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UF6泄漏气溶胶模拟压制技术研究

2021-07-13张文俊薛大海郭丽潇邓少刚王永仙武明亮

辐射防护 2021年3期
关键词:实验

梁 栋,张文俊,薛大海,郭丽潇,邓少刚,王永仙,武明亮,梁 宇

(1.中国辐射防护研究院,太原 030006;2.中核龙安有限公司,浙江 台洲 317112)

UF6是核燃料循环过程中一种重要的中间物料,同时又是一种兼具化学毒性和辐射危害的物质,UF6泄漏是一类后果较严重的事故[1-3],其泄漏后会与空气中水分发生水解反应,生成氟化铀酰和HF液滴状气溶胶飘散于空气中,对进入现场的工作人员及设备造成危害,其水解反应式为:

UF6+2H2O=UO2F2+4HF+△H298

△H298=-211.4 kJ/mol

反应过程大量放热同时伴随冒白雾现象,图1为液态UF6泄漏后物理化学行为图解。

图1 液态UF6泄漏后物理化学行为图解

喷洒气溶胶压制剂对危险气溶胶进行压制是工业上常用的控制手段,研制对UF6具有针对性的气溶胶压制剂和相应雾化喷洒装置,可实现对UF6泄漏形成的气溶胶的快速有效压制。

1 针对UF6泄漏气溶胶的压制剂制备

根据项目组前期研究[4-10]成果,选定水基压制剂作为基础配方,添加对UF6泄漏情景具有针对性的添加剂,制备本研究所述的专用压制剂。工业生产中常利用Na2CO3水溶液[11-13]吸收工艺尾气中的UF6,涉及HF的工艺路线中也常用Na2CO3水溶液来吸收HF尾气。Na2CO3与UF6泄漏产生的气溶胶中有害物质的反应如下:

HF+Na2CO3=NaF+NaHCO3

UO2F2+3Na2CO3=Na4[UO2(CO3)3]↓+2NaF

在常用气溶胶压制剂中添加一定量的Na2CO3可有效应对UF6泄漏这一特殊情景。碳酸钠常温下是白色无味的粉末或颗粒,易溶于水和丙三醇,20 ℃时每100 g水中可溶解20 g碳酸钠,向基础配方中添加不同质量百分比的碳酸钠,并初步评价不同配方,结果列于表1。

为使液滴中碳酸钠与酸性气溶胶反应更快更完全,应保证碳酸钠过量;……

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