Химики-Фукусиме (только научно-технические вопросы)

[Smol]

А почему в атомной промышленности не раствор буры используют, а раствор борной кислоты? Хотя коррозионная активность у борной кислоты, казалось бы выше?

[Iskander]

Здравствуйте всем

Почитал всё и возник ряд вопросов и идей.
Первое. Насколько эффективно бор захватывает быстрые нейтроны? Тепловые - понятно, но они то образуются только после слоя замедлителя (графит или вода) Если он их не захватывает, то на фига лить туда буру? Или предполагается что замедлитель остался?
Второе. При производстве портланд-цемента есть стадия помола. Если для помола используют шары из кобальтовых сплавов, то бетонировать никак нельзя. Радиоактивность вырастет в разы (за счёт натира кобальта)
Третье. Что сейчас делится? Уран 235, уран 238 или плутоний? Какие по энергии нейтроны их делят?
Четвёртое - какова критическая масса для, например, содержания урана 235 в 1,5% (когда-то видел таблицу крит масс в зависимости от обогащения, но напрочь забыл где)

Теперь идеи.
Органику использовать нельзя. радиолизом развалит всё.
Из неорганики напрашивается жидкое стекло, но не уверен.
Полубредовая идея - засыпать всё щёлочью. При контакте с кориумом получится расплав уранатов натрия и это сильно разбавит активную зону. По сути - это может её полностью растворить и размазать по объёму расплава. Сталь и цирконий расплав щёлочи в отсутствие окислителей выдержат. Потом, в него можно ввести стальные трубы и охлаждать водой. Остаток после остывания можно или захоронить или переработать.

[Smol]

Первое. Насколько эффективно бор захватывает быстрые нейтроны? Тепловые - понятно, но они то образуются только после слоя замедлителя (графит или вода) Если он их не захватывает, то на фига лить туда буру? Или предполагается что замедлитель остался?
Второе. При производстве портланд-цемента есть стадия помола. Если для помола используют шары из кобальтовых сплавов, то бетонировать никак нельзя. Радиоактивность вырастет в разы (за счёт натира кобальта)
Третье. Что сейчас делится? Уран 235, уран 238 или плутоний? Какие по энергии нейтроны их делят?
Четвёртое - какова критическая масса для, например, содержания урана 235 в 1,5% (когда-то видел таблицу крит масс в зависимости от обогащения, но напрочь забыл где)

Здравствуйте!
Как умею, отвечаю на Ваши вопросы:
1. Кориум - это как маленькое "солнышко", лежащее на стальном днище реактора (или на бетоне контеймента, если оно уже проплавило сталь днища и упало вниз)... Внутрь кориума уже ничего не "засунешь", это практически невозможно, за счет температуры 1000 гр.С он почти любое поднесенное к нему вещество или расплавит, или сожжет, но внутрь себя он его просто не допустит (это как ртуть - сила поверхностного натяжения у нее такая, что она выталкивает из себя любые инородные тела). Поэтому бор совершенно необязателен (но все-таки желателен, ибо вдруг как-то там кориум сгруппировался так, что бор сможет несколько снизить возможную СЦР, проходящую в каких-то локальных частях кориума).
Так что задача - не прекратить цепную реакцию (похоже, что эта реакция в основной массе кориума не идет, то есть - он просто остывает, как остывают по нескольку лет отработанные ТВЭЛы, которые надо хранить в бассейнах с охлаждением), а недопустить увеличения количества кориума (то есть расплавления и мелт-дауна пока незатронутых ТВЭЛов). Если к уже имеющемуся кориуму добавятся новые "порции", то здесь уже возможно и возникновение СЦР, резкое выделение тепла, "вскипание" воды в реакторе (бассейнах) и в общем, тепловой выброс (типа гейзера) смеси грязной воды из реактора (или бассейнов). Так что охлаждению альтернативы нет, но вот варианты теплоносителя, возможно, есть...
Некоторые предлагают постепенно заменить воду на сплав Розе, некоторые (я, в частности) - на порошок нитрида титана, кто-то на раствор(расплав) буры, Вы вот предлагаете - на едкий натр.
Тут трудность еще вот в чем: ну, заменим мы теплоноситель, а дальше что? Вода снимает тепло испарением (испаряется все это дело просто в воздух), а как будет снимать тепло (а там все греется, и сильно, аж вода в бассейнах кипит) другой теплоноситель? Надо бы как-то всунуть в бассейны новые охлаждающие теплообменные элементы (типа змеевиков или трубок Фильда, да дать внутрь их воду), а как это сделать, когда к бассейнам не подойдешь из-за радиации?
Поэтому пока реально только одно: продолжать лить в бассейны воду, одновременно принимая какие угодно меры по уменьшению утечек отработанной воды через треснувшие бетонные стены контеймента...

Делится там все: и уран-235, и плутоний, и осколки от деления всего этого компота, в общем, там как-то повлиять на деление практически невозможно...

[Meta-Don]

Насколько я понимаю, в Фукусиме сейчас три задачи:
1. Герметизировать реактор от утечек радиоактивных компонентов;
2. Охлаждать реактор от перегрева;
3. Заглушить реактор.
Разбирать убитый радиоактивный реактор сейчас - самоубийство.
Я предложил способ герметизации. Затем в реактор нужно будет добавлять понемногу воды (а не помногу, как делают сейчас) и сбрасывать, если понадобится, излишний пар, который можно конденсировать на теплообменниках.
Вопрос заглушки реактора - к ядерщикам.

[Smol]

Там все уже как могли заглушили, но после заглушки реактор чуть не 30 лет должен остывать (водой его надо охлаждать)... А тут землетрясение + отключение энергии, в результате охлаждать не смогли, в результате активная зона вошла в контакт с охлаждающей водой, вода ее растворяет, становится радиоактивной, вода через все дырки протекает, все вокруг заражается так, что не подойдешь, вода с грязью частично течет в море, а в основном - выкачивается и собирается в специальные емкости, которые потом непонятно куда девать...
Так что задача, собственно одна - найти способ все это ликвидировать, не допустив образования радиоактивного грязевого вулкана рядом с Токио и постепенного слива всех этих 30 (а то и 100) Чернобылей в Тихий Океан...

[Smol]

...Я предложил способ герметизации...

Да я понял, в принципе предлагалось и просто обычным буровым раствором (или жидким стеклом) все вокруг прошурфить, но почему-то японцы пока к этому практически не приступили. Они ведь что делают: они воду из подвалов выкачивают, собирают ее в емкости, а вот куда эти емкости девать - непонятно... Так что проблема - заткнуть трещины в бетонном контейменте, чтобы из него в подвалы не текло, а не только недопустить слива из подвалов через трещины в земле вокруг станции в море...

[Iskander]

Первое. Насколько эффективно бор захватывает быстрые нейтроны? Тепловые - понятно, но они то образуются только после слоя замедлителя (графит или вода) Если он их не захватывает, то на фига лить туда буру? Или предполагается что замедлитель остался?
Второе. При производстве портланд-цемента есть стадия помола. Если для помола используют шары из кобальтовых сплавов, то бетонировать никак нельзя. Радиоактивность вырастет в разы (за счёт натира кобальта)
Третье. Что сейчас делится? Уран 235, уран 238 или плутоний? Какие по энергии нейтроны их делят?
Четвёртое - какова критическая масса для, например, содержания урана 235 в 1,5% (когда-то видел таблицу крит масс в зависимости от обогащения, но напрочь забыл где)

Здравствуйте!
Как умею, отвечаю на Ваши вопросы:
1. Кориум - это как маленькое "солнышко", лежащее на стальном днище реактора (или на бетоне контеймента, если оно уже проплавило сталь днища и упало вниз)... Внутрь кориума уже ничего не "засунешь", это практически невозможно, за счет температуры 1000 гр.С он почти любое поднесенное к нему вещество или расплавит, или сожжет, но внутрь себя он его просто не допустит (это как ртуть - сила поверхностного натяжения у нее такая, что она выталкивает из себя любые инородные тела). Поэтому бор совершенно необязателен (но все-таки желателен, ибо вдруг как-то там кориум сгруппировался так, что бор сможет несколько снизить возможную СЦР, проходящую в каких-то локальных частях кориума).
Так что задача - не прекратить цепную реакцию (похоже, что эта реакция в основной массе кориума не идет, то есть - он просто остывает, как остывают по нескольку лет отработанные ТВЭЛы, которые надо хранить в бассейнах с охлаждением), а недопустить увеличения количества кориума (то есть расплавления и мелт-дауна пока незатронутых ТВЭЛов). Если к уже имеющемуся кориуму добавятся новые "порции", то здесь уже возможно и возникновение СЦР, резкое выделение тепла, "вскипание" воды в реакторе (бассейнах) и в общем, тепловой выброс (типа гейзера) смеси грязной воды из реактора (или бассейнов). Так что охлаждению альтернативы нет, но вот варианты теплоносителя, возможно, есть...
Некоторые предлагают постепенно заменить воду на сплав Розе, некоторые (я, в частности) - на порошок нитрида титана, кто-то на раствор(расплав) буры, Вы вот предлагаете - на едкий натр.
Тут трудность еще вот в чем: ну, заменим мы теплоноситель, а дальше что? Вода снимает тепло испарением (испаряется все это дело просто в воздух), а как будет снимать тепло (а там все греется, и сильно, аж вода в бассейнах кипит) другой теплоноситель? Надо бы как-то всунуть в бассейны новые охлаждающие теплообменные элементы (типа змеевиков или трубок Фильда, да дать внутрь их воду), а как это сделать, когда к бассейнам не подойдешь из-за радиации?
Поэтому пока реально только одно: продолжать лить в бассейны воду, одновременно принимая какие угодно меры по уменьшению утечек отработанной воды через треснувшие бетонные стены контеймента...

Делится там все: и уран-235, и плутоний, и осколки от деления всего этого компота, в общем, там как-то повлиять на деление практически невозможно...

Если бор не захватывает быстрые нейтроны, то он бесполезен.
Сплав Розе слишком тяжёлый. Вместо сотни тонн воды там будет пару тысяч тонн жидкого металла. Под собственным весом всё и развалится. Или интерметаллиды пойдут.
Вообще, я предлагаю растворить кориум в щёлочи и из маленького горячего солнышка сделать большую, но не столь горячую, жидкую плюху. А землю надо пропитывать жидким стеклом. Стронций оно посадит, но вот соли урана - нет. Цезий и иод... Их фиг поймаешь.

[Smol]

...Вообще, я предлагаю растворить кориум в щёлочи и из маленького горячего солнышка сделать большую, но не столь горячую, жидкую плюху...

Тут вот еще какая фишка: вот если делящиеся элементы в отдельной фазе (скажем, в твердой) - то это будет одна величина критической массы... А вот если они в виде раствора (у ионов радиоактивных элементов радиус захвата нейтронов намного больше, чем у атомов), то критическая масса этой системы резко уменьшается. То есть - то, что существует в твердом (ну, в полутвердом) состоянии - после растворения в щелочи (а растворяются ли оксиды урана и плутония в щелочи? Вроде ее растворяют в азотной кислоте?) вполне может дать СЦР. Кстати, для плутония - это вообще критично, ибо его критическая масса весьма мала, а его в любом ядерном топливе довольно много (больше, конечно, не в свежем, а в отработанном)...
На этом принципе, кстати, сначала собирались сделать такой "растворный" реактор, но потом от этой идеи отказались из-за неимоверно сильной "грязи" при его работе... Хотя американцы такой вариант реактора все же запатентовали...

[Meta-Don]

Они ведь что делают: они воду из подвалов выкачивают, собирают ее в емкости, а вот куда эти емкости девать - непонятно...

Так в море и сольют, только не в своё, а вывезут подальше и медленно сольют на глубину.

[Smol]

...Так в море и сольют, только не в своё, а вывезут подальше и медленно сольют на глубину.

Тут один специалист предлагает метод улавливания радиоактивных материалов из водных систем, патент у него http://ru-patent.info/20/30-34/2034647.html на это дело есть (+ практический опыт по ликвидации радиационной диверсии на глиноземном комбинате), вот он уже две недели пытается пробиться к японцам...

[Meta-Don]

На мой взгляд - японцы правильно делают, что не разрешают ему к себе пробиться
Фраза из патента: "Сорбционная емкость активированного сорбента в 3 раза выше, чем у исходного известняка. 2 с.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл."
При этом этот несчастный известняк они мучают при 450 атм. и шарахают по нему ультразвуком на каких-то шаманских частотах.
И всё это для того, чтобы повысить в 3 раза сорбционность плохо адсорбирующего известняка.

[Smol]

Как он утверждает - реально там больше, чем в три раза... Не хочу спорить. Он сам вполне доступен, если хотите - я его сюда приведу (кстати, он и органические загрязнители, типа диоксинов, вроде может из воды убрать)... Но у меня лично к нему вопросов нет, я в этом мало что понимаю...

[chemist-s]

Чтобы "копать вниз" - надо замораживать грунт, а на площадке достаточно высокий уровень радиации, долгие работы с тяжелой техникой там сильно затруднены...

Копать вниз и вбок к предполагаемому центру огромного бетонного котла на б.-м. безопасном расстоянии от площадки, от радиации прикрываться щитами. Т.е. в конце концов сделать какбы бетонный саркофаг, но только снизу, под землей, такая гиганская кастрюля остановит утечки грязных стоков в грунтовые воды и океан.
Метростоевцы умеют копать с заморозкой грунта, правда, это не дешево.
Альтернативный вариант предполагает заделку щелей, а если там все по бешенному фонит, то или роботы (что сомнительно, они еще в Чернобыле дохли) или самоубийцы, но столько камикадзе в Японии не насобирать.

[Smol]

Альтернативный вариант предполагает заделку щелей...

Тот план, который придумала ТЕПКО - он не жизненный, он похоже, вроде как для отмазки... Народ думает над реальным планом, то, что Вы предлагаете - это разумно, это и другие предлагают, но это не химические, а все-таки строительные аспекты этой проблемы...

[chemist-s]

то, что Вы предлагаете - это не химические, а все-таки строительные аспекты этой проблемы...

Как-то сомнительно, что здесь химия поможет, это же не течь в радиаторе герметиком устранить. Тут дырки побольше будут, их из раствора/пульпы не залепишь, а вот все нужное оборудованием залепится наверняка. Химия подключится потом, когда придет время перерабатывать радиоактивный бульон.

[Smol]

... когда придет время перерабатывать радиоактивный бульон.

Да в общем-то со времен Тримайл-Айленда так и стоит в Америке танкер с таким бульоном, никто не знает как его перерабатывать (если только слить где поглубже, но на это не решаются)... А тут, судя по всему, ожидается не один такой танкер...

[chemist-s]

стоит в Америке танкер с таким бульоном, никто не знает как его перерабатывать (если только слить где поглубже, но на это не решаются)... А тут, судя по всему, ожидается не один такой танкер...

Никто не знает, потому, что владельцы этого "добра" не ракошеливаются на НИРы, - частники ведь, экономят в бизнесе. Когда будет много таких кастрюль с радиоактивными бульонами, профинансируют правительства, если не захотят антиядерных протестов как в Германии, которые при таких делах могут перерасти в бунты.

[Smol]

Возник такой вопрос: можно ли замыть/заилить песком герметичную оболочку (контеймент) реактора? Подавая туда его вместе с водой. Типа: он по мере намыва самоуплотнится и образует новую, маловодопроницаемую преграду на пути грязной воды, текущей из трещин в корпусе реактора... Предполагается, что кориума в контейменте нет, кориум в корпусе, а воду с песком в корпус подавать не будем. будем подавать ее прямо в контеймент...

Какой песок может так сделать? (А может - и не песок вовсе?) Может, в этот мелкий наполнитель аэросил для структурирования еще добавить?

[Meta-Don]

А чего Вы так на песке зациклились? Ну и вообще, на введении в реактор твёрдых частиц? Чем Вам предложенный мной вариант кажется хуже, чем введение песка?
У нас под станцией есть твёрдая и прочная основа - это земля перед трещинами в реакторе. Вот и нужно её упрочнять и делать водонепроницаемой, а не создавать зыбкую основу из песка, чтобы затем думать, как его сделать водонепроницаемым.

[diakin]

... Чтобы "копать вниз" - надо замораживать грунт, а на площадке достаточно высокий уровень радиации, долгие работы с тяжелой техникой там сильно затруднены...

Если заморозить - то можно уже не копать )