Роль молекулярного азота в процессе радиолиза теплоносителя первого контура водо-водяного энергетического реактора

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Представлены результаты моделирования радиационно-химических превращений в теплоносителе первого контура ВВЭР. Показано, что в условиях интенсивного облучения молекулярный азот, растворенный в теплоносителе, проявляет химическую активность. Реакция молекулы N2 с возбужденным гидроксилом инициирует образование аммиака и азотистой кислоты. Дальнейшее разложение аммиака дает только окисленные формы азота, при этом N2 выступает в роли промежуточного продукта. Поддержание концентраций водорода и кислорода в пределах норм при аммиачном водно-химическом режиме (ВХР) оказывается возможным лишь при постоянном дозировании NH3 и дегазации теплоносителя. Напротив, при ВХР с дозированием (в начальный момент) H2 в отсутствие возмущений быстро устанавливается стационарный режим, удовлетворяющий требованиям норм ВХР для ВВЭР. Разница между двумя ВХР обусловлена наличием в молекуле NH3 азота и его превращениями как элемента, вне зависимости от начальной химической формы.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. А. Грачев

НИЦ “Курчатовский институт”

Автор, ответственный за переписку.
Email: Grachev_VA@nrcki.ru
Россия, Москва

О. С. Быстрова

НИЦ “Курчатовский институт”

Email: Grachev_VA@nrcki.ru
Россия, Москва

А. Б. Сазонов

НИЦ “Курчатовский институт”

Email: Grachev_VA@nrcki.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Буланов А.В., Колесов Б.И., Лукашенко М.Л. и др. // Атомная Энергия. 2000. Т. 88. № 5. С. 353.
  2. Дмитриев М.Т. // Журнал прикладной химии. 1963. Т. 36. С. 1123.
  3. Shaede E.A., Edwards B.F.P., Walker D.C. // J. Phys. Chem. 1970, V. 74. № 17. P. 3217.
  4. Кабакчи С.А., Архипов О.П., Верховская А.О., Лукашенко М.Л. // ВАНТ Физика ядерных реакторов. 2023. № 2. С. 105.
  5. Karasawa H., Ibe E., Uchida S., Etoh H., Yasuda T. // Radiat. Phys. Chem. 1991. V. 37. № 2. P. 193.
  6. Etoh Y., Karasawa H., Ibe E., et al. // Journal of Nuclear Science and Technology. 1987. V. 24. № 8. P. 672.
  7. Yamamoto Y., Suzuki T. // J. Phys. Chem. Lett. 2020. V. 11. P. 5510.
  8. German K.R. // J. Chem. Phys. 1975. V. 63. P. 5252.
  9. German K.R. // J. Chem. Phys. 1975. V. 62. P. 2584.
  10. Qin X., Zhang S.D. // Journal of the Korean Physical Society. 2014. V. 65. № 12. P. 2017.
  11. Zanganeh A.H., Fillion J.H., Ruiz J.et al. // J. Chem. Phys. 2000. V. 112. P. 5660.
  12. Hans A., Ozga C., Seide R. et al. // J. Phys. Chem., B. 2017. V. 121. № 10. P. 2326.
  13. Miyazaki T., Nagasaka S., Kamiya Y., Tanimura K. // J. Phys. Chem. 1993. V. 97. № 41. P. 10715.
  14. Mordaunt D.H., Ashfold M.N.R., Dixon R.N. // J. Chem. Phys. 1994. V. 100. P. 7360.
  15. Грачев В.А., Сазонов А.Б. // Химия высоких энергий. 2022. T. 56. № 2. С. 120.
  16. Егоров Ю.А. Основы радиационной безопасности атомных электростанций. М.: Энергоиздат, 1982. 272 с.
  17. Гордеев А.В., Ершов Б.Г. // Атомная энергия. 1992. Т. 73. № 4. С. 322.
  18. Гордеев А.В., Ершов Б.Г. // Атомная энергия. 1992. Т. 73. № 4. С. 325.
  19. Elliot. A.J., Chenier M.P., Ouellette D.C. // J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1993. V. 89. № 8. P. 1193.
  20. Sunaryo G.R., Katsumura Y., Hiroishi D., Ishigure K. // Radiat. Phys. Chem. 1995. V. 45. № 1. P. 131.
  21. Кабакчи С.А. Математическое моделирование радиационного воздействия на водные теплоносители ядерных энергетических установок. М.: НИЦ “Курчатовский институт”, 2018. 111 с.
  22. da Silva G., Dlugogorski B.Z., Kennedy E.M. // International Journal of Chemical Kinetics. 2007. V. 39. № 12. P. 645.
  23. da Silva G., Dlugogorski B.Z., Kennedy E.M. // Chem. Eng. Sci. 2006. V. 61. P. 3186.
  24. Habersbergerova A., Bartonicek B. // Nukleonika. 1981. V. 26. № 7-8. P.783.
  25. Dey G.R. // Radiat. Phys. Chem. 2011. V. 80. № 3. P. 394.
  26. Грачев В.А., Сазонов А.Б., Быстрова О.С. // XXII Международная конференция молодых специалистов по ядерным энергетическим установкам. Сборник докладов. Подольск, АО ОКБ “Гидропресс” , 2022. C. 128.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Разложение аммиака в теплоносителе исследовательского реактора. Точки – эксперимент [24], линии – расчет. 1, □ – 5.5 ммоль/л NH3 + 70 ммоль/л H3BO3 (30°C); 2, ▲ – 5.25 ммоль/л NH3 (30°C); 3, × – 5.3 ммоль/л NH3 + 168 ммоль/л H3BO3 (180°C).

Скачать (149KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Выход связывания азота при облучении раствора H2 (мг/кг) / N2 (мг/кг): 1 – 3/20; 2 – 4/35; 3 – 5/50; 4 – 6/65; 5 – 8/95.

Скачать (192KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Выходы связанного азота и образования аммиака (атом N/100 эВ) при 25оС в зависимости от давления P азота над раствором. Точки – эксперимент [2], сплошные линии – расчет. ♦, 1 – N2; ◊, 2 – NH3.

Скачать (120KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Концентрация продуктов радиолиза воды и аммиака в теплоносителе ВВЭР, ВХР “N” : 1 – N2; 2 – H2; 3 – NH3; 4 – HNO2; 5 – окислительные продукты; 6 – O2.

Скачать (141KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Концентрация продуктов радиолиза воды и аммиака в теплоносителе ВВЭР, ВХР “A” : 1 – N2; 2 – H2; 3 – NH3; 4 – HNO2; 5 – окислительные продукты; 6 – O2.

Скачать (139KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Концентрация продуктов радиолиза воды и аммиака в теплоносителе ВВЭР, ВХР “AN” : 1 – N2; 2 – H2; 3 – NH3; 4 – HNO2; 5 – окислительные продукты; 6 – O2.

Скачать (138KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Концентрация продуктов радиолиза воды и аммиака в теплоносителе ВВЭР, ВХР “C” : 1 – N2; 2 – H2; 3 – NH3; 4 – HNO2; 5 – окислительные продукты; 6 – O2.

Скачать (133KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Концентрация продуктов радиолиза воды и аммиака в теплоносителе ВВЭР, ВХР “N” : 1 – N2; 2 – H2; 3 – NH3; 4 – HNO2; 5 – NO.

Скачать (125KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024