Исследование образования горючих газов и выхода радионуклидов при обращении с ОЯТ реактора АМ под водой

А.З. Гаязов, А.Ю. Лещенко, В.П. Смирнов (ООО НПФ «Сосны»), П.А. Ильин, В.Г. Теплов (АО «ГНЦ НИИАР»)

Известия высших учебных заведений. Ядерная энергетика, №2, 2021

PDF версия

Приведены результаты экспериментов по исследованию накопления горючих газов в условиях, моделирующих обращение с негерметичным ОЯТ реактора АМ в воде. Исследовались две топливные композиции: уран-молибденовое топливо с магниевым подслоем и карбид урана с кальциевым подслоем.

Измерен выход ¹³⁷Cs при хранении уран-молибденового топлива под водой. Получены кинетики выхода водорода для обоих типов топливных композицией, а также кинетика образования метана для карбидного ОЯТ.

Кинетики наилучшим образом аппроксимируются экспоненциальными зависимостями, которые формально соответствуют химическим реакциям первого порядка.

Произведена расчетная оценка вклада радиолитического водорода в объем образующихся в экспериментах газов. Показано, что определяющим источником образующихся газов является химическое взаимодействие материалов ОЯТ с водой.

Эксперимент с уран-молибденовым топливом показал ярко выраженный эффект пассивации химических процессов на поверхности топлива вследствие образования нерастворимых продуктов коррозии. В испытаниях карбидного ОЯТ наблюдался инкубационный период около 20-ти часов с последующим интенсивным выходом водорода и метана.

Проведен сравнительный анализ полученных результатов с опубликованными данными по поведению компонентов исследованных топливных композиций в воде.

Полученные данные могут использоваться для обоснования пожаро-взрывобезопасности технологий обращения с разрушенным ОЯТ с рассмотренными топливными композициями (ОЯТ реакторов АМ, АМБ, ЭГП-6 и др.) в воде, например, при обосновании технологий подготовки ОЯТ АМБ к переработке под слоем воды.

Ключевые слова: пожаро- и взрывобезопасность, разрушенное ОЯТ, реактор АМ (АМБ), радиолиз, водород, метан, хранение в воде.