Компьютерное моделирование термических процессов с участием радионуклидов кальция, стронция и цезия при нагреве радиоактивного графита в атмосфере углекислого газа

22.03.2017 2017 - №01 Моделирование процессов в объектах ядерной энергетики

Н.М. Барбин И.А. Сидаш Д.И. Терентьев С.Г. Алексеев

https://doi.org/10.26583/npe.2017.1.07

При проектировании ядерных реакторов не предусматривались технические решения по выводу из эксплуатации, а также отсутствовали безопасные технологии обращения с облученным реакторным графитом. Вывод из эксплуатации уранграфитовых реакторов представляет собой комплекс сложных задач, связанных с выбором оптимальных способов и методов обращения с радиоактивным графитом. Компьютерное моделирование процесса переработки реакторного графита нагреванием в углекислом газе позволяет определить поведение радиоактивных элементов. С помощью компьютерного моделирования изучено поведение Ca, Sr, Cs при нагреве радиоактивного графита в атмосфере углекислого газа. Установлено, что кальций присутствует, в виде паров Ca, CaO, CaCl, CaCl2, ионов Ca+, CaO+ и в конденсированных формах CaCO3, CaCl2, CaO. Стронций присутствует в виде паров Sr, SrO, SrCl, SrCl2, ионов Sr+, SrO+ и в конденсированных формах SrCl2, SrCO3, SrO. Цезий присутствует в виде паров Cs, CsCl, ионов Cs+ и в конденсированной фазе CsCl2. Выявлены основные реакции и определены их константы равновесия. Полученные данные показывают, что при температурах 573 – 973 K происходит образование паров хлоридов кальция, стронция и цезия. Увеличение температуры до 1373 K приводит к протеканию термической ионизации хлорида цезия и образованию ионизированного цезия. При увеличении температуры до 2273 K наблюдается термическая ионизация стронция и цезия и образуются ионизированные кальций и стронций.

Ссылки

1. Блинова И.В., Соколова И.Д. Обращение с радиоактивными графитовыми отходами // Атомная техника за рубежом. – 2012. – №6. – С. 3-14.
2. Цыганов А.А., Хвостов В.И., Комаров Е.А., Котлярский С.Г., Павлюк А.О., Шаманин И.В., Нестеров В.Н. Проблемы утилизации реакторного графита остановленных промышленных уран-графитовых реакторов // Известия Томского политехнического универститета. – 2007. – Т. 310. – № 2. – С. 94-98
3. Роменков А.А, Ярмоленко О.А., Андреева Л.А., Ермошин Ф.Е., Туктаров М.А., Семенихин В.И., Уфаев Н.Н. Вывод из эксплуатации ядерных и радиационно опасных объектов, обращение с отработавшим ядерным топливом и радиоактивными отходами // Атомная энергия. – 2006. – Т. 101. – № 5. – С. 372-379
4. Роменков А.А., Туктаров М.А., Пышкин В.П. Беспламенное сжигание РАО в расплаве солей // Междун. журнал «Безопасность окружающей среды» – 2006. – № 3. С. 50-65.
5. Скачек М. А. Обращение с отработанным ядерным топливом и радиоактивными отходами АЭС. – М.: Изд. дом МЭИ, 2007.
6. Барбин Н.М., Пешков А.В. Оценка поведения радионуклидов при горении радиоактивного графита // Безопасность критических инфраструктур и территорий: Тезисы докладов II Всероссийской конференции и XII Школы молодых ученых. – Екатеринбург: УрО РАН. 2008. – С. 67.
7. Барбин Н.М., Терентьев Д.И., Пешков А.В., Алексеев С.Г. Термодинамическое моделирование поведения радионуклидов при нагреве (сжигании) радиоактивного графита в атмосфере воздуха // Пожаровзрывобезопасность. – 2014. – № 3. – С. 58-67.
8. Ватолин Н.А., Моисеев Г.К., Трусов Б.Г. Термодинамическое моделирование в высокотемпературных неорганических системах. – М.: Металлургия, 1994. – 352 с.
9. Барбин Н.М., Алексеев С.Г., Алексеев К.С. Применение термодинамического моделирования для изучения полимеров при нагревании // Известия Южного федерального университета. Технические науки. – 2013. – Т. 145. – № 8. – С. 245-247.
10. Терентьев Д.И., Барбин Н.М., Борисенко А.В., Алексеев С.Г. Термодинамическое исследование состава газовой фазы над расплавами системы Pb + Bi // Перспективные материалы. –2011. – № 13. – С. 858-864.
11. Терентьев Д.И., Барбин Н.М., Борисенко А.В., Алексеев С.Г. Состав и теплофизические свойства системы (Pb-Bi) - пар при различных условиях // Прикладная физика. – 2012. – № 3. – С. 23.
12. Barbin N.M., Terentiev D.I., Alekseyev S.G. Computer calculations for thermal behavior of Na2 CO3-Li2 CO3 melt // Journal of Engineering Thermophysics. – 2011. – Vol. 20. – No. 3. – PP. 308-314.
13. Терентьев Д.И., Барбин Н.М., Борисенко А.В., Алексеев С.Г. Термодинамическое моделирование испарения расплавов Pb + Bi при различных давлениях // Химическая физика и мезоскопия. – 2011. – Т. 13. – № 3. – С. 350.
14. Барбин Н.М. Термодинамическое моделирование термического поведения расплавов Li2СO3 + Na2CO3 и CaCO3 + Na2CO3 // Химическая физика и мезоскопия. – 2008. – Т. 10. – № 3. – С. 354-360.
15. Барбин Н.М., Тикина И.В., Терентьев Д.И., Алексеев С.Г. Термодинамическое моделирование паровой фазы при испарении расплавленного сплава Вуда при различных давлениях // Прикладная физика. – 2014. –№ 3. –С.12-16.
16. Барбин Н.М., Овчиникова И.В., Терентьев Д.И., Алексеев С.Г. Термодинамическое моделирование термических процессов, происходящих в расплавленном сплаве Вуда при различных условиях // Прикладная физика. –2014. – № 3. – С. 8-11.
17. Баженов В.А., Булдаков Л.А., Василенко И.Я. Вредные химические вещества. Радиоактивные вещества. – Л.: Химия, 1990.

термодинамическое моделирование термические процессы константа равновесия радионуклиды радиоактивный графит нагревание углекислый газ

Ссылка для цитирования статьи: Барбин Н.М., Сидаш И.А., Терентьев Д.И., Алексеев С.Г. Компьютерное моделирование термических процессов с участием радионуклидов кальция, стронция и цезия при нагреве радиоактивного графита в атмосфере углекислого газа. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2017. – № 1. – С. 73-82. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2017.1.07 .