Проведено термодинамическое моделирование, определены константы равновесия реакций с участием актиноидов U, Am, Pu при нагреве радиоактивного графита в атмосфере азота. Описаны процессы, протекающие в интервале температур от 370 до 3270 К, а именно: термическое испарение конденсированных веществ, термическая диссоциация протекающая в паровой фазе, реакции протекающие между конденсированным веществом и газом, реакции между веществами в газо-паровой фазе, термическое разложение твердых веществ и реакции между конденсированными веществами.
Consideration is given to the thermodynamic modeling of equilibrium constants for reactions involving actinides U, Am, Pu in radioactive graphite at heating in a nitrogen atmosphere. The processes take place in the temperature range from 370 to 3270 K. These are thermal evaporation of condensed substances, thermal dissociation flowing in the vapor phase reaction, reactions between solid and gas, between the substances in the gas-vapor phase, the thermal decomposition of solids and the reaction between condensed matter.
Предпросмотр статьи
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Физика
- УДК
- 53. Физика
- eLIBRARY ID
- 25033475
В работе проведено компьютерное термодинамическое моделирование нагревания радиоактивного графита в атмосфере азота. В результате расчетов были определены реакции и их температурные интервалы для долгоживущих радионуклидов Am, U и Pu. Построены графики распределения балансов радионуклидов по фазам на всем рассматриваемом температурном диапазоне. Методом наименьших квадратов рассчитаны константы реакций и построены зависимости значений константы равновесия реакций от температуры.
Полученные данные показывают, что при относительно невысоких температурах 770—970 К наблюдается образование паров америция, дальнейшее нагревание системы до 1670 К и выше сопровождается разложением карбонатов урана с образованием газовой фазы. Более высокие температуры 2270—2870 К приводит к термическому разложению конденсированных соединений урана и образованием его паров.
Ещё раз отметим, что попадание летучих актиноидов в систему охлаждения реактора может негативно влиять на экологическую обстановку при эксплуатации АЭС.
Список литературы
1. Российское атомное общество: URL: http://www.atomic-energy.ru/print/46202.
2. Мотыляев А. // Химия и жизнь. 2014. № 8. С. 2.
3. Скачек М. А. Обращение с отработанным ядерным топливом и радиоактивными отходами АЭС. — М.: Изд. дом МЭИ, 2007.
4. Матвеев Л. В., Рудик А. П. Почти все о ядерном реакторе. — М.: Энергоатомиздат, 1990.
5. Yang H.-C., Eun H.-C., Lee D.-G. // J. of Nuclear Science and Technology. 2005. V. 42. No. 10. P. 869.
6. Микеев А. К. Противопожарная защита АЭС. — М.: Энергоатомиздат, 1990.
7. Электронная библиотека «Наука и жизнь». URL: http://www.n-t.ru
8. Портал естественных наук. URL: http://www.elm.escience. ru
9. Шавалеев М. Р., Барбин Н. М., Дальков М. П. и др. // Техносферная безопасность: интернет-журнал. 2014. № 2 (3).
URL: http://www.uigps.ru/content/nauchnyy-zhurnal/
10. Барбин Н. М., Терентьев Д. И., Пешков А. В. и др. // Пожаровзрывобезопасность. 2014. № 3. С. 57.
11. Барбин Н. М., Кобелев А. М., Терентьев Д. И. и др. //
Пожаровзрывобезопасность. 2014. № 10. С. 38—47.
12. Шавалеев М. Р., Барбин Н. М., Дальков М. П. и др. / Материалы XIV Российской конференции (с международным участием) по теплофизическим свойствам веществ (РКТС-14): в 2 т. — Казань: Изд-во «Отечество», 2014. С. 206.
13. Шавалеев М. Р., Барбин Н. М., Пешков А. В. / Термодинамика и материаловедение. 9-й семинар СО РАН УрО РАН, посвященный памяти академика Ф. А. Кузнецова. — Новосибирск: ИНХ СО РАН, 2014. С. 76, 77.
14. Барбин Н. М., Казанцев Г. Ф., Ватолин Н. Л. Переработка вторичного свинцового сырья в ионных солевых расплавах. — Екатеринбург: УрО РАН, 2002.
15. Barbin N., Terentiev D., Alekseyev S., et al. // Computational Materials Science. 2013. V. 66. Р. 28.
16. Шавалеев М. Р., Барбин Н. М., Терентьев Д. И. и др. // Девятая Международная конференция «Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология». Сборник тезисов докладов. — г. Троицк, 2014. С. 478.
17. Шавалеев М. Р., Барбин Н. М. / Труды XІV Российской конференции «Строение и свойства металлических и шлаковых расплавов». — Екатеринбург: УрО РАН, 2015. С. 226—228.
18. Барбин Н. М., Шавалеев М. Р., Терентьев Д. И. и др. // Конденсированные среды и межфазные границы. Т. 17. № 3. 2015. С. 281.
19. Барбин Н. М., Овчинникова И. В., Терентьев Д. И. и др. // Прикладная физика. 2014. № 3. С. 8.
20. Барбин Н. М., Тикина И. В., Терентьев Д. И. и др. // Прикладная физика. 2014. № 3. С. 12.
1. Russian Atomic Society: URL: http://www.atomic-energy.ru/print/46202
2. A. Motylyaev, Khimiya i Zhizn’, No. 8, 2 (2014).
3. M. A. Skachek, Treatment with Spent Fuel (Izd. Dom MEI, Moscow, 2007) [in Russian].
4. L. V. Matveev and A. P. Rudik, About Nuclear Reactor (Energoatomizdan, Moscow, 1990) [in Russian].
5. H.-C. Yang, H.-C. Eun, and D.-G. Lee, J. of Nuclear Science and Technology 42, 869 (2005).
6. A. K. Mikeev, Fire Protection of Nuclear Power Plant (Energoatomizdat, Moscow, 1990) [in Russian].
7. URL: http://www.n-t.ru
8. URL: http://www.elm.e-science.ru
9. M. R. Shavaleev, N. M. Barbin, M. P. Dalkov, et al., Tehnosfernaja Bezopasnost’: Internet-zhurnal No. 2 (2014). URL: http://www.uigps.ru/content/nauchnyy-zhurnal/
10. N. M. Barbin, D. I. Terentyev, A. V., Peshkov, et al., Pozharovzryvobezopasnost’, No. 3, 57 (2014).
11. N. M. Barbin, A. M. Kobelev, D. I. Terentyev, et al., Pozharovzryvobezopasnost’, No. 10, 38 (2014).
12. M. R. Shavaleev, N. M. Barbin, M. P. Dalkov, et al., in Proc. XIV Russian Conf. Thermalphysic Features Materials (RKTS-14):
Vol. 2 (Kazan’: Izd-vo «Otechestvo», 2014). P. 206.
13. M. R. Shavaleev, N. M. Barbin, and A. V. Peshkov, in Proc. 9-th Seminar on Thermodynamics and Termodinamika i Material
Science (Novosibirsk: INH SO RAN, 2014). P. 76.
14. N. M. Barbin, G. F. Kazancev, and N. L. Vatolin, Reprocessing of the Secondary Lead Raw (Ekaterinburg: UrO RAN, 2002)
[in Russian].
15. N. Barbin, D. Terentyev, S. Alekseyev, et al., Computational Materials Science 66, 28 (2013).
16. M. R. Shavaleev, N. M. Barbin, D. I. Terentyev, et al., in Proc. IX Intern. Conf. Coal: Problems of Science and Technology
(Troitsk, 2014). P. 478.
17. M. R. Shavaleev and N. M. Barbin, in Proc. XІV Russian Conf. Composition Features Metal Melts (Ekaterinburg: UrO
RAN, 2015). P. 226.
18. N. M. Barbin, M. R. Shavaleev, D. I. Terentyev, et al., Kondensirovannye Sredy i Mezhfaznye Granicy 17, 281 (2015).
19. N. M. Barbin, I. V. Ovchinnikova, D. I. Terent’ev, et al., Prikladnaya Fizika, No. 3, 8 (2014).
20. N. M. Barbin, I. V. Tikina, D. I. Terent’ev, et al., Prikladnaya Fizika, No. 3, 12 (2014).
Выпуск
С О Д Е Р Ж А Н И Е
ОБЩАЯ ФИЗИКА
Котов В. М. Одновременная изотропная и анизотропная дифракции в парателлурите на «медленной» звуковой волне 5
Куриленков Ю. К., Гуськов С. Ю., Карпухин В. Т., Огинов А. В., Самойлов И. С. О ядерном DD-синтезе на начальной стадии импульсного вакуумного разряда c дейтерированным Pd-анодом 10
Маслов С. А., Натяганов В. Л. Влияние зарядовой структуры грозовых облаков на формирование торнадоподобных вихрей 16
Лапицкий Д. С. Эффективные силы, действующие на заряженную макрочастицу в линейной ловушке Пауля 21
Мкртичян Г. С., Ерохин Н. С. Динамика серфотронного ускорения электронов электромагнитной волной в космической плазме в зависимости от продольного импульса частицы 25
Панькин Н. А., Сигачев А. Ф., Мишкин В. П. Структура и фазовый состав титан-алюминиевого композиционного материала, полученного холодным прессованием и твердофазным спеканием 30
Мустафаева Д. Г. Принципы получения соединений халькогенидов элементов первой группы и тонких пленок с заданными свойствами на их основе 36
Барбин Н. М., Шавалеев М. Р., Терентьев Д. И., Алексеев С. Г. Компьютерное моделирование термодинамических процессов с участием актиноидов при нагреве радиоактивного графита в атмосфере азота 42
ФИЗИКА ПЛАЗМЫ И ПЛАЗМЕННЫЕ МЕТОДЫ
Хлюстова А. В., Титов В. А. Скорость образования и энергетический выход гидратированных электронов при газоразрядной обработке воды 48
Ахметов М. Н., Ахметов Н. Д., Гимадеев М. М., Кривошеев В. А. О скорости фронта ударной волны при высоковольтном электрическом разряде в воде 53
Задириев И. И., Рухадзе А. А., Кралькина Е. А., Вавилин К. В., Павлов В. Б. О возможности использования емкостного ВЧ-разряда в источнике плазмы с замкнутым дрейфом электронов 57
Батанов Г. М., Борзосеков В. Д., Васильков Д. Г., Вафин И. Ю., Гребенщиков С. Е., Кончеков Е. М., Летунов А. А., Мещеряков А. И., Сарксян К. А., Терещенко М. А., Харчев Н. К., Хольнов Ю. В. Транспортный переход в плазме стелларатора Л-2М: роль коротковолновой турбулентности 61
ФОТОЭЛЕКТРОНИКА
Короннов А. А., Сафутин А. Е., Землянов М. М., Зверев Г. М. Повышение стойкости фотоприемных устройств на базе германиевого лавинного фотодиода к воздействию мощного лазерного излучения 65
Андреев Д. С., Варганова В. С., Хакуашев П. Е., Чинарева И. В., Дирочка А. И. Уменьшение времени восстановления чувствительности в p–i–n-фотодиодах на основе InGaAs/InP после воздействия мощных импульсных фоновых засветок 70
Головин С. В., Мезин Ю. С., Седнев М. В., Еремчук А. И., Корнеева М. Д. Исследование индиевых столбчатых контактов при помощи электронной микроскопии 74
Будтолаев А. К., Евлентьев И. А., Либерова Г. В., Сиваченко С. Д., Степанюк В. Е. Эффективность методов геттерирования высокоомного кремния для фотодиодов 80
ФИЗИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА И ЕЁ ЭЛЕМЕНТЫ
Анисимова Н. П., Кулагов В. Б., Луганский Ю. М. Промышленные низкотемпературные пирометры спектрального отношения 83
Лапицкий Д. С., Сыроватка Р. А., Василяк Л. М., Филинов В. С., Депутатова Л. В., Владимиров В. И., Печеркин В. Я. Удаление заряженных частиц микронных размеров переменными электрическими полями квадрупольного типа 88
Свитнев С. А., Попов О. А., Левченко В. А. Характеристики высокочастотной 13,56 МГц бесферритной индукционной ультрафиолетовой лампы 92
ИНФОРМАЦИЯ
XLIII Международная Звенигородская конференция по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу 98
24-я Международная конференция по фотоэлектронике и приборам ночного видения 101
Сводный перечень статей, опубликованных в журнале “Прикладная физика” в 2015 г. 102
Правила для авторов журнала 107
Бланк-заказ для подписки на 2016 г. 110
C O N T E N T S
GENERAL PHYSICS
V. M. Kotov Combined isotropic and anisotropic diffraction in paratellurite on “slow” acoustic wave 5
Yu. K. Kurilenkov, S. Yu. Gis’kov, V. T. Karpukhin, A. V. Oginov, and I. S. Samoilov Nuclear DD fusion in the initial stage of a pulse vacuum discharge with the deuterated Pd anode 10
S. A. Maslov and V. L. Natyaganov Influence of an electric thundercloud structure on forming the tornado-like vortices 16
D. S. Lapitsky Effective forces acting a charged particle in the linear Paul trap 21
G. S. Mkrtichyan and N. S. Erokhin The dynamics of electron surfatron acceleration by electromagnetic waves in the space plasma depending on the particles’ longitudal momentum 25
N. A. Pankin, A. F. Sigachev, and V. P. Mishkin The structure and phase composition of a titanium-aluminum composite material obtained by cold pressing and sintering the solid phase 30
D. G. Mustafaeva Principles of preparing the compounds of chalcogenide elements of the first group and the thin films based on them with desired properties 36
N. M. Barbin, M. R. Shavaleev, D. I. Terentyev, and S. G. Alexeev Computer modeling of processes with actinides in radioactive graphite at heating in a nitrogen atmosphere 42
PLASMA PHYSICS AND PLASMA METHODS
A. V. Khlyustova and V. A. Titov Formation rate and energy yield of hydrated electrons at the gas discharge treatment of water 48
M. N. Akhmetov, N. D. Akhmetov, M. M. Gimadeev, and V. A. Krivosheev About the shock wave speed in a high-voltage electrical discharge in water 53
I. I. Zadiriev, A. A. Rukhadze, E. A. Kralkina, K. V. Vavilin, and V. B. Pavlov About possibility of applying a capacitive RF discharge to the Hall ion sources and thrusters 57
G. M. Batanov, V. D. Borzosekov, D. G. Vasilkov, I. Yu. Vaphin, S. E. Grebenshchikov, E. M. Konchekov, A. A. Letunov, A. I. Meshcheryakov, K. A. Sarksyan, M. A. Tereshchenko, N. K. Kharchev, and Yu. V. Kholnov Transport transition in L-2M stellarator plasmas: a role of the short-wavelength turbulence 61
PHOTOELECTRONICS
А. А. Koronnov, A. E. Safutin, М. М. Zemlyanov, and G. M. Zverev Improvement of resistance of photodetectors with a germanium avalanche photodiode to high power laser irradiation influence 65
D. S. Andreev, V. S. Varganova, P. E. Khakuashev, I. V. Chinareva, and A. I. Dirochka Decreasing a recovery time of sensitivity for the InGaAs / InP pin-photodiodes after an exposure to the high-power pulsed background illumination 70
S. V. Golovin, Yu. S. Mezin, M. V. Sednev, A. I. Eremchuk, and M. D. Korneeva Study of indium bumps for focal plane arrays 74 A. K. Budtolaev, I. A. Evlent’ev, G. V. Liberova, S. D. Sivachenko, and V. E. Stepanyuk The efficiency of the methods of the photo-diodes gettering on the basis of the high-resistyvity silicon 80
PHYSICAL APPARATUS AND ITS ELEMENTS
N. P. Anisimova, V. B. Kulagov, and Y. M. Luganskii Industrial especially low-temperature color pyrometers 83
D. S. Lapitsky, R. A. Syrovatka, L. M. Vasilyak, V. S. Filinov, L. V. Deputatova, V. I. Vladimirov, and V. Ya. Pecherkin Removal of charged micron-sized particles by a quadrupole altering electric field 88
S. A. Svitnev, O. A. Popov, and V. A. Levchenko Characteristics of UV radiation plasma source excited by 13.56 MHz ferrite-free inductively-coupled discharge 92
INFORMATION
XLIII International Zvenigorod Conference on Plasma Physics and Controlled Thermonuclear Fusion 98
XXIV International Conference on Photoelectronics and Nigth Vision Devices 101
The summary list of the articles published in Prikladnaya Fizika in 2015 102
Rules for authors 107 Subscription 110
Другие статьи выпуска
Индукционный разряд возбужден на частоте 13,56 МГц в смеси Hg (0,01 Торр) + Ar (0,1— 0,7 Торр) в кварцевой трубке диаметром 38 мм и длиной 400 мм с помощью индуктивной катушки, охватывающей трубку по ее продольному периметру. Обнаружено, что максимум КПД УФ-излучения максимален, а мощность потерь в проводе катушки — минимальна при одной и той же мощности лампы, которая с уменьшением давления аргона сдвигается в сторону больших значений. Результаты расчета КПД УФ-излучения лампы находятся в хорошем согласии с экспериментом.
Продемонстрирована возможность бесконтактного вывода частиц из газового потока в широком диапазоне размеров частиц. Полученные результаты указывают на возможность подбора параметров устройства для селективного удаления частиц необходимого размера.
Рассмотрено использование фотогальванических приемников излучения на основе PbSe и его твердых растворов с целью создания пирометров спектрального отношения (цветовых) для измерения температур в диапазоне +50…+600 оС. Предложены два конструктивных варианта исполнения фотоприемников, обеспечивающих необходимые спектральные и угловые характеристики чувствительности.
Проведено сравнение методов геттерирования при изготовлении фотодиодов на основе высокоомного кремния (p–i–n-фотодиодов). Эффективность геттерирования оценивалась по величине обратных токов фотодиодов при рабочем напряжении 200 В. Лучшие результаты получены на образцах с геттерированием методом диффузионного легирования фосфором нерабочей стороны пластины. Плотность обратных токов составила (2,3—3,4)10-9 А/мм2.
Предложена топология фотодиода, обеспечивающая малые времена восстановления чувствительности. В предложенной топологии фоточувствительная площадка окружена “карманом”, устраняющим медленные диффузионные составляющие в периферийном фотоотклике. Приведены экспериментальные результаты, подтверждающие уменьшение времени восстановления чувствительности.
Представлены результаты исследования увеличения шумов германиевых лавинных фотодиодов вследствие воздействия мощного лазерного излучения. На основании полученных экспериментальных данных было рассчитано значение уровня шума, действующее на выходе усилителя фотоприемного устройства с частично деградировавшим фотодиодом, а также значение порогового напряжения компаратора, при котором выполняются требования по количеству ложных срабатываний. Для восстановления работоспособности фотоприемного устройства после мощной засветки была разработана и успешно испытана схема автоматического переключения порогового напряжения компаратора.
На стеллараторе Л-2М при повышении удельной мощности нецентрального электронноциклотронного нагрева плазмы до 3 МВт/м3 обнаружен спонтанный транспортный переход с ростом энергии плазмы на ~14 % при четырехкратном скачкообразном понижении энергии коротковолновой турбулентности (k= 30 см–1).
Проведено исследование энергетических распределений ионов в плазменной струе, полученной при помощи емкостного ВЧ-разряда во внешнем радиальном магнитном поле внутри тороидального разрядного канала. Показано, что посредством такого разряда на мощностях 100— 200 Вт можно создать ускоренный поток ионов с энергиями 230 эВ.
Экспериментально исследован процесс распространения волн давления при высоковольтном электрическом разряде в воде. Для рассматриваемого диапазона параметров определена скорость фронта ударной волны.
С использованием метода акцепторов найдены скорости генерации и энергетические выходы гидратированных электронов в воде под воздействием тлеющего разряда атмосферного давления. Установлено, что скорость генерации гидратированных электронов растет от 0,7510-6 до 2,610-6 моль л-1с-1 при увеличении тока разряда от 10 до 50 мА, а значения энергетического выхода не зависят от тока и составляют 0,130,01 частиц/100 эВ.
Методами растровой электронной микроскопии, металлографии и рентгенографии исследована структура и фазовый состав (Ti, Al)-композитов. Они были приготовлены прессованием смеси порошков титана и алюминия и их последующим твердофазным спеканием на воздухе. Получены зависимости пористости, содержания интерметаллоида TiAl3 и микроструктуры от состава, давления прессования и времени спекания. Описаны возможные механизмы формирования структуры и фазового состава.
В настоящей работе на основе нелинейных численных расчетов рассмотрены захват электронов и их сильное серфотронное ускорение электромагнитной волной, распространяющейся в космической плазме поперек слабого внешнего магнитного поля, для различных значений продольного (вдоль магнитного поля) импульса частицы. Начальная фаза волны на траектории частицы была неизменная, а безразмерный продольный импульс менялся от 1 до 200.
В статье представлены результаты расчета эффективных сил увлечения, действующих на заряженную частицу в линейной ловушке Пауля в воздухе при нормальных условиях. Определены зоны внутри ловушки, где происходит захват и удержание заряженных частиц, исследована зависимость зон удержания от параметров частицы и ловушки.
На основе уравнений электрогидродинамики анализируется влияние электрической структуры грозовых облаков и сильных возмущений атмосферного электрического поля под ними на процессы образования торнадо. Показано, что из нижней части вращающегося облака с дипольной структурой может формироваться низовой прорыв, а из облака с трипольной структурой — воронка торнадо.
Ранее была продемонстрирована генерация DD-нейтронов в межэлектродной среде наносекундного вакуумного разряда малой энергии (~ 1 Дж) с полым катодом и дейтерированным Pd-анодом. Была выявлена принципиальная роль образования виртуального катода и соответствующей ему потенциальной ямы в процессах столкновительного DD-синтеза в межэлектродном пространстве. В данной работе получен в эксперименте и обсуждается выход нейтронов на самой начальной стадии разряда, когда пучок автоэлектронов лишь начинает облучать неидеальную поверхность дейтерированного Pd-анода.
Предложен и исследован режим брэгговского акустооптического (АО) взаимодействия в парателлурите, обеспечивающий одновременную изотропную и анизотропную дифракции в первый порядок. Для света с длиной длины волны 0,6310-4 см, дифрагирующего на «медленной» ульразвуковой волне с частотой 25 МГц, эффект достигается при наклоне плоскости АОдифракции на угол ~3,2о относительно оптической оси кристалла. Обнаруженный эффект подтвержден экспериментально.
Издательство
- Издательство
- АО "НПО "ОРИОН"
- Регион
- Россия, Москва
- Почтовый адрес
- 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
- Юр. адрес
- 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
- ФИО
- Старцев Вадим Валерьевич (ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР)
- E-mail адрес
- orion@orion-ir.ru
- Контактный телефон
- +7 (499) 3749400