Uдля ядерного оружия. Длительное время 1943-1984 гг

Вид материала

Документы

Содержание Физико-химические исследования

Подобный материал:

• Международно–правовые проблемы борьбы с терроризмом проф., д ю. н. Э. А. Иванов,, 264.22kb.
• «Проблемы ядерного разоружения в 60-е – 80-е годы», 703.3kb.
• Республики Казахстан «Мир без ядерного оружия», 60.73kb.
• Правила поведения и действия населения в очагах поражения, 190.37kb.
• Очаги ядерного, химического, бактериологи­ческого (биологического) поражения и зоны, 218.07kb.
• Реферат тема : «Оружие массового поражения», 234.49kb.
• Содержание: Из истории создания ядерного оружия, 193.03kb.
• Исследование политики на международном уровне имеет свои особенности, 393.63kb.
• Инструкция сотруднику личной охраны по порядку обращения с оружием (расширенный, 349.35kb.
• Исла легальных владельцев огнестрельного и газового оружия, в настоящее время их количество, 25.86kb.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ Среди работ, которыми занимался Отдел изотопной химии (ОИХ) в 2000 г., основное место занимало изучение физико-химических вопросов замкнутого ядерного топливного цикла (ЗЯТЦ). К ЗЯТЦ приковано внимание в связи с наметившимся поворотом в развитии ядерной энергетики, что нашло отражение в “Стратегии развития атомной энергетики России” - документе, выпущенном Минатомом и одобренном Правительством России в мае 2000 г. Ныне доминирующее положение в атомной энергетике занимают реакторы на тепловых нейтронах (ЛВР). Им принадлежит роль генераторов тепловой и электрической энергии, а также плутония для использования в реакторах на быстрых нейтронах (РБН), предназначаемых не только для получения энергии, но и для безграничного обеспечения ядерными топливными ресурсами. Таким образом, одна из задач замыкания топливного цикла связана с рециклом урана и плутония, другая - с извлечением и пережиганием в ядерном цикле энергонасыщенных минорных актинидов - Am, Cm и, наконец, трансмутацией долгоживущих продуктов деления, прежде всего, 129I и 99Tc. Ключевое и наиболее сложное звено многозвенного ЗЯТЦ представляет собой химия переработки облученного топлива. Подходы для решения этой задачи применительно к топливу ЛВР и РБН различны. В цикле ЛВР необходимо разделение урана и плутония, достаточно высокая очистка урана и плутония от продуктов деления; в цикле РБН разделение урана и плутония не допускается и требуемая очистка от продуктов деления имеет не высокий уровень (на 3 - 4 порядка ниже, чем в ЛВР). Здесь особый интерес представляет компактность технологии, т. к. предполагается размещение завода по переработке и атомной станции на одной и той же площадке. Общие требования к переработке топлива обоих типов реакторов включают: применение химически стойкой среды, максимальное снижение объема сбрасываемых радиоактивных отходов, отделение и пережигание минорных актинидов, трансмутацию долгоживущих продуктов деления и др. Для использования в радиохимии переработки предлагаются неводные технологии. Специалистами ОИХ предложена газофторидная технология регенерации топлива ВВЭР с применением фтора. Разработана технологическая схема, в соответствии с которой извлекаемый в процессе фторирования топлива гексафторид урана подвергается дистилляционной очистке; на заводе разделения изотопов корректируется изотопный состав урана для повторного применения в ВВЭР. Плутоний также выделяется в виде гексафторида и после пирогидролиза, в виде двуокиси (PuO2), передается в цикл рефабрикации нитридного топлива реактора “Брест” на быстрых нейтронах. По-видимому, использование плутония может потребоваться также и в легководных реакторах (ВВЭР) для получения МОХ-топлива, состоящего из оксидов урана и плутония (UO2 - PuO2). Для получения МОХ-топлива в упомянутой схеме предусмотрен процесс получения гранул из газовой фазы UF6, PuF6 при гидролизе в псевдоожиженном слое (800 0С). Фрагменты технологии регенерации топлива ЛВР более подробно описаны в докладе, представленный на секции №2 НТС №4 Минатома. Секция отметила, что “газофторидный метод регенерации ОЯТ ЛВР получил значительное развитие; целесообразно осуществить технико-экономические исследования фторидной технологии на базе обновленного ТЗ”. Замыкание ядерного топливного цикла нельзя осуществить без процедуры пережигания минорных актинидов, главным образом Am и Cm, и трансмутации некоторых долгоживущих осколков деления, особенно, технеция-99 и иода-129. В ОИХ совместно с ОКФТИ Института ядерных реакторов была продолжена разработка идеи реактора-“мусорщика” на расплавах солей для сжигания радиоактивных отходов. Совместный доклад по этому вопросу был сделан на совещании в Минатоме в ноябре 2000 г. Для оценки эффективности этого процесса явно не хватает экспериментальных данных по поведению минорных актинидов в расплавах солей, а также некоторых осколков в тепловом и промежуточном спектрах нейтронов. С целью изучения ядерных превращений элементов был разработан эксперимент, получивший свое отражение в проекте “Ампула” (совместно с ИЯР, ООЯФ и ИРТМ). Проект передан в Минатом и ожидает финансовой поддержки. Ампулы намечается заполнить расплавами солей фторидов (NaF - LiF, NaF - KF - ZrF4 и др.), содержащих Am и Cm; для облучения будет использован реактор РНЦ “КИ” ИР-8. Облученное топливо реакторов на быстрых нейтронах (в перспективе “Брест”) требует особого подхода при его регенерации. Здесь не ставится задача отделения урана от плутония и их высокой очистки, весьма важна компактность замкнутого процесса регенерации топлива “Брест”, который должен сосуществовать рядом с атомной станцией, производящей электроэнергию. Для создания такого цикла перспективно использовать методы пирохимии и пирометаллургии. В ОИХ разрабатывается концепция переработки топлива реактора “Брест”. Она находится в состоянии раннего развития и еще не получила достаточного оформления. Определенное место в работе Отдела заняли поисковые исследования по технологии получения чистого циркония (по заданию Чепецкого механического завода). Среди этих работ: исследование высокотемпературной фильтрации газообразного хлорида циркония через никелевые фильтры, конденсация тетрахлорида циркония в системе конденсатора с “тепловым сбросом”, изучение процесса хлорирования минерала циркона в аппаратах с псевдоожиженным слоем. Отчетные материалы по этим вопросам направлены Заказчику. При исследовании высокотемпературной фильтрации ZrCl4 было установлено, что: - многослойные фильтроэлементы на основе никеля устойчивы при температуре до 150 - 160 0C к воздействию паров сухого тетрахлорида циркония, хлористого водорода, хлора и углекислого газа; - наличие влаги приводит к гидролизу тетрахлорида циркония и к появлению хлористого водорода, который в присутствии паров воды реагирует с никелем с образованием NiCl2, однако, со временем скорость коррозии замедляется; - константа скорости газовой коррозии пористого никеля определяется величиной абсолютной влажности и нелинейно зависит от времени коррозии; - измерения сопротивления фильтроэлементов при фильтрации азота с температурой от 12 до 300 0C показали возрастание газодинамического сопротивления P0 при повышении температуры газа. Предложена модель расчета газодинамического сопротивления металлокерамических фильтроэлементов от температуры потока парогазовой смеси ZrCl4, CO2 и Сl2 на основе учета ее вязкости, состава и температуры (“вязкостная” модель); - сопротивление фильтроэлемента во времени при подаче на него аэрозолей ZrCl4 вначале растет линейно, после значительного накопления осадка на фильтре линейность нарушается; - фильтры могут быть регенерированы обратной импульсно-ижекционной отдувкой обеспыленным азотом. При этом их сопротивление отличается не более, чем на 20 - 30 % от начального (до забивки). На лабораторном экспериментальном конденсаторе подтверждены данные по “тепловыму” сбросу конденсированного ZrCl4. Исследован процесс псевдоожижения цирконового концентрата марки КЦП (средний размер частиц 50 и 70 мкм) газообразными аргоном и углекислым газом при комнатной температуре и давлении 1 ата в цилиндрических кварцевых аппаратах диаметром 76 и 112 мм. Диапазон скоростей газа в аппарате составлял 0 - 27 см/сек, высота неподвижного слоя твердой фазы 30 - 185 мм. Наблюдалось кипение цирконового концентрата при высоте неподвижного слоя более 50 мм. При меньшей высоте слоя циркона ожижения не происходит вследствие образования каналов в слое. Выполнены работы в традиционном тематическом направлении Отдела изотопной химии. К ним относятся: - исследования твердых фторионпроводящих электролитов; - методика лазерного определения молекулы DH; - микротехнология получения изотопнообогащенного кремния и силана из тетрафторида кремния и двуокиси кремния; - получение фторида серы S2F10; - отработка новых способов получения изотопной продукции - одностадийный способ получения высокообогащенного металлического 50Cr из хромилфторида и высокообогащеного металлического 113Cd из сульфата кадмия. В 2000 году в ОИХ разрабатывалась демонстрационная установка для получения апирогенной воды путем ее парогазовой очистки на металлокерамических фильтрах с многослойной структурой. Дистиллированная вода может содержать гидрозоли с модальным размером от 0,05 до 0,1 мкм. Гидрозоли столь малого размера могут содержать как неорганические соединения, так и белковые фрагменты бактерий и вирусов, т. е. данная вода не отвечает требованиям фармакопейной статьи на апирогенность. Конденсат паров воды, пропущенный через Ni-фильтр типа МКФС и фильтр из карбида кремния был проанализирован в Испытательной лаборатории НИИ физико-химической медицины МЗ РФ в соответствии с фармакопейной статьей “Вода для инъекций - ФС 42-2620-97”. Результаты анализов, подтвержденные протоколами испытаний на отсутствие содержания в воде механических включений и эндотоксинов (пирогенов), подтвердили пригодность воды для выполнения практически любых инъекций. Разработанный способ получения апирогенной воды после ряда усовершенствований и проведения ресурсных испытаний будет рекомендован для промышленного выпуска и использования в учреждениях Минздрава РФ.