CC BY
92
20. Trapeznikov A.V., Pozolotina V.N., Chebotina M.Y. et al. Radioactive contamination of the Techa River, the Urals // Health Physics. - 1993. - V. 65. - № 5. - P. 481-488.
21. Ryan T.P., Dowdall A.M., Long S., Smith V., Pollard D., Cunningham J.D. Plutonium and americium in fish, shellfish and seaweed in the Irish environment and their contribution to dose // Journal of Environmental Radioactivity. - 1999. - V. 44. - № 2-3. -P. 349-369.
22. Yamamoto M., Kuwabara J., Assinder D.J. Curium isotopes and Americium-242m in Irish sea sediment // Radiochimica Acta. -1998. - V. 83. - № 3. - P. 121-126.
23. Ageev V.A., Vyrichek S.L., Lashko A.P., Lashko T.N., Odintsov A.A. Specific activity of 243Am and 243Cm in the fuel of the 4th power-generating unit of the Chernobyl nuclear power plant // Atomnaya en-ergiya. - 1999. - V. 87. - № 5. - P. 327-329.
24. Malcolm S.J., Kershaw P.J., Lovett M.B., Harvey B.R. The interstitial water chemistry of Pu-239, 240 and Am-241 in the sediments of the North-East Irish Sea // Geochimica et Cosmochimica Acta. -1990. - V. 54. - № 1. - P. 29-35.
25. Крышев И.И., Рязанцев Е.П. Экологическая безопасность ядерно-энергетического комплекса России. - М.: ИздАТ, 2000. - 384 с.
УДК 621.039.342+661.1+543.51
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ГАЗООБРАЗНЫХ ПРИМЕСЕЙ В ВЫСОКОЧИСТОМ АРСИНЕ ПРИ ЕГО ОЧИСТКЕ НА ГАЗОВЫХ ЦЕНТРИФУГАХ
А.А. Зайков, С.М. Зырянов, И.И. Пульников, Г.М. Скорынин, В.А. Власов*
ФГУП ПО «Электрохимический завод», г. Зеленогорск Красноярского края *Томский политехнический университет
В процессе изучения возможности применения газовых центрифуг для глубокой очистки арсина от примесей в очищаемом продукте были обнаружены толуол, ксилол, фреон. Установлено, что источниками появления толуола и фреона являются конструкционные материалы газовых центрифуг. Предел обнаружения примесей в веществе, при соответствующей подготовке магнитного масс-спектрометра, может достигать НОГ5 об. %%. Погрешность анализа - до 30 отн. %.
Введение
В настоящее время существует множество методов глубокой очистки веществ, основанных на различии в химических или физико-химических свойствах разделяемых компонентов (криогенная очистка, ректификация, адсорбция и др.). Альтернативным методом получения высокочистых веществ является очистка на газовых центрифугах. Современный уровень развития этого метода и полученные практические результаты позволяют сделать вывод о его высокой эффективности.
В процессе изучения возможности применения газовых центрифуг для очистки веществ решается комплекс задач, связанных, прежде всего, с разработкой специализированного оборудования и его подготовкой к получению высокочистых газов. К одной из проблем получения высокочистых веществ на газовых центрифугах можно отнести загрязнение очищаемого газа летучими органическими соединениями, выделяющимися из конструкционных материалов газовых центрифуг. Газовые центрифуги, особенно в начальный период эксплуатации, выделяют целую гамму летучих веществ: ацетон, толуол, ксилол, этилцеллозольв, бутилаце-тат и другие, которые попадают в рабочее вещество, в основном, через систему уплотнений из за-роторного пространства. Основными источниками вносимого загрязнения являются: эпоксидный компаунд статора, стеклопластик ротора, вакуумное масло, резиновые детали. Для получения ве-
ществ с достаточно высоким содержанием примесей, более чем ~10-4 %, это загрязнение несущественно, однако, при более глубокой очистке -становится одним из решающих факторов применения метода для получения того или иного высокочистого вещества.
Целью данной работы являлось идентификация, определение содержания и источников выделения примесей, вносимых газовыми центрифугами в очищаемый арсин, а также определение предела обнаружения примесей в арсине при проведении анализов на магнитном масс-спектрометре МИ-1201В.
1. Идентификация примесей
и определение источников их выделения
Исследование процесса очистки арсина проводилось на очистительной установке, состоящей из двух каскадов газовых центрифуг: «верхнего» и «нижнего». Каждый каскад состоял из нескольких последовательно соединенных между собой ступеней. Установка была укомплектована газовыми центрифугами, специально разработанными для получения высокочистых веществ и имеющими отдельную трассу для откачки летучих соединений, выделяемых конструкционными материалами, -систему откачки зароторного пространства. Принципиальная схема очистительной установки приведена на рис. 1.
В масс-спектре пробы заметно приращение ин-тенсивностей максимумов с М=91 и 92 а.е.м. Интенсивность максимума толуола с М=91 а.е.м. в пробе (1Т ПРЯ) как минимум в 2,5 раза превосходит интенсивность, соответствующую пределу обнаружения, численно равному погрешности определения /Тш>7/Тд/-3/2. Это свидетельствует о наличии в пробе толуола.
Расчет концентрации толуола с малым содержанием в пробе проводится по формуле (4), где
I 91=1 91_ Т 91 Т =Т 75+ Т 76. 177+ Т 78 тр яи„ р„с-
1ТПР ТТПР+Ф ТТФ , ТА ТА +ТА +ТА +ТА , Ье. для расчета взята сумма интенсивностей максимумов всех ионных групп арсина. Такой выбор рабочих ионных групп наиболее удобен для проведения анализа.
Интенсивность максимума (1) рассчитывается по формуле:
1=к-Я,
где к - высота максимума на спектре; Я - сопротивление делителя напряжения на входе регистрирующего прибора.
В нашем случае /ТПРЯ=1200 у.е. (условных единиц), 1а=5000000 у.е. (масс-спектр не имеет особенностей), $Т/А=0,6, ^Вэу=300 при напряжении питания ВЭУ 4 кВ.
Рассчитывая СТ по формуле (4), получаем значение 1,3.10-4 об. %.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Агафонов И.Л., Девятых Г.Г. Масс-спектрометрический анализ газов и паров особой чистоты. - М.: Наука, 1980.
Погрешность анализа обусловлена, в основном, погрешностью определения Ь'Т/А и может достигать до 30 отн. %.
Приведенный в данной работе подход к анализу содержания толуола в арсине приемлем и для анализов других примесей.
Заключение
В очищенном на газовых центрифугах арсине были обнаружены толуол, ксилол и фреон. Установлено, что источниками появления толуола и фреона является эпоксидный компаунд статора и стеклопластик ротора. Это позволяет сделать вывод о том, что наличие потока обратной диффузии газа из зароторного пространства газовой центрифуги через систему уплотнений внутрь ротора является существенным фактором при получении высокочистых веществ и его следует учитывать при расчетах и оптимизации технологических схем очистительных каскадов.
Предел обнаружения примесей, при соответствующей подготовке магнитного масс-спектрометра, может достигать Н0-5 об. %. Погрешность воспроизводимости результатов не более 10 отн. %. Полная погрешность анализов до 30 отн. %. Значение полной погрешности может быть снижено при условии более корректной калибровки масс-спектрометра, т.е. после получения качественных эталонных смесей.
2 Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. - Л.: Энергоатомиздат, 1991.
УДК 661.87:519
МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ПРОМЫШЛЕННЫХ ЦЕНТРИФУЖНЫХ КАСКАДАХ ОБОГАЩЕНИЯ УРАНА
С.В. Филимонов, Г.М. Скорынин, А.А. Орлов*, Д.Н. Голдобин
ФГУП «ПО «Электрохимический завод», г. Зеленогорск *Томский политехнический университет E-mail: [email protected]
Разработана и реализована математическая модель нестационарных гидравлических процессов в промышленных центробежных каскадах обогащения урана, предназначенная для применения в качестве экспертной системы в автоматизированной системе управления технологической схемой и использования в компьютерном тренажере для подготовки специалистов разделительного производства.
Введение
Автоматизированная система управления технологической схемой (АСУТС) центрифужного разделительного завода предназначена для обеспечения и поддержания параметров расчетной технологической схемы (ТС) при изменяющихся внеш-
них условиях. АСУТС основана на моделировании стационарных процессов разделения. Многолетний опыт эксплуатации показал её эффективность, особенно в последние годы, когда существенно выросли требования по качеству выпускаемой продукции.
