��n����n�����ppm�p�r���y��s�its��on��ntr�tion����r��s�s��t����istri�ution�o���l�m�nts�su����s�t��r�r����rt�s����n��s�in���out�t���w�y�w�i���woul�����pr��i�t����rom�t��r�sults�o��t����r�m�s��l���xp�rim�nts ��������r�m�ins�n��rly��onst�ntunl�ss�t������is��llow���to��rop���low���out����ppm��in�w�i�����s������ins�to�tr�ns��r�to�t���s�lt �

�rom�som��o��t��s��syst�ms���soli��m�t�ri�l���s����n�r��ov�r���w�i���iv�s�t���x�r�y�p�tt�rn�o��ur�nium�nitri�����n��it�is�possi�l��t��t�nitro��n�rom�t����ont�in�r�w�lls�is�som��ow�involv���in�t���myst�rious�����vioro�����n���� ���in���v�ry�sm�ll�qu�ntiti�s�o��t���v�rious�m�t�ri�ls��r��in�volv���in�t��s��r���tions��it�is�quit��possi�l��t��t�soli��sur�������sorption�����ts��r���lso�pl�yin����p�rt�in�t���inst��ility�o���omposition �

�n���s��on��s�ri�s�o���xp�rim�nts��t������n���in��quili�rium��istri�ution�rom�t������ition�o��r����nts�is���in��stu�i�� ���n�t��������xtr��tion�pro���ss����s�qu�n���o���olumns�op�r�t����t��i���r�nt�oxi��tion�pot�nti�ls�ispropos�� � �ost�o��t��s�����n��s�in��quili�rium��r���ontroll����y�t�����ition�o���i�l��or����to�t���syst�m��t��ppropri�t��points ���xp�rim�nts��v�����n��on��in�w�i���t��s��r����nts���v�����n�������to���s�lt�m�t�lsyst�m��t��quili�rium ������r�sults�o��two�su����xp�rim�nts�will�illustr�t�t�������vior�o��t��s��syst�ms ���n�t����irst���n�initi�l��quili�rium�w�s��s�t��lis����in�w�i���t���m�t�l�p��s���ont�in�������irly��i����on��ntr�tion

��olt�n�s�lt�w�i�����s����n��quili�r�t����or�m�ny���ys�wit��molt�n��i��on�t�inin���i����on��ntr�tions�o������n��� ��W��n������p��s����s�r��������onst�nt�omposition��n��t��r��is�no���in�t���s�lt��it�is�r���y��or�us� �

Page 21: Fluid Fuel Reactors - Chapter 22

����]

���������������������������

���

o�������ts��pproxim�t��v�lu���to��t��r�wit��t�os��o��t���ot��r��onstitu��nts���r���iv�n�in�t����irst�row�o�����l���������un�� ���n�vi�w�o���i��i�ulti�sin�s�mplin���n���n�lysis��t��s���i�ur�s�m�y����in��rror��y����to���� � ���qu�ntity�o���i����w�i���w�s�mor��t��n��quiv�l�nt�to��ll�t������w�st��n������ ��W��n���n�w��quili�rium��������n�r��������it�w�s��oun��t��t�ll�t�������n��mu���o��t���Zr��n�����������n�r�mov����rom�t���m�t�lp��s� ��t���s��on��row��iv�s�t����n�lyti��l��i�ur�s����t�lli�����w�s�t��n������to�r�v�rs��t���r���tion ���n��t����in�l��quili�rium�situ�tion�is��iv�n�y�t����i�ur�s�in�t���l�st�row���t���n����s��n�t��t�t�����w�s�r�stor���to�itsori�in�l��on��ntr�tion�in�t���m�t�l � �t�is�o��int�r�st�t��t�t�is�o��urr���v�n�t�ou���t����in�l�����on��ntr�tion�w�s�mu���l�ss�t��n�t���ori�in�l �t��t�is��t������istri�ution��o���i�i�nt�w�s�ins�nsitiv��to�t�������on��ntr��tion�w��n�t���l�tt�r�s�v�lu��w�s�����ppm�or�mor�����is���r��s�wit��t��l��or�tory��xp�rim�nts��is�uss���pr�viously �����ition�l��on�irm�tion�w�so�t�in���in��un����in�w�i����n��mount�o���i����w�s�������w�i���w�s�l�sst��n��quiv�l�nt�to�t����� ������r�sults��r���iv�n�in����l���������un�� ���r���w��n�t�������on��ntr�tion�w�s�low�r����rom�����to�����ppm��t������istri�ution��o���i�i�nt�in�r��s�����s�on��woul���xp��t���ut�t�����r��m�in���un���n��� �

�����������tion�r�t�s � �r�viously��t����quili�rium��or�t���s�lt�m�t�lr���tions�w�s��is�uss�� ���t�w�s�s�own�t��t�most�pro���ly�mor��t��n�on��quili�rium��ont��t�will����r�quir���to�r�mov��t������ ����is�m��ns�t��tsom��kin��o���ont��tin����tw��n�two��lowin��str��ms�will����r�quir���in

����� ����

�on��n�tr�tion�mol���

�on��ntr�tion��ppm

����lt

����t�l

Zr � ��

��lt ��t�l ��lt ��t�l ��lt ��t�l

�un ���o� �

�niti�l��quili�rium �� ��� �� ��� �� ��� �� ����t�r��i�������ition �� �� �� ��� ���� ��� �� � ����t�r�������ition �� ��� �� ��� �� ��� �� �

�un �o���

�niti�l��quili�rium �� ��� � ��� �� ��� �� ���t�r��i�� � ���ition �� ��� � � �� ��� �� �

Page 22: Fluid Fuel Reactors - Chapter 22

���

�������������������

[���� � ��

t���ov�r��ll����mi��l�pro��ssin���usin��t����us�����lori���s�lt�m�t�o� ����r��or����n��x�min�tion�o��t���r���tion�r�t�s�is�import�nt ��W��n�s�v��r�l��quili�rium��ont��tin��st���s��r��r�quir�����n��it�is���sir���to��o�t�isin����lowin���ount�r�urr�nt�syst�m��it�is�n���ss�ry��or�t���m�ss�tr�ns��rr�t�s�to������st �

�n�t�is�r���tion�t��r���r���t�l��st�t�r���st���s ��tr�nsport�o��t���r���t�ntsto�t���s�lt�m�t�l�int�r������t���r���tion�prop�r��involvin���x���n���o���l���trons���n��tr�nsport�o��t���pro�u�ts��w�y��rom�t���int�r���� ���itu�tions�r���on��iv��l��in�w�i����ny�o��t��s���oul�����r�t��limitin� ���n�inv�sti���tin��so��ompl�x���situ�tion��xp�rim�nt�lly��it�is�o�t�n�possi�l��to�or��rt�in�s�so�t��t�on��or�mor��st���s��r����st�r�l�tiv��to�t���ot��rs��t�us�p�r�mittin��t���kin�ti�s�o��t���l�tt�r�to����stu�i����lon��������or��x�mpl���t��r���tion�is�m����to��o�un��r��on�itions�w�i����r����r��rom��quili�rium�i �� �� t���r�v�rs��r���tion�pro����in��to�only���n��li�i�l���xt�nt��t���tr�ns�port�kin�ti�s�o����rt�in�sp��i�s���n�����x�lu�����rom��onsi��r�tion �

��s�ri�s�o���xp�rim�nts�o��t�is�typ��w�s���rri���out�in�w�i���� ���mm��ropso� �� �ont�inin������ppm��m� �� ��ll�t�rou�������m�o��molt�n�t�rn�ry�s�lt�ut��ti����t�t����ottom��t����rops�w�r���r�wn�o����n���n�lyz�� �����s�lt�p��s��w�s�initi�lly��r���o��r�r����rt�s���n��its�volum��w�s�����tim�st��t�o��t���tot�l��i�w�i�����ll�t�rou����so�tr�nsport�o��sp��i�s�in�t���s�ltp��s��s�oul��not����r�t��limitin� �������ont��t�tim���or�������rop�w�s��out�� ���s�� ���n�lysis�s�ow���t��t�����o��t����m�w�s��xtr��t���into�t��s�lt�����w����l�ul�t��t����mount�t��t�woul����v�����n��xtr��t�������t��r�t�����n�limit����y��i��usion�o��solut��to�t���sur�����o����sp��ri��l��rop��ssumin��r�pi��r���tion��t�t���int�r��������sm�ll�r��i�ur��r�sults ���t�m�y����on�lu����t��t�som��tur�ul�n����xists�wit�in�t����rop���ssistin��t���i��usion�pro��ss���n��t��t�t���int�r�����r���tion�is�in�������st �

�lt�ou����urt��r�r�t��stu�i�s��r��r�quir����t���r�sults��t���n��s�ow�t��t�onsi��r��l��l�titu���is��v�il��l��to�t���pro��ss��n�in��r�in���si�nin��t��ov�r��ll�pro��ss�usin��t��s���quili�rium��n��r�t����t� �����s��possi�l�����si�ns�m�y�r�n����rom�str�i��t���t���typ���ont��tin��to��ompl�t�ly��uto�m�t����ount�r�urr�nt��ont��tin� �

���� �������r�mov�l�pro��ss ���n�t���pro��ss���si�n���s�ri��� [��]� t��oxi��nt�is��i�����n��t�����rri�r�s�lt�is�t���t�rn�ry��ut��ti������l������������w�i���m�lts��t���� °����u��i�i�nt�oxi��nt�is�������to�t���s�lt�tor�mov��t��������l��vin��t�� � �or�t���most�p�rt����in� �����������orm��lori��s��w�i����r���onsi��r��ly�mor��st��l��t��n�������t���most�st��l���lori���o��� �

�quili�rium�p�rtition��o���i�i�nts��or�����Zr���n������s��un�tions�o�����on��ntr�tion���r��s�own�in��i� ������ ���or���p�rti�ul�r�����on��ntr�tion�t���r�tio�o��t�������o���i�i�nt�to�t��t�o����is����ir��t�m��sur��o���ow��i��i��ult�it�is�to����i�v�����iv�n����r���o��s�p�r�tion���tw��n�t���two�solut�s �

Page 23: Fluid Fuel Reactors - Chapter 22

����]

�������������� ���� �������

���

�i��l�s���y

�ot� ���on��ntr�tions�in���rts���r�����nl�ss��t��rwis���n�i��t��

��������� � �lows���t��or�t���r�mov�l�o�������n��Zr��ission�pro�u�ts��rom �n������u�l �

���is�on��o��t���l��st�st��l��o��t���������lori��s���ut�in�t���tr��tm�ntw�i����ollows������s�lt�m�t�l��quili�rium��o���i�i�nts��r��t�k�n�to����t��s�m���s�t��t�o������t��t�is��t��y��r���ons�rv�tiv� ������slop��o��t�������n���lin�s�in��i� �������is��� ��� si�ni�yin��triv�l�n�y�in�t���s�lt�p��s���w�il�t��t�o��t���Zr�is�s�own��s�����si�ni�yin���iv�l�n�y ������Zr�lin��is��r�wn�l�s��������us���xp�rim�nt�l�r�sults��r��still�pr�limin�ry���n��t���slop��o�� ��w�s��ssum���r�t��r�t��n���in���irmly��st��lis�����y��xp�rim�nt ���n��ortun�t�ly��t�����t���v�il��l���t�t�is�writin��w�r��o�t�in���ov�r���r�t��rs�ort�r�n���o������on��ntr�tion�����t������������n���s��r��univ�l�nt�n�������r���n���m��r���iv�l�nt���ut��ll�o��t��s��li��w�ll���ov��t������lin��n��woul���t��r��or������mor����sily��xtr��t�� �

����tot�l��n�r�y�r�l��s��p�r��ission�in�t��������is��stim�t���to����������v���or���r���tor���vin�������t�r�t��o�������w��t�is�m��ns�t��t������o� ���� woul������ission���p�r���y ���in���t�������r�pr�s�nt���out��� �� o��t���tot�l��ission�pro�u�ts��y�w�i��t��������o������s�must����r��mov���p�r���y�to�m�int�in���st���y��on��ntr�tion�in�t����u�l ����������l������ � � ����Zr��on��ntr�tion�is�k�pt��t���out�����ppm��or�purpos�s�o���or�rosion�in�i�ition���n��t���st���y�st�t��r�mov�l�r�t��o��t�is��ission�pro�u�twill�����pproxim�t�ly��������y ���t�is�int�r�stin��to�not��t��t���out����o��t����ission�pro�u�ts��n��up��s�Zr ���or���r���tor�wit�������t�r�t��o�������«� �n����tot�l��u�l�inv�ntory�o������tons�����ission�pro�u�t�Zr��on�

�xit���lt����������y

������� �� ������� �� ������m���y�Zr �� �� Zr �� ������� ��

����

���� ����� �� � � ���

� ��

��� ��� ��

�u�l��tr��m Zr ��� ���rom�����tor ������ �� ��� �� ��

�� �� �� ������������� ���y ~̂� Zr ��� ��

� ��� ��

��turn�to�����tor ����Zr

� ���� �� ��

� �� ������

����� ���� ����s���y~���

����m���y����� �� Zr����

�i������ �i� ��

� ���l����y������s���y

t

�i��� ���i���

���l�s���y��l�s���y

��������������s���y

�i�����nl�t ���lt

���������

�ro��ssin��i��tr��m

i��� �ms���y �������l�s���y

������s���y���� ���l����y

�i���������Zr��

� ��

Page 24: Fluid Fuel Reactors - Chapter 22

�������������������

[���� � ��

����� �����

������������� ������� ���������lz����� ��oups

�or��������w�r���tor���vin��������ton��i�inv�ntory��ont�inin�������ppm ����

���

��ntr�tion�o������ppm��orr�spon�s�to���������y��v�r����r�si��n���tim��int����u�l��n���iv�s���r���tor�poisonin�������t�o��sli��tly�l�ss�t��n�� ��� �

�i�ur�������is���simpli�i����lows���t�s�owin���ow�t�������m�y����r��mov����rom��n�������u�l�o������������w�r���tor �������i����on��ntr�tiono�����m�k�s�it��i��i�ult�to��xtr��t�t���������ut�t����i����on��ntr�tion�o�Zr�m�k�s�it���si�r�to��xtr��t�t��t�p�rti�ul�r��l�m�nt �������i�������on���ntr�tion�rul�s�out�t���possi�ility�o��usin�����u���r�m�t�o���n��n���ssi�t�t�s�t���us��o����stoi��iom�tri��m�t�o��in�t�������r�mov�l�st�p ���u��i��i�nt�oxi�izin�����nt��in�t�is���s���i�����is�������to�t���s�lt�to�r�mov�t���r�quir����r��tions�o�������n��Zr ���t�t���s�m��tim���most�o��t�����ill�t����u�l�is�un�voi����ly�oxi�iz�� �

��t�r���suit��l���ol�up�p�rio���t����u�l��lows��t�t���r�t��o��� �����pmt�rou����olumn����t���r�mov�l��olumn ����is��olumn���s�s�own����s��s�p�r�tiv����p��ity��quiv�l�nt�to�two��quili�rium�st���s ������s�p�r�tiv���p��ity�o��t����olumn�is�illustr�t���in��i���������w��r���on��ntr�tions�r�l�tiv���low�r�t�s���n���quili�rium�p�rtition��o���i�i�nts��r��s�own ������ottom�st����op�r�t�s�un��r�oxi�izin���on�itions��w�il��t���top�on��op�r��t�s�un��r�r��u�in���on�itions ����is��rin�s���out�r�l�tiv�ly��i����on��n�tr�tions�in�t���mi��l��o��t����olumn ������in�r��s��in�t������on��ntr�tionin�t����u�l��in�p�ssin��t�rou���t����olumn��is�to�provi���t���n���ss�ry��m�k�up��or�t���r���tor������prin�ip�l������ts�o��in�r��sin��t���num��ro��st���s�to�t�r���woul�����to�low�r�sli��tly�t�������on��ntr�tion�in�t���xit��u�l�str��m��to�in�r��s���onsi��r��ly�t���������r�tio�in�t����xit�s�lt��n��to����r��s���ppr��i��ly�t���Zr���r�tio�in�t����xit�s�lt �������irst�o�t��s���y�its�l��woul�����o��littl���ons�qu�n����t���s��on��woul�����v�ry

�roup �ypi��l��on���ntr�tions

�pproxim�t�r���tor

poisonin����

��mov�lr�t������y

W�i��t��r��tion�o�tot�l��ission�pro��u�ts�pro�u���

��� ���ppm � �� ��� � ���Zr ����ppm � �� �� � ������ ��ppm � �� � �� � ������������l�ss��o� ����ppm �� � ������ ��ppm � �� �� � ������ ���pp� � �� ��� ����

Page 25: Fluid Fuel Reactors - Chapter 22

����]

���������������������������

���

�t���������u�tion�

k��� ��� ���

�t�������xi��tion�k�����������kZr � � ���k� ���� ��

��������� � �ypi��l��on��ntr�tions�in��n�����r�mov�l��olumn�wit��two��quili��rium�st���s �

��sir��l����n��t���t�ir��woul�����un��sir��l�������l�st������t�is���tu��lly��ontrollin���w�i���m��ns�t��t���t�r���st����s�p�r�tion�is�not��s�oo���s���two�st����s�p�r�tion ���oin��in�t���ot��r��ir��tion����on��st���s�p�r�tion��iv�s�v�ry�mu���low�r��������n��Zr���r�tios�in�t����xit�s�lt�t��r��y�in�r��sin��t����i��i�ulty�o��su�s�qu�nt���r��ov�ry���ow�v�r���rt�in���v�nt���s�r�sult��rom���sin�l��st����op�r�tion��i���r�����on���ntr�tion�in�t����xit��u�l��llows���si�r��ontrol�o��t���pro��ss���n���i���rZr��on��ntr�tion�in�t����xit�s�lt�m�k�s�it���si�r�to�r�mov��t���Zr ������op�timum�num��r�o���quili�rium�st���s�pro���ly�li�s���tw��n�on���n��two �

�n��olumn����t�����in�t���s�lt�str��m��rom��olumn���is�r��ov�r����y��x�tr��tin��it�into���s��on���i�str��m ����is��olumn�op�r�t�s�un��r�t����u���rsyst�m���v�n�t�ou���t�������on��ntr�tion�in�t���m�t�l�str��m��rops���� �����r�p�r�tiv����p��ity�o��t�is��olumn�is��quiv�l�nt�to��our��quili�riumst���s���n��t���v�ri�tions�o��solut���on��ntr�tions�t�rou��out�t����olumn�r��s�own�in��i� ��������������loss�s�in�t����xit�s�lt�str��m�w�r��s�t��r��itr�rily��t�������y���or�purpos�s�o��illustr�tion ����viously��in���tu�l�pr���ti���t�is�qu�ntity�woul�������t�rmin����y���onomi���onsi��r�tions� i �� ��it�woul������t�su�����v�lu��t��t�t����ost�p�r��r�m�o��r��ov�rin���ny�����ition�l���woul�����mor��t��n�it�is�wort� ������pro��ss���si�n�o���olumn��is��ontroll����y�t������t�t��t�t����on��ntr�tion�o��Zr�in�t����xit�s�lt�str��m��s�to�������ppm��or���s�lt��low�r�t��o�������l����y��n����r���tor�wit��������w����t�r�t�� i �� �� �����o���ission�pro�u�t�Zr�must����r�mov���p�r

�u�l��nl�t ��� � ��� ���ppm��� �� �� ���ppm ����� ���� Zr � �� ���� ��� l����y l����y ���� ���

�������� �

kZr

����k� �����

�������� ���ppm�� � ��� ����� ����

��� �� �����ppmZr�� ���� �

Zr

��� � l����y l����y ���� ���� ����� ����

��� �� � ���ppm�� �� �� �� ����� ����

�nl�t���lt��tr��m��� � � ���ppm

Zr�� ��� l����y l����y Zr ��� �� �� ��

���� ����� ����

� �i � � ���

Page 26: Fluid Fuel Reactors - Chapter 22

� � �

���

��

���

�������������������

�r�nium����ov�ry��olumnwit���our��quili�rium��t���s

�on��ntr�tion�in��ismut���tr��m��ppm�olut�

�nl�t

�utl�t

��� � �� ����

���

��Zr

����

���

��������������

��

��

��

��

�������

���

���

����r�nium��on��ntr�tion�in���lt��ppm

��������� � �r�nium�r��ov�ry��olumn�wit���our��quili�rium�st���s �

��y��W��n�t���Zr��on��ntr�tion�in�t����xit�s�lt�str��m�is��ix����t����on���ntr�tion�o��t�������is��lso��ix�����or�t���r�tio�����Zr�in�t����xit�s�ltstr��m�must����t���s�m��r�tio�in�w�i���t��s��m�t�ri�ls��r����n�r�t���int����u�l �������on��ntr�tion�o��t�������in�t���inl�t��u�l�str��m�to��olumn��w�s�v�ri���w�il��t���Zr��on��ntr�tion�w�s���l���onst�nt��until�t�is��on�i�tion�w�s����i�v�� �������on��ntr�tion�o���� ���ppm��or�t�������s��orr��spon�s�to���tot�l�����poisonin�������t�o����out�� ��� �

����pro��ssin���i�str��m���olumn�����ont�ins�����ppm�����ut�no�ot��rsolut�s���n�p�ssin��t�rou���t����olumn��t�������on��ntr�tion�in�t����i�rops�to����ppm��w�i���m��ns�t��t�t���oxi��tion�r��u�tion�pot�nti�l����tw��n�t���s�lt��n���i�p��s�s����n��s��ppr��i��ly�t�rou��out�t����olumn �

�����ission�pro�u�ts������n����in�t����i�str��m��rom��olumn�����r���lloxi�iz����ompl�t�ly�into�in�omin��s�lt�str��m���in�v�ss�l�� ������stripp���i����t�r����ition�o������ppm�����is�t��n�r�turn���to��olumn���to�r�p��tits��y�l� ����������i�str��m�is�so�sm�ll�t��t�����w���ys��supply��oul����pr�p�r���on�����t�����sis�i���ontinuous����ition�o�����to�t���r��ir�ul�tin��i�str��m�prov����i��i�ult�to��ontrol �

��ss�l�����on�itions�in�w�i����r���i��ly�oxi��tiv����oul�������s�ort�olumn��its�only��un�tion�is�to�provi����oo��sin�l��st�����ont��t���tw��nt����i��n��s�lt�str��ms ��������m�k�up��or�t���r���tor��s�own��������s

[��������

Page 27: Fluid Fuel Reactors - Chapter 22

����]

����� ���������������������

���

���� to�t���s�lt�str��m��nt�rin��t�is�v�ss�l��is�tr�ns��rr���to�t����u�l�in�olumn�� ���lt�rn�tiv�ly��t����r������rom�t����l�nk�t��oul�����tr�ns��rr���rom����i�solution�to�t���in�omin��s�lt ����is��i�str��m�woul�����join��to�t��t��rom��olumn����n��l�t�r�s�p�r�t����rom�it���t�r�l��vin��v�ss�l���or�it��oul������ont��t���wit��t���in�omin��s�lt�in���s�p�r�t��v�ss�l �

�����xit�s�lt��rom��olumn�����n����tr��t���wit��������i�or�����i�solu�tion�to�r�mov��t��������n�����t�us�m�kin��it�possi�l��to�r��ir�ul�t��t��s�lt����������s��n�����oul��t��n����sl������out�o��t����i�into���low��osts�lt�mixtur���or�stor��� �

�����lows���t�in��i� ���������or�t���s�k��o��simpli�ity���o�s�not�s�ow�ol�up��n��stor����t�nks��instrum�nt�tion��pumps��or����t��x���n��rs ����r���r��s�v�r�l�possi�l��v�ri�tions�o��t�is��lows���t��ut���or�t���mostp�rt��t��y�in�lu���t���t�r���typ�s�o��op�r�tions���s�ri������ov� �

�win��to�t������t�t��t�t���oxi��tion�r��u�tion�pot�nti�l�v�ri�s��on�si��r��ly�t�rou��out�t�������r�mov�l��olumn��it�m�y����pr���r��l��toop�r�t��it�wit���on�urr�nt��low�wit�in������st�����n���ount�r�urr�nt��low��tw��n�st���s ���lt�rn�tiv�ly��two�s�p�r�t���on�urr�nt��olumns��oul����us�� ������t��r��ov�ry��olumn��on�t���ot��r���n���woul���l��rly����op�r�t��wit���ount�r�urr�nt��low�����us������mi��lly���on�itions��r��r��u�tiv�t�rou��out�t����olumn �

��si�n�o���xtr��tion��olumns � ����m����ni��l���si�n�o����propos����x�tr��tion��olumn�is�s�own�in��i������� ���u�l��nt�rs��t�t���top�o��t����olumn�n� is �isp�rs����y�t���slots�in������tr�y��s�it���lls�t�rou���t����olumn ������low�p�t�s��r��in�i��t����y��rrows ���o�l�s��n���o��t����u�l��ropso��urs�on������tr�y����lt���s�t����ontinuous�p��s���m�y��low��it��r��on��urr�ntly�wit��or��ount�r�urr�ntly�to�t����u�l ���u�l��o�l�s��n���promot�st�orou���lo��l�mixin��in�t����u�l��n���t�t���s�m��tim��t�n�s�to�minimiz��xi�l��isp�rsion�in������p��s� �

�olumns�o��t���typ��s�own�in��i� ����������out���to����t�lon���n����to���in �in��i�m�t�r���r���xp��t���to���v��s�tis���tory�p�r�orm�n������r��t�risti�s ��u����olumns���v��not�y�t����n�t�st���un��r��on�itions�simul�tin����tu�lpr��ti�����lt�ou���t��ir��lui���yn�mi��l�����vior���s����n�stu�i���wit������n������s�su�stitut�s��or�s�lt��n���i �

��������ro��ss��ontrol�o���us�����lori���pro��ss � ����o�j��t�o��t��pro��ss���s�ri������ov��is�to�r�mov�������o���ission�pro�u�t�Zr��n�������o�������rom�t����u�l�p�r���y���t�t���s�m��tim��losin��only�����o��� ���ort�is����r��ul��ontrol�o��t���pro��ss�is�r�quir�� ���ontinuous�m��sur�m�nto��t������on��ntr�tions�in�t���s�lt�str��ms��rom��olumns����n����will���r�quir�� ���������on��ntr�tions�in�t��s��str��ms��r���oo��in�i��tors�o��olumn�op�r�tion� i �� �� i��t������on��ntr�tions��r���orr��t��t�os��o��t��Zr��n������s�oul���lso�����orr��t ���ssumin���onst�n�y�o���u�l��omposition�n���ll��low�r�t�s��t���two�op�r�tin��v�ri��l�s������tin��t���pro��ss��r��

Page 28: Fluid Fuel Reactors - Chapter 22

��� �������� ����������

���il

� ~�

����

���

�l

��

[���� � ��

�irst��t����i�����on��ntr�tion�in�t���inl�t�s�lt�str��m�to��olumn����n��t������on��ntr�tion�in�t���inl�t��i�str��m�to��olumn�� � �����o��t��s��must����ontroll���to��iv��t���prop�r��on��ntr�tions�o����in�t���s�lt l��vin��olumns����n��� ������op�r�tion�o���olumn���is�t���mor���i��i�ult�to��ontrol ����r���r��t�r���inl�t�s�lt�str��ms�w�i����v�ntu�lly�m�r���into�t���sin�l�str��m��nt�rin���olumn�� � �tr��m����ont�ins���out�����o��t���tot�l�i����r�quir�m�nts� � �ont�ins���out���� � �n�����ont�ins�t���r�m�in��r ��tr��ms����n� � �r��s�p�r�t�������us��o���i���r�n���in��orrosiv�n�ss���n�str��m���provi��s��in���ontrol�o��t���tot�l��i�������ition ���t�l��st�on���y�s�supply�o�������str��m�woul�����pr�p�r���in���v�n�� �

��������on��ntr�tion�in�t����xit��u�l�is���s�nsitiv��in�i��tion o��t��r�t��o���i�������ition�to�t����olumn��n����ons�qu�ntly��o��t������on��n�tr�tion�in�t����xit�s�lt � ��us��ontrollin��t���r�t��o�����ition�o���i����to�olumn����y�t�is�����on��ntr�tion�woul�����mor��s�tis���tory�t��n��on�trollin��it��y�t������on��ntr�tion�in�t����xit�s�lt������us� o��t���mu��qui�k�r�r�spons��o��t�������on��ntr�tion�to����n��s�in�t���r�t��o���i������ition ��������mpin�������t�o��t����olumn�s�oul��t��n�r�sult�in�����irlyuni�orm����on��ntr�tion�in�t����xit�s�lt �

Page 29: Fluid Fuel Reactors - Chapter 22

����]

����

���

���

������ ���

���

��

���~�in �xi��������

��������������������������� ���

����on��ntr�tion�in��xit��u�l��ppm

���� ������ � �����t�o������on��ntr�tion�in��xit��u�l�on�t����ompositions�o��t����xitstr��ms��rom�t�������r�mov�l��olumn �

�i�ur�������s�ows�t��������t�o��v�ri�tion�in�t�������on��ntr�tion�in�t���xit��u�l�str��m�o���olumn���on�t���st���y�st�t���on��ntr�tions�o������Zr���n����in�t����xit��u�l��n��s�lt�str��ms ���t�is�s��n�t��t����n��s�in����on��ntr�tion���v��l�ss������t�t����i���r�t�������on��ntr�tion � � �� �� in�t����s��s�own��t����olumn�woul�����mu�����si�r�to��ontrol��t��n��xit�����on���ntr�tion�o�����t��n��t�on��o���� �

����r�sults�o��stu�i�s��t��rook��v�n�in�i��t��t��t�it�s�oul�����possi�l�to�m��sur���ontinuously�t�������on��ntr�tion�in�t����xit��u�l��y�m��ns�o�����lv�ni����ll ���or�t�is����rsl�n��[��]���s�us���t����ollowin��typ��o����ll �

Zn�Zn�������solution�in����l������������ut��yr�x�����l���l��������ut��� ��i� �

�����m���rom�su�������ll�woul���ontrol�t���volt����to��not��r��l�r����l���tro���mi��l���ll ����is�s��on����ll��s�own�in�t����lows���t��woul������i�� ���to�inl�t�s�lt�str��m����t���r�t����p�n�in��on�t�����m�n���rom�t���ontrollin����ll �

�����ontrol�o���olumn���s�oul�����mu���l�ss�o����pro�l�m ����������on���ntr�tion�in�t���inl�t��i�str��m�must����k�pt�wit�in���rt�in�limits�tom�int�in�t�����sir����on��ntr�tion�o����in�t����xit�s�lt����tu�lly���olumn����n��to����onsi��r��l�����r�����orr��t��or�m�l�un�tionin��o���olumn�� �

�n�t����v�nt�t��t��ontrol�o��t���pro��ss���s�ri����in��i� �������s�oul�turn�out�to�����i��i�ult��s�v�r�l�st�ps�w�i�����n����t�k�n�to��orr��t�t���i��i�ulty ���������r��sin��t���s�p�r�tiv����p��ity�o���olumn��������in�r��sin�

Page 30: Fluid Fuel Reactors - Chapter 22

���

�������� ����������

[���� � ��

t���s�lt��low�r�t����n������ins�rtin�����ol�up�t�nk���tw��n��olumns����n���to��ssur��uni�orm��omposition�o��t���s�lt��nt�rin���olumn�� ���s��n��x�tr�m��m��sur���t����irst��olumn��oul�����r�pl������y��quili�r�tion�v�ss�ls��ut�t�is�woul���pp��r�to�����n�unlik�ly��v�ntu�lity ������m��nitu���o�t���pro�l�m�is����in����y�t����ontinuous�pro��ssin��r�quir�m�nts��n�m�ly�m�int�inin���los���ontrol�o��v�ry�low�ur�nium��n���ission�pro�u�t��on��n�tr�tions�in�str��ms�o��t�r���int�r��p�n��nt��ont��tin��tow�rs �

���� �� �ro��ssin��to�r��u���r��i�tion���z�r� � �����ontinuous�pro��ss��s�ri������ov��is���s���on��n������on��ntr�tion�o���pproxim�t�ly����ppm��n����lls��or���pro��ssin��r�t��o��������pm�����s���on�itions�w�r����os�non�t�����sis�o��poisonin���onsi��r�tions�������ow�v�r��s���ty��onsi��r�tionsw�r��t�����t�rminin�����tor��t���pro��ssin��r�t��woul������r��tly�in�r��s�� ����t���w�ol���u�l�str��m�w�r��pro��ss�����ily��or�r�mov�l�o�������t����on���ntr�tions�o���r �°��n� �s���� t���two�worst��ission�nu�li��s��rom�t���st�n��point�o���iolo�i��l���z�r����oul����������k�pt��own�to���out�� ���ppm ���is�mi��t�w�ll������v�ry���sir��l��o�j��tiv����n��t���pro��ssin��r�t��woul�still����only���out����pm �

���� �� �ilot�pl�nt�pro�r�m��or��us�����lori���pro��ss � �l�ns��or��n��x�t�nsiv��pilot�pl�nt�pro�r�m��or�t����us�����lori���pro��ss��r���urr�ntly��in��m��� ���om��work�on�m����ni��l��ompon�nt���v�lopm�nt��n��m��t�ri�ls�o���onstru�tion���s��lr���y�st�rt�� ����v�r�l�sm�ll�loops��r��in�op�r��tion��t�������ir�ul�tin���us���s�lt ���n�t��s��loops��m����ni��l��ompon�ntssu����s�pumps��v�lv�s���n���ontrol�instrum�nts��r��un��r���v�lopm�nt��n�t�st���on�urr�ntly�����orrosion�t�st�pro�r�m�is�un��r�w�y���s�w�s��is�uss��in����tion����������ull�siz���prototyp��pilot�pl�nt��or�t���t�stin���n�op�r�tion�o����sin�l���xtr��tion��olumn�is�now���in�����ri��t����n���on�stru�t�����oop ��� � ��is�pilot�pl�nt���s����n���si�n���to��ir�ul�t��qu�ntiti�so���ismut���u�l��n���us���s�lt��omp�r��l��to�t�os���or����ull�siz���r���tor��s��is�uss���pr�viously�in�t�is����pt�r ���n�t�is�pilot�pl�nt�it�is�pl�nn���too�t�in�op�r�tion�l���t��w�i���will�l����to����ull�s��l��pro��ssin��pl�nt �

������ ���t���n�r�tion��y��ission pro�u�ts������pro�l�m�o�����t�r��mov�l�is��n�import�nt��onsi��r�tion�in�t�����si�n�o��pro��ss�s��n���quip�m�nt��or���n�lin��r��io��tiv���ission�pro�u�ts ����is�is�p�rti�ul�rly�tru��int���pr�s�nt���s�������us��o��t���r�l�tiv�ly�s�ort�����o��t����ission�pro�u�ts�t�t���tim��o��t��ir��xtr��tion��rom�t����u�l ���ow�v�r�����t�r�mov�l��rom�us���s�lts��o�s�not�pr�s�nt����i��i�ult�pro�l�m �

�i�ur�������s�ows�����mily�o���urv�s��ivin��t���sp��i�i�����t�r�t�s��ort��������s����un�tion�o���v�r����r�si��n���tim��in�t���r���tor��n��tim���t�r�r�mov�l�t��r��rom�[����] � �����urv�s�w�r����l�ul�t����rom��ission�

Page 31: Fluid Fuel Reactors - Chapter 22

����]

����������������������������������Y��������

���

���

���

�� �

�� �

��� ��

�� �

�� �

�� �

�� ��im����t�r���mov�l��rom�����tor��s��

���������� �n�r�y�r�l��s���rom���� �

pro�u�t����t�r�l��s����t��o�t�in����rom�t����r�onn����tion�l����or�tory ��xtr�pol�tions�to�s�ort�����y�tim�s�w�r��m����wit��t����i��o��t���W�y�Wi�n�r��xpr�ssion��or��ission�pro�u�t�����y����t �

�����n�r�y�will�����ivi������out��qu�lly���tw��n���t���n����mm�r��i�tion ���or�t�is��us�����lori���pro��ss��t������t�r�l��s��will��o���ours����p�n��on�t���poison��on��ntr�tions���ut�will�pro���ly�r�n����rom��������to����������tu���r���t � o��s�lt� �

������������������������Y������������ ������� ��������

�s��n��lt�rn�tiv��to�t����us�����lori���pro��ss����pyrom�t�llur�i��lpro��ss���s���on�t���vol�tility�o���� � ��s����n�su���st����y�t����r�onn���tion�l����or�tory ����s���m�ti���lows���t�is��iv�n�in����pt�r �� �s�i������������is�pro��ss�woul�����op�r�t�����t��wis� �

�n�t�is�pro��ss�����t���o��molt�n�s�lt�m����up�o� ��� Zr����n�����o ���is�pour���into�t����r�p�it���y�ro�luorin�tor��n�����t���to���� °� � ����us���s�lt�is�t��n�sp�r����wit�������s���issolvin���pproxim�t�ly���w�o ���t�r�t��������s�is��ut�o�����ismut��ur�nium��or���lui���ont�inin������isintro�u�����t�t���top�o��t���v�ss�l � ��lt�m�t�l��ont��tin��tim��is�lon��nou���to�p�rmit��y�ro�luorin�tion�o��t��������������n����in�t����or��lui���n��su�s�qu�nt��xtr��tion�o��t���r�sultin���luori��s�into�t����us��

�� �

Page 32: Fluid Fuel Reactors - Chapter 22

���

������������������� [���� � ��

s�lt�m�lt ���x��ss����is�s�nt�to���s�ru��tow�r�not�s�own�in�t����i�ur� �����stripp����ismut��is��ontinuously�wit��r�wn��rom�t����ottom�o��t���olumn�into���stor����t�nk��l��vin���nou����i��or���liqui��s��l � ����luori���s�lt��ont�inin���ll�t���poisons��n������is�t��n�rout���to���ni�k�l�luorin�tion�v�ss�l�in�w�i����� � is��luorin�t���to��� � �y��ir��t��ont��tin�wit���luorin����s � �t��r�s�lts��su����s��o�����������u�����s��������n������ [��]� �r���lso��orm���in�t�is�st�p��sin���t��y��r��pr�s�nt��s�ission�poisons � �in����ll�o��t��s��m�t�ri�ls��r��vol�til���t��y�will�l��v�t����luori���m�lt�wit��t����x��ss��luorin����n��will�t��n�����on��ns���in���ol��tr�p�m�int�in����t��pproxim�t�ly���� °� � �n�������tr�p�r�mov�str���s�o���������s�����n���u����rom�t����luorin�����or��it�is�r��y�l�� ����s��vol�til���luori��s��r��t��n�su�lim����rom�t����ol��tr�p��y����tin�to���out���� °����n���istill���in�or��r�to��ompl�t��t���s�p�r�tion��n��puri��i��tion�o���� � �rom�t���ot��r�vol�til���luori��s �

������s�ous�����is�r��u�����y��u��lin��it�wit���n��x��ss�o���y�ro��nt�rou����r�s��molt�n��luori���s�lt ������r�sult�nt�����is�tr�pp���in�t�is�l��n�s�lt�m�lt ���s�s�own�in��i����������t���s�lt��ont�inin�������is�n�xt�ont��t���wit��t���stripp����ismut��str��m�in��n��l��tro���mi��l�r��u�tionst�p���n�t�is�st�p��t����� � is�r��u����to�m�t�l��t����lowin���ismut����t�o��w�il���luorin����s�is�r�l��s����t�t����no�� ������r�sult�nt��ismut��ur�nium�lloy��to�w�i�������n��Zr���v��pr�viously����n��������is�r���y��or�r���ntryto�t����or� �

�s��n��lt�rn�tiv��to�t�is�l�st��l��tro���mi��l�st�p��t�� ��� ��n����r��u���in�t���s�lt��y��ir��t��ont��t�wit������i �

�lt�ou���t�����v�lopm�nt�work�on�t�is�pro��ss�is�not��s���r���v�n����s�on�t����us�����lori���pro��ss���nou���work���s����n��on��so�t��t�t��pro��ss��pp��rs����si�l� ���m�ll�s��l��l��or�tory�work���s�in�i��t���t��tt����y�ro�luorin�tion�st�p���n������rri���out�su���ss�ully ���r�vious�workin�ot��r��r��s�o��t����tomi���n�r�y�pro�r�m���s�suppli����onsi��r��l�in�orm�tion�on�t����ir��t��luorin�tion�st�p��n��t���vol�til���luori����is�till�tion�st�p���n�t���ot��r��r��s�o��t�is�pro��ss��l�ss�in�orm�tion�is��ur�r�ntly��v�il��l� �

������i�����v�nt���s�o��t����luori���vol�tility�pro��ss�is�t��t�it�will���op�r�t�����t��wis���n��will��iv�����ompl�t����l��n�s�p�r�tion���tw��n�t��ur�nium��n���ll�t����ission�pro�u�ts � ��is��llows��omp�r�tiv�ly���sy�ontrol�o��t����l��nup�o��t����u�l��n��pr�p�r�tion�o��n�w��u�l��or�t���r���tor ��in��������st�p�o��t�is�pro��ss�is���t����t���instrum�nt�tion�woul�����omp�r�tiv�ly�simpl���n��t���op�r�tors�woul����v���ompl�t��in��p�n��nt�ontrol�o�������st�p �

�n�t���ot��r���n���t��r���r��m�ny��i��i�ult�pro�l�ms���in���n�ount�r��in���v�lopin��t�is�pro��ss��urt��r � �n��o��t��m�is�t���s�v�r���orrosion�n�ount�r���in�t���v�rious�st�ps ���������mistry�o��t����y�ro�luorin�tionin�t����irst�st�p���s�to����prov�n�out��on�lusiv�ly ���t�is���li�v���t��t��y

Page 33: Fluid Fuel Reactors - Chapter 22

����]

�����������������������������

���

�los��t�mp�r�tur���ontrol�t���oxi��tion�o���ismut����n����pr�v�nt�� ��ow�v�r��t����r����n�r�y�o���orm�tion�o���ismut���luori���is�r�t��r��los�to�t�os��o��som��o��t����ission�pro�u�ts ���rom��n���onomi��point�o��vi�w�som��m��ns�will�pro���ly���v��to�����oun���or��uttin���own�t����ost�o��luori���s�lts�s�nt�to�w�st� ��Zir�onium��luori���is�quit���xp�nsiv���n��oul������n�import�nt�it�m�in�t���tot�l��xp�ns��o��t���pro�r�m �

�����������������������������������

����������r��t�risti�s�o����� poisonin����win��to�t������t�t��t�t��yin�lu���no�nu�li��s�w�i����r��p�rti�ul�rly��i���n�utron���sor��rs��t����������n�����llow���to��uil��up�to�r�l�tiv�ly��i����on��ntr�tions�in�t����u�l �����two�worst�poisons��r���� �� wit���������rn�t��rm�l��ross�s��tion���n�st��l�����o � wit��������or�t���r���tor��on�itions���s�ri������rli�r��t��poisonin�������t�o��t��������l�ss��o��is��ss�nti�lly�proportion�l�to�t��ir�on��ntr�tion�or��v�r����r�si��n���tim��in�t����u�l ������r�l�tions�ip�is

��r��nt�poisonin����� ��������v�r����r�si��n���tim��in���ys� �

���l��������s�ows�t����on��ntr�tions�o��t���������n���������l�m�nts��t�r���������y�op�r�tin��p�rio� ���t�is�s��n�t��t�t��������roup�r�pr�s�ntsonly���out ����� o��t���tot�l�solu�l����� �

�����������

�������������������������������Y��������������

��olu�ility�o���o�is�l�ss�t��n���ppm ��i��solu�il�ity�����not����n��x��������its��on��ntr�tion�woul��� ��� ppm�

�����roup ������roup

�l�m�nt ppm �l�m�nt ppm

�� � ��� �� � ����� � ��� �� � ���n � ��� �� �� ��

�n � ��� �o� �

�� � ��� �� �� ��

�u �� ���ot�l � ��� �� �� ��

�� � ��

�ot�l ��� ��

Page 34: Fluid Fuel Reactors - Chapter 22

���

�������������������

[��������

���������roup��minus��o��r�pr�s�nts������o�o��t���tot�l��ission�pro�u�ts �Wit��pr��ti��lly��ll�t����o�out�o��solution����������y�r�si��n���tim���iv�s�n������on��ntr�tion�o������ppm�wit����r���tor�poisonin�������t�o����out������or��������w�r���tor ���o�m�int�in�t��t��on��ntr�tion��t����u�lwoul����v��to����pro��ss����t�t���r�t��o��only ��� ��l���y���ssumin���om�pl�t��r�mov�l�o��t�������s ������siz��o��t�����t���s���n��t��r��or��t���r�qu�n�y�o��pro��ssin���woul�������t�rmin����y���onomi�����tors ���ro���ssin��woul�����in�pro���ly���t�r�������ys�o���ull�pow�r�op�r�tion �

����������mistry o������ r�mov�l��y�zin���rossin� ������pro��ss��opt����or�t���������ission�pro�u�ts�is���si��lly�t���s�m���s�t�����rk�s

[��] pro��ss��or���silv�rin���i ���xp�rim�nts��on�u�t����y�t����m�ri��n�m�ltin���n�����inin���o ���un��r���r�s��r���su��ontr��t�wit��t����rook���v�n���tion�l����or�tory���n���y��r�onn����tion�l����or�tory���v��iv�n�v�ry��n�our��in��r�sults ������w�r�sults��r���iv�n�in����l�s �����

�n� ����� to�illustr�t��t����i������i�i�n�y�o��t���pro��ss ���n���s�ri�s�o��xp�rim�nts���u�������n�����w�r���issolv���in��i��t���� °���Zn�w�s������in�t�r����on��ntr�tions� �� �� �n� ��� � �n��������s���t���mixtur��w�s��it�t����n��t��n��ool���to���� °�� �����on��ntr�tions�o��t���ori�in�lsolut�s���ot��in�t����ilt�r����i�solution��n��in�t���skimm���o����ross���r�s�own�in����l������� �

����� �����

��������������������������������W����Z�

�s�s�own��y�t���r�sults�in����l� ������ t����mount�o��Zn�r�quir�������r��s�s��s�t���pr��ipit�tion�t�mp�r�tur��is�low�r�� ������l�ss�Zn�������t���l�ss�to�����xtr��t���l�t�r �

�on��ntr�tions��t����°���ppm

�mount�o��Zn���������

��t�l �ross

�u �� �� �� �� ��

� �� �� �� �� �� ���� � �� � �� ��� ���� ���� � �� � �� � �� ��� ���� ���� ��� �� � �� ��� �� ��� ��� ���

Page 35: Fluid Fuel Reactors - Chapter 22

����] ����� ������� ������� �������

����� �����

������� �� ���� ������ ���� �� W��� ����p Z��� ��������������������

���

�����������r�mov�l��or�t����us�����lori���pro��ss � ����zin���rossin�pro��ss���s����n�mo�i�i����or�us��wit���it��r�t����us�����lori���or�t���luori���vol�tility�pro��ss ���n�t�is��rti�l���t���mo�i�i��tion��or�t����us����lori���pro��ss�is��is�uss�����n��in�t�� � n�xt��t��t��or��luori���vol�tilitywill������s�ri��� ���n��ot����s�s��t��������r�mov�l�is��ss�nti�lly�t���s�m� �

�lous���t � ����propos���pro��ss�is�r�pr�s�nt���in��i� ����������rom�t������r�mov�l�pl�nt��t����u�l�is����r����to�v�ss�l����w�i���is��n��quili�r�tiont�nk���vin���ot����it�tion��n�����t�r�mov�l����iliti�s ����r��it�is��ont��t��wit��t�rn�ry���lori���s�lt��n��just��nou�� �i��� to�oxi�iz��t�����������Zr���n����into�t���s�lt �������u�l�str��m�is�t��n�����into�v�ss�l����w��r�pr��ti��lly��ll�t��������ission�pro�u�ts��r��r�mov����rom�t�� �i wit�Zn������mor��no�l���ission�pro�u�ts��orm�int�rm�t�lli���ompoun�s�wit�Zn��w�i����r��skimm���o���t���top�o��t�� �i ��t�r��oolin��it��los��to�its�r��zin��point ����us���r��it�is�known�t��t��������������u�������n�����o��t���������roup��n�����o��t��������roup���n����r�mov����rom �i �y�Zntr��tm�nt ���t�is�����n�r�l�o�s�rv�tion�t��t��ll��l�m�nts�mor��no�l��t��n�i��r��r�mov��l���y�Zn�������xt�nts�to�w�i���t��������l�m�nts������n��n���n������n��t���������l�m�nt�����r��r�mov����y�Zn���v��not�y�t���n���t�rmin�����t�is�pro���l��t��t��ot���n��n���n�will�not�����ppr��i��lyr�mov�� �

�����on��ntr�tion�o��Zn�r�quir���is�l�ss�t��n�� �����w�i���is�w�ll���lowits�solu�ility�limit��t���� °������ �i �rom�v�ss�l���is����r����to�v�ss�l���w��r��t���r�si�u�l�Zn��n�������r��r�mov����y�oxi�izin��t��m�to���lori��swit��t�rn�ry���lori���s�lt��ont�inin� �i�����l sp�r�in���oul���lso����us��� �����stripp����i�is�t��n�����to�v�ss�l����w��r��it�is��ont��t���wit��t���s�lt�rom�v�ss�l�� ���u��i�i�nt����is�������to�t����i�in�t���v�ss�l�to�tr�ns��r��ll

�on��ntr�tions�in��i��ppm��mp�r�tur�� °�

�u �� �� ��

�ri�in�l�solution� ��� �� �� �� ���Zn�������

��� �� �� � �� ���� �� �� � �� � ����� � �� � � �� � ����� � �� � �� � �� � ��

�r��zin��point � � �� � �� � ��

Page 36: Fluid Fuel Reactors - Chapter 22

���

�u�l��rom�������mov�l��l�nt

���

��

Zr

���

����

�i�l�

�������������������

���

����

���ir�ul�tin����lt

���

Zn

���

Zr

�� �o�����tor

��

���

Zr

Zn �

���

�lu����to�W�st�

�i

���s����rn�ry���lt

�o���lt����ov�ry

[����� ��

����i�to��u�l��yst�m

���������� � �lows���t��or�t���r�mov�l�o�������ission�pro�u�ts��rom��n������u�l �

t��������Zr���n����in�t���s�lt����k�into�t���m�t�l��n��still�l��v����out����ppm����in�t����i��s�it�is�r�turn���to�t���r���tor ���n�v�ss�l����t�������n��r��on��ntr�tions�in�t����i�s�oul������rou��t����k�up�to�t�os��in�t��in�omin���u�l �

��portion�o��t���stripp����i��rom�v�ss�l���m�y����s�nt��ir��tly�to���ol�up�t�nk��n��us����or��u�l���justm�nt�purpos�s ���imil�rly�����on��n�tr�t���solution�o����in��i�m�y����m����in�v�ss�l�����lso��or��u�l���justm�ntpurpos�s�

��ss�l�����n�����limin�t����n��its��un�tion�t�k�n�ov�r��y�v�ss�l�� �����two�v�ss�ls�w�r��in�lu����in��i� ���������or��onv�ni�n���in��xpl�inin��t��pro��ss���ll�v�ss�ls��r��simil�r�in���si�n��n���qu�l�in�siz� ���o���n�l�������l��on��mont��s����umul�tion��o��m�t�l��t��y�s�oul����v����tot�l�volum��o���out�������l ������op�r�tions�in�v�ss�ls����n����s�oul������on�u�t���in����r����tmosp��r�s���ut�t�is��on�ition�is�not�n���ss�ry��or�t���op�r�tions��rri���out�in�v�ss�ls����n��� ��oly���num r�mov�l � �� is�r��lly���sp��i�l�m�m��r�o��t���������roup �

�ts�solu�ility��t���� °���pro���ly�t����ol��st��u�l�t�mp�r�tur���is��stim�t��to����l�ss�t��n���ppm ���or�ov�r��it�is�pro�u�����t���r�t���quiv�l�nt�to�����ppm���y����us��pro���ly�t���most����si�l��w�y�to�r�mov���o�woul����to�pr��ipit�t��it�out�o��solution�onto��ol���in��rs�imm�rs���in�t����ir�u�l�tin���u�l ������pr��ipit�tion�r�t���or��������w�r���tor�woul������������y�most�o��w�i���woul�����st��l���o ���v�n�wit���ol��tr�ps��som���o�will

Page 37: Fluid Fuel Reactors - Chapter 22

����]

�����������������������������

���

v�ry�lik�ly�pr��ipit�t��t�rou��out�t����u�l�syst�m�w��r��it�is���n�r�t�� ��n�orm�tion�on�t�is�will����o�t�in���in�t���������xp�rim�nt��o ��� ��olonium�r�mov�l � ��������vior�o���o�in�t��������n������r�mov�l

pro��ss�s���s�ri������ov��is�not��l��r �����mi��lly��it�is�mor��no�l��t��n�i��n��s�oul��not��orm��n�int�rm�t�lli���ompoun��wit��Zn��in�i��tin��t��tit�s�oul���lw�ys�r�m�in�wit��t����i���n�pr�limin�ry��quili�r�tion��xp�ri�m�nts�wit����lori���s�lt�mixtur�s��it�w�s��oun��t��t���out����o��t����otr�ns��rr���to�t���s�lt���ut�w��t��r�t�is�w�s��u��to����mi��l�oxi��tion�orvol�tiliz�tion�is�not�pr�s�ntly�known �

���t���n�r�tion�r�t�s� ����m�ximum�r�t��o�����t�r�mov�l��rom�t������r��in�v�ss�l���is��stim�t���to������out ��� kw ���� �rom�t����ission�pro�u�ts�n������rom�t����o���n���rom�v�ss�l�����out ��� kw ���� �rom�t����issionpro�u�ts��n������rom�t����o� �����s��v�lu�s���n�����r��tly�r��u�����y�llowin��t�� ��� ��l�o���u�l�to���ool�o�����or�s�v�r�l���ys����or��pro��ssin� �����r�t��o�����t�r�mov�l���n����k�pt�su��i�i�ntly�low�so�t��t��oolin��t��`��ss�ls��o�s�not�pr�s�nt�too�mu���o����pro�l�m �

����worst����t�r�mov�l�pro�l�m��ris�s�w��n�t��������s��r���on���ntr�t���in�t���Zn��i������slu��� ���ut�t�����n�r�t������t���n����r��muv� �� s�tis���torily��y�l��vin��t���int�rm�t�lli��slu����in��ont��t�wit�som��molt�n��i�in�t�����xtr��tion��v�ss�l��or���s�ort�w�il��until�it���n���skimm���o����n��s�nt�to�w�st��wit�out���n��r�o���x��ssiv�����tin� �

�����������r�mov�l�pro��ss��or�t����luori���vol�tility�pro��ss �����tl��«s���t��or�t�is�propos���pro��ss�is��iv�n�in��i� � ������ ���������str��m���r�t��������ission�pro�u�t�r�mov�l�pl�nt�is�t�k�n��rom�t����luori���vol��i�ill �� Y�pl�nt���t�r�t����ismut��is��r���o���ll�t���ur�nium��n����� ����is��is�iiniit}i �tr��m�now��ont�ins�only���� ���n�����t���v�ss�l��it�is��rou��t�in�n��wt�wit����sm�ll��mount�o��zin����pproxim�t�ly ����w�o� ���s t����on�

�r���ool����t���zin���orms�int�rm�t�lli�s�wit��t��������n������t � l� � ni�nts���s���s�ri����pr�viously ����is�zin���ross��lo�ts�to�t���top��is�kin�n���o����n��s�nt�to�t���zin��w�st� ���rom�t����ottom�o��t���v�ss�l�t�iw �isnntt��str��m��ont�inin��som��zin��is�s�nt�to���zin���ryst�lliz�r��w��r��it � t�mp�r�tur��is��urt��r����r��s�� ���om��o��t���zin���ryst�lliz�s��n��isr�n ����rom�t���top��or�r��y�l�����k�to�t����irst�v�ss�l ���t�is�propos��

rr�mov��t���r�m�inin��zin���y����istill�tion�op�r�tion�s�own�on�t��ilw w����t��s��till �������ismut���rom�t����till�is�r���y��or�r�turn�to�t��o� t ility�pl�nt��or�t������ition�o��ur�nium��m��n�sium���n��zir�onium ������ntir��l����pl�nt�woul�����op�r�t�����t��wis� ������qu�ntity�o�t�rn����n�l���woul��pro���ly������out�t���s�m���s��or�t���pr�vious

pro� ��� � ��out ��� ��l���������tin��pro�l�m��or�t�is�pro��ss��lso�woul����i�oiit�t���s�m���s��or�t���pro��ss���s�ri����pr�viously �

Page 38: Fluid Fuel Reactors - Chapter 22

���

�������������������

[���� � ��

� �����ons���y��� ���������

����ppm���� ���ppm���

�l�nk������ons

�������������������ppm�����ppm���

���°�� �����ons���y

��

�� �����ons���y�������������i�� ���ppm���� ���ppm���

���°�

���istri�utiono���r��

�ro�u�ts��n����onstitution

o� �lurry��rti�l�s

t���s�

�p�r�tion���°�

����������y

� �����ons���y�ismut�����ppm���

������������y

��tor�����or

����y�o������o��

��mov�l�o���orium��n�

�ission�ro�u�ts

��orium�r�nium

�rot��tinium�n���ission�ro�u�t

��lori��s

������ons���y�ismut�

� ���ppm����� ���ppm��� ���ppm���

i�W�st�s

��

�tripp����

����������������� � � �i ���

���������� � �low��i��r�m��or�pro��ssin�������w�o�����i��r����r��l�nk�t�slurryto�r�mov���� ��� �n� ���� �

���� � ���������������������������

�s�is�point���out�in����pt�r�����t�����si�st��l�nk�t�to���n�l� in�t�������woul����������w�o�t�orium��ismut�i���slurry�in��ismut� � ���m�i��l�pro��ssin��o��t�is��l�nk�t�woul�����v�ry�simil�r�to�t����or��pro��ss�s�lr���y���s�ri��� � ����m�jor�pro�l�m��onsists�in�tr�ns��rrin��t����r��ur�nium��n��prot��tinium��rom�t���soli��t�orium��ismut�i���to�t���liqui��ismut��p��s���so�t��t�t��y���n�t��n�������mi��lly�pro��ss�� � �wo��x��mpl�s�o��propos���pro��ss�s��r��s�own�in��i� ���������w�i���s�ows���pro���ss�t��t���n����us���wit��t����us�����lori���s�lt�����r�mov�l�pro��ss���n�in��i����������w�i���s�ows����lows���t��or���pro��ss�to����us���wit��t���luori���vol�tility�pro��ss �

�n�t���pro��ss�o���i� �����������typi��l�two��lui�������w������woul���v�����l�nk�t�o����out�����tons�o��m�t�ri�l��ont�inin���pproxim�t�ly����� ����n�������i� ����m�t�ri�l���l�n���s�ows�t��t�� ����tons���ywoul�����wit��r�wn��n��pro��ss�� � �n�t����irst�st�p���n����ition�l�� ���tons���y�o���ismut���ont�inin���r�s��t�orium�is������ to�t���str��m�

Page 39: Fluid Fuel Reactors - Chapter 22

����]

��������� �� �������� ����������

���

prim�rily�to��ilut��t���t�orium��ismut�i���to���l��its��irst�v�lu� ����is�slurryis�t��n�r�is���in�t�mp�r�tur��until����ompl�t��solution�is�o�t�in�� ��W��nt�is�is��on����ll�t���ur�nium��n��prot��tinium��s�w�ll��s��ission�pro�u�ts�issolv��in��ismut� ���n�t���n�xt�st�p��t���t�orium��ismut�i���is�r��onsti�tut����y��oolin��m�t�o�s�su����s���s�ri����in����pt�r��� �������������n���ission�pro�u�ts�will�r�m�in�in�solution�in�t����ismut� �����n���p��s�s�p�r�tion��t���� °����n������rri���out ����is��iv�s���r��y�l��str��m�o����� tons���y��ont�inin����������oin�����k�to�t����l�nk�t��n��� ���tons���y�o���i�wit����out ��� o��t���ori�in�l����n������issolv���in�it �

��is�str��m�t��n��o�s�to��olumn���o��t����us�����lori���s�lt�����r��mov�l�syst�m��w��r���ll�t���������������n�������r��tr�ns��rr���to�t��t�rn�ry���lori���s�lt�����nw�il���t���stripp����i�is�r�turn���to��ilut�mor���l�nk�t�t�orium��ismut�i�� �

�n�t���l�st�st�p��t������is��llow���to�����y�to����or���out�������ys ���tt����n��o��t�is�tim���pr��ti��lly��ll ������� o��t������woul������onv�rt��to�����n��t�����woul�����s�p�r�t����rom�t�������n�������y�t���m�t�o�spr�viously���s�ri��� ���s�s�own�on�t����lows���t��t�is�woul��r�sult�in�t��pro�u�tion�o���pproxim�t�ly ��� ����y�o��� ��� �or����r�in��into�t����or��lui� �

�����lows���t��or�t����ismut�i���slurry������pro��ssin��s�own�in�i�������� s�ows���simil�r�t���niqu���or���n�lin��t���tr�ns��r�o�����n�����rom�t���int�rm�t�lli��soli��to�t���liqui���ismut� �

�s�y�t�n�it��r�o��t��s��pro��ss�s���s����n�tri���in�t���l��or�tory ���swork�pro�r�ss�s�on�t����ismut�i����l�nk�t�syst�m���urt��r�work�on�t�����mi��l�pro��ssin��will������rri���out �

���� � ��������� �� �������� ����������

��~� •�lly��in��v�lu�tin��t�����onomi�s�o�����mi��l�pro��ssin���t����osto��n�utrons�in�t����orm�o��ur�nium��u�l�w�st���to��ission�pro�u�t�poison�in��nmst������l�n�������inst�t����ost�o��op�r�tin��t������mi��l�pro��ssin�units��or�r�mov�l�o��t����ission�pro�u�t�poisons���n�t���ov�r��ll�op�r�tiono���u�������r���tor��n��its��uxili�ry����mi��l�pro��ssin��pl�nt��t����t�t�inm�nt�o��t����i���st��r���in��r�tio�will�not�n���ss�rily��iv��t���low�st�ost�pow�r��W��n�t���pri���o���u�l�is��ix����s�it�is�now��y�t���� �����ov�rn�m�nt��or��y���n�r�l�m�rk�t��on�itions��t��r��t����ost�o��t������mi��l�pro���ssin�����om�s�t���v�ri��l��w�i���must����op�r�t���upon�in�or��r�to�justi�y���i����r���in��r�tio �

�s�is�s�own�in����pt�r�����t������mi��l�pro��ss�s�now��v�il��l���n�un��r���v�lopm�nt��r��so��xp�nsiv��r�l�tiv��to�t����ost�o���u�l�t��t�op�timiz�tion�o��t���r���tor��on�itions��or���two�r��ion�r���tor�in�i��t�s��most���onomi���r���in��r�tio�o����out ����� �n���or���sin�l��r��ion�r���tor��out ���� � ���s���i�ur�s���n����in�r��s���tow�r��on��or���tt�r��y����

Page 40: Fluid Fuel Reactors - Chapter 22

���

�������������������

[��������

�r��sin��t����ost�o�����mi��l�pro��ssin����ow�v�r��it�must����k�pt�in�min�t��t�t����ission�pro�u�ts��r��not�t���only�n�utron�poisons�pr�s�nt�in�t���������u���ot��r�n�utron�poisons��s�t����ismut���t���stru�tur�l�m��t�ri�ls���n��t����i���r�ur�nium�isotop�s�will����pr�s�nt��v�n�t�ou���t���ission��n���orrosion�pro�u�ts�l�v�ls��r��k�pt�to�z�ro�p�r��nt �

����������

�����������&�W�������o �� �iqui����t�l��u�l�����tor ������ni��l����si�ility��port� ��������port���W�����l �����un���������� �

���� ������WY��� ��� ��������ourn�l �� ����������un������� �������������������t��l �� �oisonin��in����rm�l�����tors��u��to��t��l���ission

�ro�u�ts� ��������port�������������nolls��tomi���ow�r����or�tory����t ��� ����� �

���� ��� �����������t��l ����ontinuous���mov�l�o���ission��ro�u�ts��rom��iqui���t�l��u�l� ���m���n����ro�r � ������������������ �

������W��������Z��t��l �� ���mi��l���pro��ssin���tu�i�s��or�t����iqui����t�l�u�l�����tor��xp�rim�nt� ��������port����������nion���r�i����u�l��r�o����un���������� �

���� ��W��������� ���ontinuous��ission��ro�u�t���p�r�tion��ro��ss��������mov�l�o��t�����r����rt�s����nt��num����rium���r�s�o�ymium���n����o�ymium��rom����ypi��l��iqui���ismut���r�nium�����tor��u�l��y��ont��t�wit���us���i�l������ixtur�� ��������port�����������rook��v�n���tion�l����or�tory����� �

� ��������W��W������� �� �����istri�ution�o���l�m�nts�in���lt���t�l��yst�mswit���p��i�l�����r�n���to�t�����t��o��� ��������r�is� ��������port����������rook��v�n���tion�l����or�tory����pt���������� �

� ������W����������t��l ����us�����lts��or���movin���ission��ro�u�ts��rom����i�u�ls� �u�l�oni�s ������ ������������ �

���� � �ul���io�rri� �n��xpl�n�tion�o��t��������t�o����������t�ls�on�t����is�tri�ution o� ��r����rt�s���tw��n��iqui���ismut���n�������i�l� ��������port�������������ort���m�ri��n��vi�tion���n� ������� �

���������������� �������rmo���mi��l��rop�rti�s�o��t����xi��s���luori��s���n���lori��s�to ����°�����������port������������r�onn����tion�l����or�tory����� �

�� ������u������W�����n����������� ��t�llur�i��l����rmo���mistry � ��wYork ����r��mon��r�ss������ ���pp��������

�������������������n��� ��� ��W��W���� �� �� �pplyin�����rmo�yn�mi�s�to�iqui����t�l��u�l�����tor�����nolo�y� �u�l�oni�s ��������������������� �

�������������p�rson�l��ommuni��tion �����W�������������p�p�r�pr�s�nt����t���n��r�n�is�o����tin����m�ri��n

���mi��l��o�i�ty���pril����� �

Page 41: Fluid Fuel Reactors - Chapter 22

����������

���

�� � �� � � `���W���� ��� �� �t��l �� ����nt���v�n��s�in�t������mistry�o���iqui���t�l��u�l�����tors� p�p�r�pr�p�r����or�t������on���nt�rn�tion�l��on��r�n��on�t���������ul��s�s�o���tomi���n�r�y����n�v������� �

�������� � �wY�u �t��l ����i�����mp�r�tur���ro��ssin���yst�ms��or��iqui���t�l��u�ls��n���r����r��l�nk�ts��in �ro����in�s�o��t����nt�rn�tion�l��on��r�n��on�t���������ul��s�s�o���tomi���n�r�y���ol � �����w�York ���nit�����tions������ ���������pp ����������

�� � ���� � ��������� � ����r�n����l��tro����or��us�����lt��tu�i�s� ���� �t��sis���orn�ll��niv�rsity���t������� ��Y������� �

�� � � � ��W������ �urv�y�o����p�r�tions��ro��ss�s��in �ro����in�s�o��t���nt�rn�tion�l��on��r�n���on�t���������ul��s�s�o���tomi���n�r�y���ol � �����wYork���nit�����tions������ ����������pp ����������

����� � ����������� ��� ��� ��n��ook�o���on���rrous���t�llur�y���ol ���� � ��wYork�����r�w��ill��ook��omp�ny���n� ������� � �p ������

�� ���������wyu��� ����������Y�� �n������ � ����� ��mov�l�o���ission��ro�u�ts�rom��r�nium��ismut���u�l� p�p�r�pr�p�r����or�t������on���nt�rn�tion�l��on��r��n���on�t���������ul��s�s�o���tomi���n�r�y����n�v������� �