PRoAtom

(Всего: 0)
от на 15/03/2019

Пирофорность
Тот факт, что большинство металлов в раздробленном или порошкообразном состоянии возгораются и могут приводить к взрывам, общеизвестно. Это свойство называется пирофорностью.
Нитриды актинидов получаются методами порошковой металлургии. Для получения нитридов используются порошки металлов, гидридов, карбидов. При получении продукта заданного стехиометрического состава очень важно получить мелкие порошки – иначе реакция не пройдет до конца, и получите не то, что требуется. Эти операции очень опасны из-за пирофорности всех перечисленных материалов.
Для избегания возгораний и взрывов все операции проводятся в инертной атмосфере, и вполне достаточно иметь менее 1% кислорода для избегания взрыва (10 000 частей на миллион).
Содержание кислорода в мононитриде урана не должно превышать 0,003%, а стехиометрия выдерживаться с точностью 0,01%. Это накладывает требования по чистоте газовой атмосферы камеры – 10 и менее частей на миллион.
При производстве нитридов используется три материала, способные полностью поглотить атмосферу в зоне распыления – уран металлический, гидрид урана, карбид урана. Эти материалы дают максимальный эффект в так называемой «вакуумной» бомбе. В ядерных технологиях уран металлический используется в качестве геттера, позволяющего полностью удалить атмосферу из замкнутого объема (примерно в 100 раз снижают остаточное давление, так как мешает атмосферный аргон).
Компактный нитрид урана, как и компактный металлический уран, защищены тонким слоем плотного оксида, который останавливает дальнейшее окисление. Но если мелкораздробленный материал находился в инертной атмосфере, на нем нет защитной пленки. При взаимодействии с атмосферой реакция приводит в возгорании при отрицательных температурах.
Основной метод борьбы со взрывами пирофорных актинидов – медленная пассивация в среде с пониженным содержанием кислорода. (Можно также использовать «грязную» инертную атмосферу) Такие пассивированные порошки намного безопаснее рабочих порошков. Но они содержат кислород в недопустимом для твэл количестве. Поэтому все операции необходимо проводить в инертной среде, до получения готового изделия – твэл.
Персонал, работающий на операциях получения нитридов, должен проходить обязательную подготовку по взрыво-пожаробезопасности. Инцидент в Северске показывает, к чему может привести неправильная организация труда.
Второй вопрос – нитридный ОЯТ. Накопленные 10% примесей при штатном выгорании, плюс собственная температура выше 350 С при короткой выдержке, при пирохимической переработке, создают настолько большие проблемы, что такой ОЯТ пока нигде не перерабатывается.
Сергей Макарович