The processes of cathodic reduction of U(III) ions to metal in a low–melting LiCl–KCl–CsCl eutectic at the temperature range 650–850 K on tungsten, gallium and cadmium electrodes in an inert gas atmosphere have been studied by non-stationary and stationary electrochemical methods. Reagents without contain impurities of moisture, oxygen and their compounds were used in the experiments. All major operations were performed in a dry glove box. The following methods were used to analyze the electrochemical processes: cyclic voltammetry, square-wave voltammetry and potentiometry at zero current. On cyclic voltammogram of the molten LiCl–KCl–CsCl–UCl3 solution on an inert tungsten electrode, one cathode current peak corresponding to the deposition of metallic uranium and one anode current peak associated with its dissolution were recorded. It was found that the potential of the cathode peak was shifted to a region of more negative values with an increase of the scan rate. The value of the cathode peak current was directly proportional vs. the square root of the polarization rate, but this dependence does not pass through the origin. Consequently, the system of U(III)/U(0) couple was irreversible and proceeds in one stage. It was found that on square-wave voltammograms in the studied “electrochemical window” the deposition of uranium on liquid reactive gallium and cadmium electrodes was carried out at more positive values than on inert tungsten electrode. It was established that this potential shift was associated with the formation of intermetallic compounds of uranium with the material of reactive electrodes. The values of the alloy formation potentials were determined. For identification of the composition of cathode deposits, potentiostatic electrolysis was performed. By X–ray diffraction analysis, it was found that the formation of the intermetallic compounds Ga3U and Ga2U occurs on the gallium reactive electrode, and Cd11U occurs on the cadmium one. The conditions of their formation during the electrolysis of molten LiCl–KCl–CsCl–UCl3 solutions were established. The reaction of the electrochemical extraction of uranium from molten LiCl–KCl–CsCl–UCl3 electrolyte was investigated on liquid reactive electrodes at different duration of electrolysis. It was found that the electrochemical extraction of uranium exceeds 97% on both Ga and Cd electrodes.
Нестационарными и стационарными электрохимическими методами изучены процессы катодного восстановления ионов U(III) до металла в низкоплавком эвтектическом расплаве LiCl–KCl–CsCl в интервале температур 650–850 K на вольфрамовом, галлиевом и кадмиевом электродах в атмосфере инертного газа. В экспериментах использовали реактивы, не содержащие примесей влаги, кислорода и их соединений. Все основные операции проводили в сухом перчаточном боксе. Для анализа электрохимических процессов были использованы следующие методы: циклическая и квадратно-волновая вольтамперометрия, потенциометрия при нулевом токе. На циклической вольтамперограмме расплава LiCl–KCl–CsCl–UCl3 на инертном вольфрамовом электроде фиксируется только один катодный пик тока, соответствующий выделению металлического урана, и один анодный пик тока, связанный с растворением урана. Установлено, что потенциал катодного пика тока смещается в область более электроотрицательных значений с увеличением скорости сканирования. Катодный пик тока прямо пропорционален корню квадратному от скорости поляризации, при этом данная зависимость не проходит через начало координат. Следовательно, система U(III)/U(0) является необратимой, и электрохимическая реакция протекает в одну стадию. На квадратно-волновых вольтамперограммах, снятых на активных галлиевом и кадмиевом электродах, в исследуемом “электрохимическом окне” наблюдается появление новых пиков тока при более электроположительных потенциалах в отличие от инертного электрода. Сдвиг потенциалов пиков тока связан с деполяризацией вследствие образования интерметаллических соединений урана с материалом активных электродов. Определены значения потенциалов сплавообразования. Для идентификации состава катодных осадков был проведен потенциостатический электролиз. Методом рентгенофазового анализа установлено, что на галлиевом электроде происходило образование интерметаллических соединений состава Ga3U и Ga2U, а на кадмиевом электроде – Cd11U. Определены условия их образования при электролизе расплава LiCl–KCl–CsCl–UCl3. Исследована реакция электрохимической экстракции урана из расплавленного электролита LiCl–KCl–CsCl–UCl3 и определена его степень извлечения на жидких активных электродах при различной продолжительности электролиза. Найдено, что степень извлечения урана превышает 97% как на Ga, так и на Cd электродах.