Введение к работе
Актуальность проблемы обусловлена потребностями' науки к тех
нологии в количественных дачних по физико-химическим свойствам
(равновесиям, растворимостям, объёмным свойствам) водно-неорганич
еских систем, а такве чрезвычайной сдокностыо получения термодина
мической информации экспериментальным путем в области высоких тем
ператур и давлений. Современное состояние физической химии раство
ров в сочетании с возмсаностями вычислительной техники поззоляет
модельным путем существенно расширить изучение химических и фазо
вых равновесий. ,
Вопросы надеяности работы оборудования атомных анергоустано-зок, безопасности их обслуживания' и ремонта требуют прогнозных цанных по растворимости продуктов коррозии (ПК) конструкционных «атериалсв* в первую очередь - велеза, соответствующих условиям работы водных контуров среальным составом теплоносителя.
Использование Физико-химических моделей теплоносителей в сочетании с принимаемыми представлениями о коррозии и массопереносз позволяют но только качественно, но и количественно управлять знутриконтурными процессами, т.е. нормировать химический состав теплоносителя, водно-химические режимы (БХР) контуров.
В настоящее время в атомной энергетике - как отечественной,
гак и зарубеаной - в реакторах под давлением (ВВЭР, PWR) в качест-
зе теплоносителя первого контура используются борсодеряащие водные
застворы на основе борной кислоты и едкого кали (ВВЭР), борной
кислоты и гидроксида лития (PWR), концентраций которых по мере вы-
'орания топлива изменяются. Давление в контуре превышает равно-
іесное. .
Указанные проблемы определили выбор объекта и цели работы; (сследовать PVTX-свойства водных растворовН3В03 и NaEKOll^ в цо-:таточно широких диапазонах концентраций температур и давлений, fa основании собственных экспериментальных ^нных по объемным :войствам борсодеряаиих водных растворов количественно обосновать іразомочиость расчета химических равновесий в теплоносителе I контура водп-водяного энергетического реактора в условиях разновесно-о давления. Определить растворимость магнетита и химсостав раст-їоров в системе Fe^C^ - Н20 - Н,В03 - L1 ОН - (Hg. Og ) в широких
интервалах температур, концентраций кислоты, цєлочи. оккслитєльно-восстансвительных свойств системы. На этой основе построить термодинамическую модель ВХР I контура реактора PKR.
Метод достиіения цели - экспериментальное исследование объемных свойств, термодинамическое и математическое моделирование равновесий в многокомпонентных гетерогенных системах.
«"следования выполнены в соответствии с планами РАК на 1991-1993 гг. (комплексные программы "Химическая термодинамика", "Теп-, лобзика и теплоэнергетика" - научные советы 2.19 и І.3.4), научно-технической программе Инкенернсй академии России "Химий - человеку" нз 1992-1995 гг, (разделы 5.2, 5.3).
В диссертации зацицаатся: У '
1. Экспериментальные данные по объемный свойствам'бинарных водных растворов борной кислоты и мегабората ' натрия в интервале температур 323-575 К и давлений \ 0-80 МПа в интервале концентра-1 ций 0.1-1.0 л; выше 373 К данные получены впервые; 2. Уравнения состояния для систем Н5В03 - Н20 и NaB(0H)4-H20, списывание объемные свойства растворов злектролитов в интервале температур 296-575 К и давлений от насыщенного до 80 НПа как в исследованном интервале составов, так и в состоянии стандартного водного раствора;
-
Экспериментально установленный факт типичной для неэлектролитов зависимости объемных свойств борной кислоты от параметров состояния;1
-
Растворимость магнетита, состав растворов и закономерности их изменения в системе Fe30^- Н20 - Н3Б05 - L10H - (Н2. 02> при температурах 298-623 К и концентрациях: Н3В03 - до 1 ыоль/кг, L10H, Н2, 02 - до 0.1 моль/кг;
-
Химическая модель теплоносителя I контура реактора типа PHR.
Научная новизна;
-
На установке, в основе которой леїит пьезометр постоянного объема, получены PUTX данные водных растворов борной кислоты и метабората натрия в интервале температур 323-575 К и давление 10-60 МПа. Результаты имеет погревность 0.02 X при 323 К. которая линейно возрастает, достигая при 575 К 0.152.
-
Получены уравнения состояния оптимальной структуры для сйстек HjBOj - Нг0 и NaB(ОН)^- Н20, описывающие объемные свойства
растворов и интервале температур 238-575 К и давлений от равновесного до 80 МГГа при всех исследованных концентрациях, а также в состоянии стандартного водного раствора. .-Дано количественное обоснование возможности расчета равновесий в теплоносителе I контура реакторов типа ВВЭР и PHR на основании термодинамической информации при равновесном давлении пара чип ой воды. . Полученные данные по равновесиям и растворимостям магнетита з системе Fe30^ - HgO - HjBOj - LlOH - (K2,0g ) позволили выявить закономерности влияния параметров состояния на химизм протекающих в системе процессов з исследованных областях температур и составов. . Термодинамическая модель ВХ'Р I контура реактора PHR позволила определить влияние нормируемых параметров на поведение ПК в теплоносителе. Практическая значимость работы состоит б том. что все экспе-шентально полученные данные, а так«е расчетные величины могут іть использованы как справочные данные категории РСД.
Полученные результаты по растворимости магнетита в системе, іделирувщей теплоноситель I контура ядерного энергетического ре-tfopa под давлением, дают материал для совериенствованил и разра-ітки мероприятии по повышению эффективности и безопасности работы і нЗС. - '
Апробация работы: IX Всесоюзная и X Российская Менделеевские :скуссии (Санкт-Петербург. 1991. 1993), III Российская конферен-я "Химия и применение кеводных растворов" (Иваново.. 1993). По зультатам исследования опубликовано 4 работы.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, ех глав, сводки основных результатов, списка цитированной лите-туры. содерааиего 176 наименований. Диссертация излокена на .!А1 раницах машинописного текста, содершит .15" рисунков и .^.таблиц.
