Исследование образования водорода и выхода радионуклидов при хранении разрушенного оксидного ОЯТ во влажной среде

20.09.2018 2018 - №03 Топливный цикл и радиоактивные отходы

А.З. Гаязов С.В. Комаров А.Ю. Лещенко К.Е. Ревенко В.П. Смирнов Е.А. Звир П.А. Ильин В.Г. Теплов

https://doi.org/10.26583/npe.2018.3.11

Приведены результаты экспериментов по исследованию накопления водорода и газообразных продуктов деления (ГПД) в условиях, моделирующих временное хранение разрушенного ОЯТ ВВЭР-440 в герметичных пеналах после слива воды без проведения операции осушки топлива. Обсуждены вопросы физико-химических процессов, протекающих при хранении разрушенного оксидного ОЯТ во влажной среде.

Эксперименты выполнялись в два этапа: 1) предварительное замачивание в воде мелких фрагментов топливных таблеток в герметичном пенале; 2) слив воды и выдержка влажного ОЯТ в герметичном пенале. Эксперименты проводились последовательно для одного и того же пенала с ОЯТ и различались температурами выдержки влажного ОЯТ (25 и 80°С). Получены результаты исследования выхода радионуклидов вжидкую фазу при хранении ОЯТ под слоем воды. Обнаружено установление стационарных концентраций урана и изотопов цезия при выдержке ОЯТ в воде больше месяца. Полученные кинетики накопления водорода и ГПД в газовой фазе при хранении влажного ОЯТ в герметичном пенале после слива воды совпадают для обоих экспериментов. Кинетики имеют резкий перелом в снижении скорости накопления водорода и ГПД через 46 ч после начала выдержки влажного ОЯТ. Полученные данные могут использоваться для разработки и верификации моделей процессов поведения разрушенного ОЯТ при хранении во влажной среде в условиях радиолиза.

Ссылки

1. Sattonnay G., Ardois C., Corbel C., Lucchini J.F., Barthe M.F., Garrido F., Gosset D. Alpha-radiolysis effects on UO2 alteration in water. // J. Nucl. Mater. – 2001. – Vol. 288. – PP. 11-19.
2. LaVerne J.A., Tandon L. H2 production in the radiolysis of water on CeO2 and ZrO2. // J. Phys. Chem. B. – 2002. – Vol. 106. – PP. 380-386.
3. Shoesmith D.W. Fuel corrosion processes under waste disposal conditions. // J. Nucl. Mater. – 2000. – Vol. 282. – PP. 1-31.
4. Barreiro Fidalgo. Experimental studies of radiation-induced dissolution of UO2: The effect of intrinsic solid phase properties and external factors. Doctoral thesis. KTH Royal Institute of Technology. – 2017. – 77 p. Электронный ресурс: https://www.diva-portal.org/smash/ get/diva2:1089678/FULLTEXT01.pdf (дата обращения: 06.04.2018).
5. Lucchini J.F., Sattonnay G., Ardois C., Jegou C., Corbel C. Effects of Water Alpha Radiolysis on the Spent Fuel Matrix, International conference Scientific research on the back-end of the fuel cycle for the 21 century. Atalante, 24-26 Oct. 2000. Электронный ресурс: http://www.iaea.org/inis/collection/NCLCollectionStore/_Public/32/033/32033983.pdf?r=1 (дата обращения 06.04.2018).
6. Wren J.C., Shoesmith D.W., Sunder S. Corrosion behavior of uranium dioxide in alpha radiolytically decomposed water. // J. Electrochem. Soc. – 2005. – Vol. 152. – PP. B470-B481.
7. Eriksen T.E., Shoesmith D.W., Jonsson M. Radiation induced dissolution of UO2 based nuclear fuel. A critical review of predictive modelling approaches. // J. Nucl. Mater. – 2012. – Vol. 420. – PP. 409-423.
8. Burns P.C., Ewing R.C., Navrotsky A. Nuclear fuel in a reactor accident. // Science. – 2012. – Vol. 335. – PP. 1184-1188. DOI:10.1126/science.1211285 (2012).
9. Grambow B., Loida A., MartinexEsparza A., DiazArocas P., de Pablo J., Paul J.L., Glatz J.P., Lemmens K., Ollila K., Christensen H. Source term for performance assessment of spent fuel as a waste form. // Nuclear Science and Technology Series EUR 19140 EN. IAEA, 2000.
10. Колобашкин В.М. и др. Радиационные характеристики облученного ядерного топлива. Справочник. – М.: Энергоатомиздат, 1983.
11. Roth Olivia. A Study of Instant Release Fractions and Matrix Dissolution Rate of two Fuels Irradiated in Olkiluoto. / Working report 2015-19. Posiva Oy, Studsvik Nuclear AB, June 2015.
12. Павлов С.В. Неразрушающие ультразвуковые методы исследований облученного топлива ядерных реакторов. – Димитровград: АО «ГНЦ НИИАР», 2013. – 256 с. – ISBN 978-5-94831-132-6.
13. Сухих А.В., Сагалов С.С., Павлов С.В. Топливо канальных кипящих реакторов большой мощности: проблемы и решения. – Димитровград: ДИТИ НИЯУ МИФИ, 2017. – 184 с. – ISBN978-5-7262-1939-4.

пожаровзрывобезопасность разрушенное ОЯТ ВВЭР-440 радиолиз водород газообразные продукты деления растворение UO2

Ссылка для цитирования статьи: Гаязов А.З., Комаров С.В., Лещенко А.Ю., Ревенко К.Е., Смирнов В.П., Звир Е.А., Ильин П.А., Теплов В.Г. Исследование образования водорода и выхода радионуклидов при хранении разрушенного оксидного ОЯТ во влажной среде. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2018. – № 3. – С. 125-136. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2018.3.11 .