Исследование образования горючих газов и выхода радионуклидов при обращении с разрушенным ОЯТ ВВЭР во время и после осушки

05.06.2024 2024 - №02 Топливный цикл и радиоактивные отходы

А.З. Гаязов А.Ю. Лещенко В.П. Смирнов Е.А. Звир П.А. Ильин В.Г. Теплов

https://doi.org/10.26583/npe.2024.2.05

Приведены результаты экспериментов по исследованию осушки разрушенного ОЯТ ВВЭР после хранения во влажной среде с целью обоснования пожаровзрывобезопасности герметичных пеналов с осушенным ОЯТ при транспортировании, хранении и переработке. На этапе выдержки ОЯТ в растворе борной кислоты в экспериментах определены концентрации урана, плутония и удельная активность продуктов деления в растворе модельных пеналов с ОЯТ. Произведена термовакуумная сушка пеналов с ОЯТ и определены параметры осушки (температура, остаточное давление, скорость осушки), выход водорода и активности 85Kr в процессе осушки, а также аэрозольный выход радионуклидов на фильтры системы термовакуумной сушки ОЯТ. Исследовано накопление водорода в герметичном модельном пенале с осушенным ОЯТ вследствие радиолиза гидратированных продуктов коррозии оксидного ОЯТ, а также изучен выход газообразных продуктов деления (ГПД) в объем пенала. Произведена расчетная оценка количества гидратированных продуктов коррозии оксида урана после хранения в водной среде и определен их химический состав после проведения термовакуумной сушки. Полученные данные могут использоваться для обоснования пожаровзрывобезопасности технологии осушки разрушенного влажного ОЯТ и обращения с осушенным ОЯТ при транспортировке и хранении.

Ссылки

1. Соколов И. П., Понизов А. В., Шарафутдинов Р. Б. Введение в обеспечение взрывобезопасности объектов ядерного топливного цикла / Труды НТЦ ЯРБ. Часть 2. Система нормативного обеспечения взрывобезопасности объектов ядерного топливного цикла. – М.: ФБУ «НТЦ ЯРБ», 2021. – 200 с. Электронный ресурс: https://elibrary.ru/download/elibrary_44795988_51975686.pdf (дата доступа 01.03.2024).
2. 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. – No 3. – С. 125–136. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2018.3.11
3. Гаязов А.З., Лещенко А.Ю., Смирнов В.П., Ильин П.А., Теплов В.Г. Исследование образования горючих газов и выхода радионуклидов при обращении с ОЯТ реактора АМ под водой. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2021. – No 2. – С. 71–80. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2021.2.07
4. Келлер В.Д., Шебеко Ю.Н., Шепелин В.А., Серкин М.А., Еременко О.Я., Дзисяк А.П., Щербакова М.В. Исследование эффективности каталитических сжигателей водорода из герметичных помещений АЭС. // Атомная энергия. – 1989. – Т. 67. – Вып. 5. – С. 335–337. Электронный ресурс: https://elib. biblioatom.ru/text/atomnaya-energiya_t67-5_1989/p335/ (дата доступа 01.03.2024).
5. Лыков А.В. Теория сушки. – М.: Энергия, 1968. – 472 c. Электронный ресурс: https://libcats.org/ book/633686 (дата доступа 01.03.2024).
6. Huber C., Jahromy S.S., Birkelbach F., Weber J., Jordan C., Schreiner M., Harasek M., Winter F. The multistep decomposition of boric acid. // Energy Sci Eng. – 2020. – Vol. 8.– Iss. 5.– PP. 1650–1666. DOI: https://doi.org/10.1002/ese3.622
7. Sevim F., Demir F., Bilen M., Okur H. Kinetic analysis of thermal decomposition of boric acid from thermogravimetric data. // Korean J Chem Eng. – 2006. – Vol. 23. – PP. 736–740. DOI: https://doi.org/10.1007/ BF02705920
8. Balcı S., Sezgi N.A., Eren E. Boron oxide production kinetics using boric acid as raw material. // Industrial and Engineering Chemistry Research. – 2012. – Vol. 51. – Iss. 34. – PP. 11091–11096. DOI: https://doi. org/10.1021/ie300685x
9. Pankajavalli R., Anthonysamy S., Ananthasivan K., Vasudeva Rao P.R. Vapour pressure and standard enthalpy of sublimation of H3BO3. // J. Nucl. Mater. – 2007.– Vol. 362. – Iss. 1. – PP. 128–131. DOI: https:// doi.org/10.1016/j.jnucmat.2006.12.025
10. 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. – Iss. 1–3. – PP. 409–423. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2011.10.027
11. ASTM International. «Standard Guide for Drying of Spent Nuclear Fuel.» ASTM C1553–21. West Conshohocken, PA: ASTM International. 2021. DOI: https://doi.org/10.1520/C1553-21
12. Burns P.C., Ewing R.C., Navrotsky A. Nuclear fuel in a reactor accident. // Science. – Vol. 335. – PP. 1184–1188. DOI: https://doi.org/10.1126/science.1211285
13. Jung H., Shukla P., Ahn T., Tipton L., Das K., He X., Basu D. Extended Storage and Transportation: Evaluation of Drying Adequacy. Rep. Washington, DC: US Nuclear Regulatory Commission, 2013. Электронный ресурс: https://curie.pnnl.gov/system/files/documents/not%20yet%20assigned/ML13169A039. pdf (дата доступа 01.03.2024).
14. Grambow B., Loida A., Martínex-Esparza A., Díaz-Arocas 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. 2000, IAEA. Электронный ресурс: https://www. nrc.gov/docs/ML0334/ML033460436.pdf (дата доступа 01.03.2024).

ВВЭР хранение ОЯТ пожаровзрывобезопасность разрушенное ОЯТ термовакуумная сушка радиолиз водород продукты коррозии

Ссылка для цитирования статьи: Гаязов А.З., Лещенко А.Ю., Смирнов В.П., Звир Е.А., Ильин П.А., Теплов В.Г. Исследование образования горючих газов и выхода радионуклидов при обращении с разрушенным ОЯТ ВВЭР во время и после осушки. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2024. – № 2. – С. 59-73. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2024.2.05 .