Математическое моделирование радиолиза смесей водорода, азота, кислорода и их соединений в газовой фазе

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Представлена математическая модель радиационно-индуцированных превращений в парогазовых смесях, содержащих водород, азот, кислород и их соединения. В соответствии с массивом экспериментальных данных, использованных при верификации, модель адекватно описывает направления и скорости процессов в интервале температуры от 0 до ~250оС, давления от 1 кПа до 0.2 МПа (в ряде случаев до ~5 МПа) и мощности поглощенной дозы до 103–104 Гр/с на неограниченном интервале времени. Модель может быть использована как инструмент для проведения быстрых расчетов с широкими наборами внешних параметров и начальных условий: при оценке последствий проектных и запроектных аварий на реакторных установках с водными теплоносителями, а также при обосновании водородной взрывобезопасности на объектах, где имеются источники ионизирующего излучения.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Б. Сазонов

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: Grachev_VA@nrcki.ru
Россия, Москва

В. А. Грачев

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

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

О. С. Быстрова

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: Grachev_VA@nrcki.ru
Россия, Москва

А. В. Фролова

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: Grachev_VA@nrcki.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Кириллов И.А., Харитонова Н.Л., Шарафутдинов Р.Б., Хренников Н.Н. // Ядерная и радиационная безопасность. 2017. № 2 (84). C. 26.
  2. Стыро И.Б., Недвецкайте Т.Н., Филистович В.И. Изотопы йода и радиационная безопасность. СПб.: Гидрометеоиздат, 1992.
  3. Хорошилова К.Д., Сазонов А.Б., Быстрова О.С. и др. // ВАНТ. Сер. Физика ядерных реакторов. 2023. Вып. 2. C. 114.
  4. Kanda Y., Oki Y., Yokoyama S., et al. // Radiat. Phys. Chem. 2005. V. 74. № 5. P. 338.
  5. Zmitko M., Sinkule J., Linek V. / In: Proceedings of a Technical Committee meeting held in Hluboka nad Vltavou, Czech Republic. IAEA, Vienna, 1999. P. 243.
  6. Matzing H. Chemical Kinetics of Flue Gas Cleaning by Electron Beam, Laboratorium fur Aerosolphysik und Filtertechnik, KFK 4494, Karlsruhe: Kernforschungszentrum, 1989.
  7. Schmitt K.L., Murray D.M., Dibble T.S. // Plasma Chem. Plasma P. 2009. V. 29. P. 347.
  8. Morco R.P., Joseph J.M., Hall D.S. et al // Corrosion Engineering, Science and Technology. 2017. V. 52. № S1. P. 141.
  9. Архипов О.П., Верховская А.О., Кабакчи С.А., Ермаков А.Н. // Атомная энергия. 2007. Т. 103. Вып. 5. С. 299.
  10. Sauer Jr. M.C. / In: The Study of Fast Processes and Transient Species by Electron Pulse Radiolysis. Ed. J.H. Baxendale and F. Busi. D. Reidel Publishing Company. 1982. P. 601.
  11. https://kinetics.nist.gov/kinetics/index.jsp (дата обращения 11.11.2024).
  12. Glarborg P., Miller J.A., Ruscic B., Klippenstein S.J. // Prog. Energy Comb. Sci. 2018. V. 67. P. 31.
  13. Atkinson R., Baulch D.L., Cox R.A. et al. // Atmos. Chem. Phys. 2004. V. 4. P. 1461.
  14. Peterson D.B. The radiation chemistry of gaseous ammonia. University of San Diego, NSRDS-NBS 44, 1974.
  15. Westley F. Table of recommended rate constants for chemical reaction occurring in combustion. Chemical kinetic information center National measurements laboratory National bureau of standards Washington, NSRDS-NBS 67, 1980.
  16. Дмитриев М.Т. // Ж. физ. хим. 1966. Т. XL. № 11. С. 2729.
  17. Willis C., Boyd A.W., Young M.J. // Can. J. Chem. 1970. V. 48. P. 1515.
  18. Cole J., Su S., Blakeley R.E., Koonath P., Hecht A.A. // Radiat. Phys. Chem. 2014. V. 106. P. 95.
  19. Дмитриев М.Т. // Ж. прикл. хим. 1963. Т. 36. Вып. 3. С. 512.
  20. Дмитриев М.Т., Пшежецкий С.Я. / В кн.: Действие ионизирующих излучений на неорганические и органические системы. М.: Изд-во АН СССР. 1958. С. 171.
  21. Дмитриев М.Т. // Изотопы в СССР. 1970. № 17. С. 11.
  22. Дмитриев М.Т. // Труды научно-исследовательского института гидрометеорологического приборостроения. Вып. 13. М.: Гидрометеоиздат, 1965. С. 80.
  23. Дмитриев М.Т., Сараджев Л.В., Миниович М.А. // Ж. прикл. хим. 1960. Т. 33. С. 808.
  24. Bryan S.A., Pederson L.R. Thermal and Combined Thermal and Radiolytic Reactions Involving Nitrous Oxide, Hydrogen, Nitrogen, and Ammonia in Contact with Tank 241-SY-101 Simulated Waste. Report PNNL-10748, 1996. 79 p.
  25. Дмитриев М.Т., Каменецкая С.А., Пшежецкий С.Я. // Химия высок. энергий 1967. Т. 1. № 3. С. 205.
  26. Willis C., Boyd A.W., Miller O.A. // Can. J. Chem. 1969. V. 47. P. 3007.
  27. Jones F.T., Sworski T.J. // J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1967. V. 63. P. 2411.
  28. Сорокин Ю.А., Пшежецкий С.Я. // Ж. Физ. Хим. 1964. Т. XXXVIII. № 3. С. 798.
  29. Cheek C.H., Linnenbom V.J. // J. Phys. Chem. 1958. V. 62. P. 1475.
  30. Boyd A.W., Willis C., Miller O.A. // Can. J. Chem. 1973. V. 51. P. 4048.
  31. Калиниченко Б.С., Кулажко В.Г., Калашников и др. Исследование процесса радиолиза воды и водяного пара под действием альфа-излучения. Препринт ИАЭ-3548/13. М.: Институт атомной энергии им. И.В. Курчатова. 1982. 16 c.
  32. Anderson A.R., Knight B., Winter J.A. // Trans. Faraday Soc. 1966. V. 62. P. 359.
  33. Dautzenberg D. // Radiat. Phys. Chem. 1989. V. 33. № 1. P. 61.
  34. May R., Stinchcombe D., White H.P. The radiolytic formation of nitric acid in argon/air/water systems. AERE R 8176, Rev. 1. Harwell, United Kingdom, 1992. 25 p.
  35. Kekki T., Zilliacus R. Formation of nitric acid during high gamma dose radiation. Research Report VTT-R-00774-11. Technical Research Center of Finland. 2011. 8 p.
  36. Kanda Y., Oki Y., Yokoyama S. et al. // Radiat. Phys. Chem. 2005. V. 74. № 5. P. 338.
  37. Russell Jones A. // Radiation Research. 1959. V. 10. № 6. P. 655.
  38. Дмитриев М.Т., Каменецкая С.А., Пшежецкий С.Я. // Химия высок. энергий. 1968. Т. 2. № 5. С. 465.
  39. Harteck P., Dondes S. // J. Chem. Phys. 1957. V. 27. № 2. P. 546.
  40. Karasawa H., Ibe E., Uchida S., Etoh Y., Yasuda Y. // Radiat. Phys. Chem. 1991. V. 37. № 2. P. 193.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Состав газовой смеси при облучении NO (70 °С, 66.7 кПа, 105 Гр/мин): 1 – NO, 2 – NO2, 3 – N2, 4 – N2O, 5 – O2.

Скачать (338KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Состав газовой смеси при облучении NO2 (70°С, 73.3 кПа, 1.2 × 105 Гр/мин): 1 – NO2, 2 – N2, 3 – N2O, 4 – O2, 5 – NO.

Скачать (336KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Накопление аммиака и деструкция промежуточных продуктов радиолиза при облучении азотоводородной смеси, содержащей O2: 1 – NH3, 2 – NO (× 10), 3 – NO2, 4 – N2O.

Скачать (330KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Расходование кислорода и образование продуктов окисления при облучении азотоводородной смеси, содержащей O2: 1 – O2 (× 2), 2 – HNO3 (× 3), 3 – H2O.

Скачать (320KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Основные продукты радиолиза сухого воздуха (20°C, 101.3 кПа, 1 Гр/с), содержащего водород (1 кПа): 1 – NO2, 2 – O3, 3 – N2O, 4 – HNO3.

Скачать (329KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Основные продукты радиолиза воздуха (20°C, 101.3 кПа, 1 Гр/с), содержащего водород (1 кПа) и водяной пар (2.3 кПа): 1 – NO2, 2 – O3, 3 – N2O, 4 – HNO3.

Скачать (336KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025