Введение к работе
Актуальность проблемы обусловлена потребностями различных отраслей науки и технологии в достоверных количественных данных по равновесиям в водно-неорганических системах. Экспериментальное их получение, особенно в области высоких значений параметров состояния, зачастую оказывается трудиовшолки-мо, длительно, дорого, а подчас и невозможно. Развитие за последнее время эдей термодинамического моделирования, современного матбматическоіо аппарата методов оптимизация и компьютерной техники дает возможность поднять изучение ХИМИ-' ческих и фазовых равновесий на качественно.иной уровень.
Термодинамический подход позволяет достаточно корректно ,
и строго формализовать задачу, построить модель равновесия.,
Для решения задач имеется развитый математический аппарат ..
теории оптимизации. При практической же реализации такого '
подхода возникают проблемы эффективной реализации методов оп
тимизации, а также достоверности (а нередко и вообще наличия)
термодинамической информации, определяющей значения парамет-.
ров решаемой задачи. .
С практической точки зрения моделирование фязико-ххтг ческих процессов весьма актуально в энергетике, особенно : . ядерной. Надежность работы оборудования и накопление радионуклидов, образующихся за счет активации, - две взаимосвязанные нерешенные на сегодняшний день проблемы. В их основе легат процессы коррозии конструкционных материалов. Экспериментально и теоретически определено, что ключевыми параметрами этих процессов являются температура, киолотно-осноьные хараг терзстики теплоносителя, концентрации кислорода и водорода, чистота зоды, химический состав конструкционных материалов. Излучение реакторов не влияет на интенсивность процессов, '. оно лишь видоизменяет окислительно-восстановительные харак- торзстика теплоносителя за счет протекания радиолиза. г
Выбор технологических решений по оптимизации кодно-хн- '; шческих режимов (ВХР) и повышению надежности эксплуатации АЭС в значительной степени определяется уровнем представле-
ний о поведении продуктов коррозии (ПК) в водном теплоносителе. Основными ПК является оксиды железа. Экспериментальные исследования показывают, что определяющий факторами во внут-риконтурных 'процессах массопереноса являются механизмы растворения я образования отложений путем кристаллизации. Поэтому для обеспечения аффективной и безопасной работы оборудования необходимы достоверные данные по растворимости оксидных форы железа.
Указанные выше проблемы ядерной энергетики определили выбор объекта и цели работы - растворимость ПК железа в сис-. теме HgO-fiaBC^-KOH-N^-I^tC^). соответствующей теплоносителю I контура' реактора типа ВВЭР (водо-водяной энергетический реактор) - в диапазоне температур 25-350С и широкой области концентраций корректирующих добавок я окислительно-восстано-, вителышх свойств среды. Метод достижения цели - термодинамическое и математическое моделирование равновесий на основе испс-ьзования наиболее эффективных методов расчета сложных равновесий и с предварительной экспертизой, расчетом и экстраполяцией термодинамических характеристик системы, магнетит ГРІ3О4 является основным ПК в регламентируемых восстановительных условиях ВХР теплоносителя. Однако в работе рассматривается также іематит Те^О^, чго обусловлено возможностью его образования за счет радиолиза водных растворов. По этой же причине помимо восстановительных рассматриваются и окислительные условия в системео
Актуальность исследования подтверждается соответствием ее планам АН к ГКНТ СССР (комплексные программы "Водные растворы", "Химическая термодинамика", "Теплофизика и тешю-8нергетикаю - Научуи» советы 2-19 ж 1.9.4)»
В^ссь^гашш защищаются:
-
Система согласованных значений термических констант для химических акваформ борной кислоты, едкого каля, аммиака, гид чзина, боратинх в аммиачных комплексов железа и др„ в стандартном состоянии.
-
Растворимость магнетита и гематита в системе Н90-
НзВ03-КОН-NHj -(^) и закономерноса-i ее изменения в зависимости от'температуры (298-623 К) и концентраций: HgBOg (й*1т), КОН (О+ЛГ^т). «К, (0+10-г»5гп). К2 (ПГ.2'71«).
о2 (io-2-W;
-
Результаты по детальному химическому составу раство- , ров и закономерности его изучения (процессы ассоциации, гид- ' ролаза, аммиачного и боратного комплексообразования железа, его окисления-восстановления) в той .же области температур и' концентраций компонентов.
-
Термодинамическая модель водного теплоносителя I контура реакторов типа ВВЭР с учетом возможных отклонений визначеннях нормируемых параметров ВХР."
Научная новизна
1. Система рекомендованных значений термически коне- ,
тант, отличаясь от известных данных, более корректно описы
вает наиболее надежные экспериментальные данные. Для ряда
аквасоединений значения термических констант получены
впервые.
2, данные по растворимости магнетита 0 гегатита в этой
5-компояентной системе, а также температурные и концентрации
онные зависимости растворимости в столь широком диапазоне
варьируемых значений получены впервые.
3= Данные по детальному химическому составу растворов а получение количественных результатов по влиянию температуры и состава растворов на процессы ассоциации, комплексооб-разования, окислительно-восстановительные получены впервые.
4„ Использование при моделировании и расчетах расширенного круга акваформ и диапазона концентраций растворов позволяло наиболее корректно и точно выявить влияние нормируемых параметров теплоносителя I контура реактора ВВЭР на поведение ПК железа, что дает основу для разработки мероприятий по повышению эффективности и безопасности работы АЭС.
Научная и практическая значимость
I. Полученные системы термодинамических функций химических форм, описывающих исследованные си.темы, могут быть использованы как справочные данные категории РСД.
- б -
-
Получен»1^ результати по растворимости магнетита и гематита и равновесному составу растворов могут быть непосредственно использованы при исследовании ряда водно-неорганических систем и как справочные данные категории РСД.
-
Результаты работы позволяют объяснять и предсказывать технические последствие отклонений в значениях нормируемых параметров ВХР теплонссителя и являются основой для создания систем оптимального ведения режимов.
Апробация работы: ХУЛ Всесоюзное Чугаевское совещание по химии комплексных соединений (Минск, 1990); УІ Всесоюзная конференция молодых ученых и специалистов по физической химии "Физхимия-90" (Москва, 1990) - диплом за лучщую работу; IX Всесоюзная Менделеевская дискуссия (Санкт-Петербург,1991).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано ' 2 работы.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав (содержащих 6 таблиц и 23 рисунка), списка цитированной литературы (152 ссылки) и приложения. Общий обгем работы І5*+ стр.
