Плутоний Фундаментальные проблемы Том 1 - Надыкто Б.А.
ISBN 5-9515-00-24-9
Скачать (прямая ссылка):
Konobeevsky, S. T. 1955. Phase Diagrams of Some Plutonium Systems. In Session of the Division of Chemical Science of the U.S.S.R. Academy of Sciences (Conference on the Peaceful Use of Atomic Energy), 362. Moscow: Soviet Academy of Sciences.
На фотографии слева направо: академик Борис Литвинов, Лидия Тимофеева, Евгений Козлов и Зиг Хеккер в институте им. Бочвара в Москве (1998 год). Академик Литвинов и Евгений Козлов работают во Всероссийском научно-исследовательском институте технической физики
Лидия Федоровна Тимофеева окончила Московский институт стали и сплавов по кафедре “Металловедение и термическая обработка”, которой руководил академик А. А. Бочвар. Имеет ученую степень кандидата технических наук. В настоящее время является ведущим специалистом в области металловедения плутония и его сплавов. Работает во Всероссийском научно-исследовательском институте неорганических материалов имени академика А. А. Бочвара (Москва).
Peterson, D. E., and М. E Kassner. 1988. Bull. Alloy Phase Diagr. 9: 261.
Schonfeld, F. W. 1961a. Phase Diagrams Published by the Russians. In The Metal Plutonium, 255. Chicago: The University of Chicago Press.
-------. 1961b. Plutonium Phase Diagrams Studied
at Los Alamos. In The Metal Plutonium, 240. Chicago: The University of Chicago Press.
Timofeeva, L. F. 2000. Low-Temperature Equilibrium Aging under Self-Irradiation in Binary Alloys of Pu with Elements of the TTTB Group. In Proceedings of the International Conference on Ageing Studies and Lifetime Extension of Materials. Edited by L. G. Mallinson, 191. Dordrecht: Kluwer Academic Publisher.
Number 26 2000 Los Alamos Science
253
ХИМИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ЯВЛЕНИЙ И КОРРОЗИИ ПЛУТОНИЯ
Джон М. Хашке, Томас X. Аллен, Луис А. Моралес
W
'Г;
• f s ^ *
Los Alamos Science Number 26 2000
Химия поверхностных явлений и коррозии плутония
Элементарный плутоний в том виде, в котором он применяется в оружии, является химически активным металлом. Под действием воздуха, влаги и обычных элементов, таких как кислород и водород, поверхность металла легко корродирует с образованием мелкодисперсного порошка, содержащего плутоний. Легко попадая в воздух и соответственно в легкие, эти частицы представляют в случае аварии намного большую опасность, чем исходный металл. В связи с повышением требований по ядерной безопасности для надежного поддержания ядерного арсенала и безопасной наработки плутония, работы с ним и хранения его излишков сегодня более важно, чем когда бы то ни было, понимать коррозию плутония во всех ее проявлениях.
Металлический плутоний впервые был изготовлен в Лос-Аламосе в 1944 году при проведении работ по Манхэттенскому проекту. После изготовления образцов ученые стали изучать свойства металла, включая его взаимодействие с воздухом, влагой, кислородом и водородом. Интенсивные исследования плутония продолжались до начала 70-х годов, и результаты этих исследований нашли отражение в справочниках по химии, физике и металлургии.
В сухом воздухе - при содержании воды менее 0,5 частей на миллион -при комнатной температуре плутоний ведет себя аналогично другим активным металлам, образуя на поверхности защитный слой из диоксида (PuO2). Слой PuO2 ограничивает коррозию нелегированного плутония до незначительной скорости - 20 пикометров в час. Поэтому считают, что химия коррозии плутония относительно несложна и достаточно хорошо изучена, однако это далеко не так. Необъясненные явления, такие как пирофорность плутония (самопроизвольное возгорание в воздухе) и ускоренная коррозия во влажном воздухе, наблюдались в самых первых исследованиях плутония (Cleveland 1979, Wick 1980, Katz et al. 1986). Недавно проведенные исследования в Лос-Ала-мосе подтвердили эти факты и добавили к ним явление необьиайно быстрой коррозии. Кроме того, наш анализ подтвердил правоту Дж. Т. Уэбера, пер-
вого исследователя коррозии плутония из Лос-Аламоса, который писал: “Многие исследователи обращают внимание в основном на диоксид PuO2, поведение которого можно хорошо описать, и игнорируют другие соединения, которые также влияют на общее коррозионное поведение” (Wick 1980). На самом деле, мы считаем, что в процессе коррозии плутония большую роль играют другие оксиды, отличные ОТ PuO2, и другие соединения плутония. Эти соединения оказываются катализаторами, благодаря которым коррозия проходит с аномально высокой скоростью.
“Неуправляемые” реакции могут проходить в довольно обычных условиях. Однажды в перчаточной камере в обогащенной азотом атмосфере (содержащей менее 3 % кислорода), обычно используемой для работы с металлическим плутонием, исследовали разрушенный контейнер, в котором находилась отливка из плутония. Контейнер оставался там в течение трех часов после разборки и начального обследования. Когда работники вернулись для продолжения работы, они обнаружили, что внутренний контейнер стал горячим на ощупь, а его диаметр увеличился на 50 % в области, окружающей отливку (Haschke, Martz 1998b). Последующее исследование показало, что при комнатной температуре самопроизвольно началась реакция коррозии с участием как кислорода, так и азота, которая продвигалась в металлический плутоний со
