Плутоний Фундаментальные проблемы Том 1 - Надыкто Б.А.
ISBN 5-9515-00-24-9
Скачать (прямая ссылка):
состояние эвтектоида (a-Pu + Pu3Ga). В статье “Рассказ о двух диаграммах” авторы тщательно анализируют российские эксперименты, обосновывающие это заключение, и приходят к выводу о корректности российской диаграммы.
Большое внимание уделяется сложным процессам коррозии плутония, обращается внимание на каталитические свойства ряда соединений на поверхности плутония (Pu2O3, PuHx, Ри02+х), которые могут образовываться в процессе коррозии и на многие порядки увеличивать ее скорость. Рассмотрена коррозия плутония в различных средах: сухом воздухе, средах с дефицитом кислорода, влажном вохдухе, водородной атмосфере.
Детально рассмотрены механизмы радиационных процессов, развивающихся в плутонии вследствие самооблуче-ния. Согласно прогнозу стадия радиационного распухания плутония может наступить через 20-100 лет, причем основной вклад будет вносить ваканси-онное распухание, а не распухание за счет радиогенного гелия. Предполагается, что на установившейся стадии скорость увеличения объема будет составлять ~ 0,1 % в год.
В небольшой заметке продемонстрированы возможности метода просвечивающей электронной микроскопии для исследования плутония. Отмечено наблюдение мартенситного б^а' превращения в 6-фазном сплаве Pu с Ga, гелиевых пузырьков и наноструктуры в а-плутонии.
Второй том книги также включает три крупных раздела.
Раздел “Металловедение плутония” содержит замечательные обзоры, которые представляют собой краткий учебник по металловедению плутония и его механическим свойствам. В них дан обзор опубликованных экспериментальных данных о плутонии и теоретических представлений, объясняющих фазовую нестабильность плутония, освещено поведение материала в процессе литья, механической обработки, показана роль структурных дефектов (дислокаций) в формировании прочностных и пластических характеристик металла.
Этот раздел содержит краткое введение в общее материаловедение, что дает возможность специалистам других областей знаний легко войти в круг неизвестных ему понятий металловедения плутония, и тем самым реализуется идея объединения специалистов разных профилей.
К числу интересных экспериментальных результатов, приведенных в статье, следует отнести наблюдение пластического характера разрушения а-фазы плутония, которая отличается большой хрупкостью. Наличие следов значительной пластической деформации авторы объяснили появлением в вершине раскрывающейся трещины высоких гидростатических растягивающих напряжений. В условиях растягивающих напряжений выше 0,35 ГПа a-фаза плутония переходит в состояние пластичной 6-фазы, и в этой фазе происходит разрушение (раскрытие трещины). После релаксации напряжений материал возвращается в состояние a-фазы, оставляя следы больших пластических деформаций 6-фазы в материале со структурой а-фазы.
Исследованием тонкой структуры рентгеновского поглощения (ТСРП) в сплавах плутония с низким содержанием галлия выявлена локальная сверхструктура (a-структура). При старении в течение 10 и более лет a-структура имеет тенденцию к исчезновению. Объем локальной структуры в образцах (Pu с 1,7 ат. % Ga) низкой чистоты значительно больше, чем в свежеизготовлен-ных образцах более высокой чистоты.
В разделе “Химия актиноидов и окружающая среда” представлены работы по химическому поведению плутония в различных средах и вопросы переработки плутония.
Рассмотрены различные химические реакции плутония в окружающей среде и в процессе переработки, комплексные соединения плутония. Плутоний может иметь в водных кислых растворах одновременно в значительных количествах четыре различных состояния окисления. Одной из задач химиков, работающих с плутонием, является получение стабильных растворов в состоянии окисления одного типа.
Методика расчета электронной структуры применяется к молекулам, содержащим актиноиды. На примере ряда молекул AnO2(H2O)52+ урана, нептуния и плутония и актиноидного комплекса Np02(18-KpayH-6)+, включающего органический лиганд, показано, как на основе методов теории функционала плотности можно изучать большие молекулы, содержащие актиноиды.
Рассмотрено поведение различных химических видов актиноидов в природе. Концентрации актиноидов в природных водах обычно составляют не более IO-6 моль (M). В этих условиях методы
VII
стандартной спектроскопии неприменимы и используются перспективные методики, также как спектроскопия ТСРП и спектроскопия лазерно-индуцированной флуоресценции. Исследования методом ТСРП позволили изучить структуру коллоидов, без знания которой долгие годы не удавалось определить растворимость Pu(IV). Растровая электронная микроскопия дала возможность прояснить необычное поведение сорбции U(VI) на поверхности фосфатных минералов.
Плутоний постоянно нарабатывается в энергетических ядерных реакторах и, с одной стороны, является ценным энергетическим сырьем, а с другой, - требует для безопасного обращения строгого выполнения установленных правил, нарушение которых представляет значительную экологическую опасность. Отработавшее ядерное топливо в ряде стран (например, во Франции и Великобритании) перерабатывается и из него извлекается плутоний. Использование в ядерных реакторах смешанного уран-плутониевого ядерного топлива (МОХ-топлива) определяется не только технической ВОЗМОЖНОСТЬЮ, HO и экономикой, так как в настоящее время урановое топливо, как правило, дешевле МОХ-топлива. Поэтому в мире накоплены значительные запасы выделенного реакторного плутония (-150 т), требующие безопасного хранения.
