ВЫСОКОЭФФЕКТИВНАЯ ОЧИСТКА ВОЗДУХА :: АЭРОЗОЛИ АТОМНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ :: Конденсационные аэрозоли

Высокоэффективная очистка воздуха

При окислении в углекислом газе при температурах от 1000 до 1200° С иод выделялся со скоростью, сравнимой со скоростью при окислении в воздухе.

Чемберлен пришел к выводу, что для выделения продуктов деления есть три пути:

1) образование и диспергирование окислов, содержащих про- дукты деления;

2) «выкипание» продуктов деления из расплавленного доплива;

3) полное испарение топлива и содержащихся в нем продуктов деления.

Конструкции реакторов или всех агрегатов могут быть такими, что улетучивание окислов урана (или плутония) будет незначительным, а скорости газа могут быть слишком низкими, чтобы переносить материалы. Тогда спекание и агломерация приведут к увеличению среднего размера частиц.

Реакции с образованием ядер конденсации. Аэрозоли могут образовываться в результате реакций между газами в объеме с последующей конденсацией одного или нескольких веществ, а также за счет реакций газов с твердыми или жидкими зародышами — ядрами конденсации. Установить различие между этими двумя возможными процессами весьма трудно.

Конденсация пара с образованием аэрозоля была изучена Стюартом [26], показавшим, что при этом формируются очень мелкие частицы, размеры которых лежат в субмикронной области. Начальной стадией является образование зародышей, состоящих из продуктов реакции или из одного из реагирующих веществ. Размер зародышей соответствует агрегату в 100 молекул. Вторая стадия — рост этих зародышей за счет дальнейшей конденсации или коагуляции, причем первый процесс зависит от давления пара, а скорость, второго процесса пропорциональна квадрату концентрации зародышей и определяется уравнением (2.3). Сравнение этих двух процессов показывает, что коагуляция является более важным процессом.

Уранилфпгорид. Примером аэродисперсной системы, образованной в результате реакции газа с парами воды в воздухе, является^ аэрозоль уранилфторида, получающегося из гексафторида. Последний используется на газодиффузионных заводах для выделения изотопа U235. Медианный весовой размер частиц в этом аэрозоле, поданным Воегтлина и Ходже [27], составляет 0,1 мкм.

Двуокись полония. Образование аэрозоля за счет сублимации и последующей агломерации с другими частицами можно проиллюстрировать на примере окисления полония (неопубликованные данные Стюарда). Этот элемент плавится при 254° С и быстро превращается в окислы в воздухе или кислороде при более высокой температуре. Окислы легко сублимируют при атмосферном давлении и температуре выше 885° С. Образцы, служившие в качестве источников, были приготовлены электролитическим осаждением полония на золото; затем их нагревали в воздухе или непосредственно в зоне сгорания углеводородных паров. Результаты экспериментов, в которых образцы нагревались в воздухе, подтвердили данные о большой скорости образования активных аэрозольных частиц при температуре выше 850° С.

Скорость выделения при повышении температуры от 300 до 900° С (наиболее высокой в опыте) медленно возрастала, причем при 850° С она была 3% в 1 мин и при более высокой температуре почти не увеличивалась. Однако для параллельных образцов наблюдалось заметное различие. В экспериментах, в которых материал окислялся в пламени, быстрое образование аэрозолей происходило при более низкой температуре. Скорость образования, равная 3% в 1 мин, наблюдалась при температуре 400° С, и выделение полностью заканчивалось при 700° С. Полоний не был свежевыделенным, его очищали перед каждым экспериментом и в конце промежутков времени, равных периоду его полураспада, когда число атомов Ро равнялось числу атомов РЬ.

Следовательно, вполне возможно, что могло присутствовать соединение РЬРо (по аналогии с сульфидом свинца), и это было причиной наблюдаемых различий в скорости выделения. Однако экспериментальные результаты убедительно свидетельствовали о том, что в обоих случаях образовывались тонкие частицы.

При использовании для пробоотбора четырехкаскадного импакто-ра и мембранного фильтра, установленного за ним, было найдено, что самая большая активность (около 95%) содержалась на двух последних ступенях. Такие результаты свидетельствовали о непригодности этих устройств для определения распределения частиц по их размерам применительно к этим аэрозолям. Необходимо использовать метод авторадиографии. Этим методом только очень незначительная доля (менее 0,01 %) общей активности была определена в виде звездочек от частичек размером около 0,008 мкм, а основная масса частиц имела значительно меньшие размеры. Этот результат получили в эксперименте с сжиганием топлива, причем было установлено, что активность была связана с тонким осадком углерода. Улавливание такой тонкодисперсной активности на четвертой ступени каскадного импактора можно объяснить связыванием поло-

ния частицами углерода, однако осаждение в этом случае зависела от распределения по размерам частиц углерода.

Эти простые опыты показывают, что аэрозоль двуокиси полония, образующийся при горении, вероятнее всего состоит из частиц, характер и размер которых определяются процессом образования, при этом каждая частица несет около 10 ООО молекул.

назад далее

Контакты

Адрес
119034, Россия, Москва
Пречистенская наб., дом 13, стр. 1, этаж 6
Телефон: +7 (495) 982-55-53, 984-6062
Факс: +7 (495) 984-6061
E-mail: info@firepower.ru

Firepowergroup

энергоснабжающие технологии для чистоты нашей планеты

Высокоэффективная очистка воздуха

Контакты

Навигация