Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Надыкто Б.А. -> "Плутоний Фундаментальные проблемы Том 1" -> 206

Плутоний Фундаментальные проблемы Том 1 - Надыкто Б.А.

Надыкто Б.А., Темофеева Л.Ф. Плутоний Фундаментальные проблемы Том 1 — Саров, 2003. — 304 c.
ISBN 5-9515-00-24-9
Скачать (прямая ссылка): plutoniyfundamentproblemi2003.djvu
Предыдущая << 1 .. 200 201 202 203 204 205 < 206 > 207 208 209 210 211 212 .. 222 >> Следующая


цессе воздействия атмосферы перчаточной камеры скорость коррозии стала большой, и она была оценена, исходя из очень большого увеличения объема корпуса в течение трех часов, плотности продукта коррозии и приближенной площади поверхности металла. Результат (0,3 г Ри/(см2 ¦ мин)) отлично согласуется со значением, измеренным во время исследований катализируемой гидридом коррозии (0,7 ± 0,1 г Ри/(см2 ¦ мин)).

Опыт и знания, которые мы приобрели при анализе этого случая и при исследовании каталитических реакций коррозии, нашли широкое применение в снижении ядерной опасности. Для безопасного хранения плутония необходимо использовать два герметичных металлических контейнера и исключить присутствие органических материалов в упаковке. Эти два критерия безопасности указаны в стандартах по хранению плутония, принятых Министерством энергетики США и Международным агентством по атомной энергии.

Знание кинетики коррозии плутония и распределения по размерам частиц для всего спектра условий позволяет реально оценивать опасность распыления плутония в процессе аварий. Каталитическое гидрирование также является ключевой реакцией в процессе рециклирования гидрид-дегидрид для разрушения оружейных конструкций и наработки металлического плутония, осуществляемых в один этап. В процессе рециклирования гидрид-дегидрид не образуется никаких смешанных или жидких отходов. Регенерированный плутоний находится в

готовых для хранения слитках, а газообразный водород, который как создается, так и рециклируется для хранения в виде гидрида урана, никогда не выходит и не представляет опасности взрыва. Этот процесс был отмечен в журнале “R&D Magazine” как одно из 100 лучших технических открытий года и послужил технологической основой “Автоматизированной системы освобождения и интегрированного извлечения” (ARIES) для выделения плутония из оружейных компонентов. Катализируемое гидридом окисление плутония является перспективным для развития как параллельный одноэтапный процесс при быстрой наработке плутония в форме оксида, а не металла.

Разрушенный контейнер для хранения с металлическим плутонием

На каждом из фотоснимков показан этап разборки контейнера с отливкой из металлического плутония массой 2,5 кг. (а) Наружный контейнер помещают в перчаточную камеру;

(б) когда открыли крышку, показалась пластиковая обшивка; (в) когда из контейнера вынули пластиковую обшивку и внутренний цилиндр, можно было увидеть обесцвеченный пластик, ставший хрупким в результате радиолиза; (г) виден разрушенный участок во внутреннем контейнере; (д) продукт коррозии высыпается из разрушенного участка; (е) увеличение внутреннего диаметра корпуса около разрушившегося участка показывает распространение катализируемой гидридом коррозии в течение

3 часов

Number 26 2000 Los Alamos Science

269
Химия поверхностных явлений и коррозии плутония

Ускоренное окисление в присутствии влаги и роль высших оксидов

Ускоренную коррозию плутония во влажном воздухе впервые наблюдали при выполнении Манхэттенского проекта, но механизм этого процесса до недавнего времени оставался загадкой (Haschke et al. 1996, Haschke, Martz 1998b). Сначала кратко опишем эту “загадку”.

При комнатной температуре скорость коррозии плутония в парах воды в условиях равновесного давления более чем в 100 раз выше скорости коррозии в сухом воздухе. При 100 0C скорости различаются почти в IO5 раз. Первые работы показали, что действие на плутоний как молекулярного кислорода, так и водяного пара приводит к образованию PuO2:

Ри(тв) + 02(г) -> PuO2(Tb). (8)

Ри(тв) + 2Н20(г) -> PuO2 + 2Н2(г). (9)

Более того, скорости коррозии в насыщенных влагой воздухе и кислороде равны скоростям коррозии в равновесных парах воды, а это свидетельствует о том, что окисление металлического плутония в присутствии влаги описывается уравнением (9). Эта ситуация вызывает недоумение, поскольку O2, а не H2O исчезает из газовой фазы в процессе коррозии и H2 не наблюдается как газообразный продукт, если присутствует кислород. Аналогично металлический уран окисляется быстрее во влажном кислороде, чем в сухом кислороде, HO, опять же, O2 исчезает, концентрация H2O остается постоянной и H2 не высвобождается (Backer et al. 1966). Однако после исчерпания O2 из газовой фазы концентрация H2O уменьшается со скоростью, соответствующей образованию H2.

Первые попытки объяснить ускоренное окисление металлического плутония в присутствии влаги включали изменения в механизме этой реакции: обычная диффузия О2- была исключена как лимитирующая стадия в процессе окисления. В большинстве предлагаемых моделей предполагалось, что увеличение скорости обусловлено относитель-

но быстрой диффузией иона гидроксида (ОН-) через оксидный слой. Эти модели предлагали возможное объяснение повышенной скорости, HO не объясняли ни исчезновения O2 при большой скорости, характерной для реакции Pu + H2O, ни образования оксида как единственного продукта коррозии во влажном воздухе. Если бы OH- был диффундирующим объектом, то на границе раздела продукт - металл образовывалась бы экв и молярная смесь PuO2 и PuH2.
Предыдущая << 1 .. 200 201 202 203 204 205 < 206 > 207 208 209 210 211 212 .. 222 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed