Н. М. Барбин, И. А. Сидаш, Д. И. Терентьев, С. Г. Алексеев

АННОТАЦИЯ

В настоящий момент в мире имеются энергетические реакторы, реакторы для производства плутония и исследовательские реакторы, количество которых составляет более 100 шт. Графит в вышеперечисленных реакторах используется в качестве отражателя, замедлителя, а также в качестве оболочек ТВЭЛов. Беспламенное сжигание – перспективный метод сокращения объема твердых радиоактивных отходов. Метод беспламенного сжигания основан на окислении ТРО в оксидно-карбонатных расплавах и позволяет значительно сократить объем радиоактивного графита. Проведе- но термодинамическое моделирование окисления радиоактивного графита в расплаве Na2CO3–K2CO3–Sb2O3 в атмосфере углекислого газа. Для проведения термодинамического анализа использован программный комплекса TERRA. Термодинамическое моделирование проводилось при давлении одна атмосфера, при начальной температуре 273 К и конечной температуре 3273 К. Шаг изменения температуры – 100 К. На основании полученных данных проведен анализ распределения элементов между конденсированной и газовой фазами. Моделирование показывает, что углерод исчезает при температуре 873 К. Нагревание системы до 1073 К приводит к испарению конденсированных соединений сурьмы. Нагревание системы до 1673 К приводит к испарению конденсированных соединений калия, натрия, хлора, урана и цезия. Нагревание системы до 2273 К приводит к испарению конденсированных соединений никеля. Нагревание системы до 2573 К приводит к испарению конденсированных соединений кальция, плутония, бериллия, стронция, америция и европия. При температуре свыше 2573 К присутствует только парогазовая фаза.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

термодинамическое моделирование, радиоактивный графит, радионуклиды, нагревание, окисление, расплав, карбонаты.

DOI: 10.7868/S0235010618030039

Н. М. Барбин, И. А. Сидаш, Д. И. Терентьев, С. Г. Алексеев.

АННОТАЦИЯ

Графит используется в качестве замедлителя и отражателя нейтронов. Кроме того, в конструкциях реакторов графит может использоваться в качестве уплотнителей и подшипников. Масса графита в реакторах составляет 1–2 тыс. т. При выводе из эксплуатации графитовых реакторов образуется большое количество радиоактивных графитовых отходов. Существующие методы обращения с радиоактивным графитом основаны на его изолировании от окружающей среды. Данные методы не позволяют существенно уменьшить объем радиоактивных графитовых отходов. В результате чего переработка облученного реакторного графита методом окисления в расплавах солей может рассматриваться как альтернативный способ утилизации, позволяющий сократить объем радиоактивных графитовых отходов. Проведено термодинамическое моделирование окисления радиоактивного графита в расплаве Na2CO3–K2CO3–Sb2O3 в атмосфере аргона. Для проведения термодинамического анализа использован программный комплекс TERRA. На основании полученных данных проведен анализ распределения элементов между конденсированной и газовой фазами. В результате получено, что нагревание системы до 1073 К приводит к испарению конденсированных соединений сурьмы и цезия. Нагревание системы до 1273 К приводит к испарению конденсированных соединений калия, натрия, хлора. Нагревание системы до 1373 К приводит к испарению конденсированных соединений никеля. Нагревание системы до 1673 К приводит к испарению конденсированных соединений урана, кальция и стронция. Нагревание системы до 1773 К приводит к испарению конденсированных соединений плутония, бериллия, америция и европия. При температуре свыше 1773 К присутствует только парогазовая фаза.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

термодинамическое моделирование, радиоактивный графит, радионуклиды, нагревание, окисление, расплав, карбонаты.

DOI: 10.7868/S0235010618030015

Н. М. Барбин, А. М. Кобелев, Д. И. Терентьев, С. Г. Алексеев.

АННОТАЦИЯ:

Среди всей массы накопленных радиоактивных отходов графит занимает особое место. В настоящий момент в мире не существует окончательного принятого решения по проблеме утилизации отработанного графита. При помощи метода термодинамического моделирования исследовано поведение радиоактивного графита в многокомпонентном расплаве CuO–NaCl–KCl–Na2CO3–K2CO3 в атмосфере аргона, в диапазоне температур от 373 до 3273 К. Моделирование проводилось с использованием пакета программ Терра который предназначен для расчета состава фаз, термодинамических и транспортных свойств произвольных систем. Расчет выполнялся с использованием справочной базы данных по свойствам индивидуальных веществ. Так при температуре 1273 К происходит сгорание графита с образованием угарного и углекислого газов. Конденсированные соединения цезия, хлора и урана испаряются при температуре 1573 К. Повышение температуры системы до 1873 К приводит к испарению конденсированного никеля. Конденсированный оксид стронция переходит в парообразное состояние при температуре 2273 К. При температуре 2373 К переходят в парообразное состояние конденсированные соединения плутония, кальция, европия. Конденсированный оксид бериллия переходит в парообразное состояние при температуре 2473 К. Дальнейшее повышение температуры до 2673 К приводит к переходу конденсированного оксида америция (III) в парообразное состояние. В диапазоне температур от 2673 до 3273 К в изолированной системе находится только парогазовая фаза.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

солевой расплав, радиоактивный графит, радионуклиды, окисление, оксид меди, термодинамическое моделирование.