ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Закалка (U-F)плазмы из "Плазменные и высокочастотные процессы получения и обработки материалов в ядерном топливном цикле - настоящее и будущее" Схема диагностических экспериментов показана на рис. 10.9. Цель этих экспериментов [5] изучение абсорбционного и эмиссионного спектров (и-Р-Аг)-плазмы, определение радиального распределения температуры потока плазмы, прозрачности плазмы для просвечивающего излучения, состава плазмы по радиусу потока, а также состава конденсированной фазы, которая, несмотря на обжатие потока (11 Р-Аг)-плазмы вихрем аргона, выделялась на стенке кварцевого плазмотрона. [c.507] Электрическая мощность, выделившаяся в радиочастотной (11-Р-Аг)-плазме, определена из баланса по разности мощности, потребляемой из электрической сети, и мощности, затраченной на преобразование тока промышленной частоты в высокочастотный ток, на излучение с индуктора и излучение плазмы, на тепловые потери в охлаждающей разрядную трубку рубашке, в металлических насадках на разрядную трубку, на потери с выхлопными газами и т.д. Мощность, излучаемую (и-Р-Аг)-плазмой, измеряли радиометром. Суммарную мощность, излучаемую плазмой в различных диапазонах длин волн, вычисляли в [5] в допущении изотропного излучения. [c.507] РЧ-разряда проводили калибровочные измерения. Лазер работал на длине волны Л = 591,54 нм. Полуширина лазерной линии на этой длине волны составляла АЛ 10 нм. Параметры диагностических экспериментов (U-F-Ar)-плазмы суммированы в табл. 10.3. [c.508] Рентгеновское излучение проходит коллиматор, щель, монохроматор, разрядную камеру. В кожух камеры вмонтированы прозрачные к рентгеновскому излучению окна. За выходным окном находится сцин-тилляционный детектор. Линейный усилитель и одноканальный анализатор обрабатывают выходной сигнал до его выхода в интенсиметр. При этих измерениях определяется доля проходящего рентгеновского излучения. Для детального анализа продуктов разложения UFe в РЧ-плазме использовались следующие приборы профилометр — для измерения толщины поверхностных отложений, эрозии и коррозии стенок кварцевой разрядной камеры инфракрасный спектрофотометр — для идентификации соединений, возникающих в плазме и обнаруженных в налете на стенках разрядной камеры сканирующий электронный микроскоп для изучения полученных в плазме РЧ-разряда в UFe отложений на стенках дифрактометр рентгеновского излучения — для идентификации химических соединений в отложениях на стенках разрядной камеры электронный микроскоп для определения относительной кристалличности отложений ионный спектрометр в комбинации с масс-спектрометром — для идентификации химических элементов и их соединений в отложениях на стенках камеры. [c.509] На основании собственных и предшествующих данных авторы работы [5] установили, что при относительно высоких мощности и давлении может наблюдаться значительное уширение спектральных линий до ширины абсорбционной и эмиссионной линий урана (х = = 591,45 нм). Чтобы лучше оценить полуширину абсорбционной линии урана, были проведены измерения при различных давлениях для одних и тех же остальных условий. Расчеты допплеровского уширения спектральной линии урана (% = 591,45 нм) нри 1000 К дают значение полуширины, равное 0,75 ГГц. Допплеровское уширение изменялось пропорционально /Т. Следовательно, при Т и 10 К допплеровская ширина линии равна 2,34 ГГц. Эксперименты дают величину 2,5 ГГц. Нри давлении 2,026 10 На измерения указывают ширину линии 3,5 ГГц (при 1,2 максимума интенсивности). [c.511] Таким образом, результаты диагностических исследований (U-F)-плазмы практически не принесли каких-либо принципиально новых данных о ее составе и свойствах, подтверждая, однако, что скорость рекомбинационных процессов в ней очень велика и без принудительного охлаждения плазмы или разделения ее компонентов нельзя выделить продукты разложения UFe. Тем не менее существенный количественный результат диагностических исследований — очень высокая доля излучения в энергетическом балансе (и-Г-Аг)-нлазмы радиочастотного разряда в смеси аргона с UFg. Излучение лежит в области ближнего ультрафиолета и в видимой области. [c.512] Приблизить скорость рекуперативной закалки к предельным зависимостям (т. е. кривую 4 к кривой 5 на рис. 10.12) можно, уменьшая скорость течения газов путем подбора проходного сечения по К/с глубине закалочного устройства. [c.513] Время конденсации урана при охлаждении (и-Р)-плазмы, содержащей только атомы и, Р и ионизированные частицы, примерно на порядок величины меньше, чем время рекомбинации иГ (табл. 10.5). [c.516] На рис. 10.13 показаны минимальные скорости охлаждения (U-F)-нлазмы различного состава, требуемые для того, чтобы предотвратить газофазную рекомбинацию UF5 и UF и обеспечить преимугце-ственную конденсацию UF4 и U соответственно. [c.517] Из результатов оценки следует, что если охладить поток частично диссоциированного гексафторида урана (11Е4 + 2Е) с начальной температурой 3200 К со скоростями более 10 К/с, при которых не успевает произойти рекомбинация НЕб, то интенсивно протекает конденсация иГ4 и возникает гетерофазная смесь тетрафторида урана и фтора. При охлаждении (и-Е)-плазмы, содержащей при температуре 6000 К атомы и и Е, со скоростями выше 10 К/с также должна образоваться гетерофазная смесь. Необходимые скорости закалки находятся для каждого случая выше соответствующих кривых и на рис. 10.13. [c.517] Типичные количественные данные по фторированию тетрафторида урана фтором приведены на рис. 10.14. Эти же данные, пересчитанные в координатах (1 — (7) / — время, приведены на рис. 10.15. Отклонение от прямолинейной зависимости на рис. 10.15 в начале процесса обусловлено заполнением реактора азотом отклонение в конце процесса обусловлено фторированием промежуточных фторидов урана типа и4Г17, ПгРэ. Известно, что скорость фторирования иГ4 выше, чем скорость фторирования этих промежуточных фторидов (табл. 10.6). [c.518] Исследовано влияние температуры на скорость фторирования различных образцов иГ4 (рис. 10.16). Значения энергии активации приведены в табл. 10.7. [c.518] Промежуточные фториды урана получены обработкой 11Р4 гексафторидом урана при Т = 300 °С, парциальное давление 11Рб — 5,6 10 Па реакция промежуточных фторидов урана с фтором проведена при парциальном давлении фтора 2,94-10 Па. [c.519] Исследовано влияние удельной поверхности порошка 11Г4 и парциального давления фтора на скорость фторирования (таблицы 10.8 и 10.9). Скорость фторирования иГ4 пропорциональна парциальному давлению фтора, но избыток фтора не оказывает на нее заметного влияния. Однако увеличение удельной поверхности иГ4 приводит к повышению скорости фторирования, хотя и не наблюдается прямой пропорциональности. [c.520] Однако удельная поверхность UF4 ядер конденсации из уран-фторной плазмы — при радиусе частиц, равном 5-10 ° м, составляет 7,9-10 м /г. Следовательно, время гетерофазной рекомбинации та,ких частиц составляет по крайней мере десятые доли секунды. Впрочем, если удастся получить порошок фрагментов уран-фторной плазмы без заметной гомофазной рекомбинации, можно снизить вероятность гетерофазной рекомбинации, используя различные приемы сепарации, например центробежную сепарацию. Однако для этого необходимо, чтобы частицы продуктов разложения UFg потеряли способность налипать на стенки реактора необходимо, чтобы они остыли до температуры, при которой они не деформируются при столкновении со стенкой. [c.520] Вернуться к основной статье