1598005528-5a29f77d2a9bb899a883b13e75ca9e01 (811229), страница 38
Текст из файла (страница 38)
Согласно Плоушерской геотермальной программе, сбор и захоронение неконденсирующихся газов может быть осуществлен под зеь!лей, если только нх содержание в породе достаточно мало для осущестпления простого захоронения. Например„количество неконден- сирующихся газов, содержащихся в геотермальном месторождении кг Озп 1оай 1255Ь 12™та 132Сз 311 22К 321г 335 ззлг 1 340в Таблице 3.8 Потенциально летучие радиоактивные изотопы (1) 10.7 года 19 1,41 ° 10 0,057 4,2 ° 10 40 сут 1150 2,1 ° 10 3,45 6,3 ° 10 1 од 10ОО З,З7 10" З,О 1 ° 10 2,7 года 60 9„6 ° 10 0,18 2,9 ° 10 109 сут 90 6,7 ° 1011 0,27 2,0 ° 10 ЗО пет 180 3,8 ° 10 0,54 1,14 ° '10 Искусственные радиоактивные изотопы в почве ) Лардерелло, слишком велико для их захоронения без предварительной обработки и отделения от них радиоактивных газов.
Для отделения криптона, с которым связаны наибольшие трудности,можно было использовать фреоновые установки, в которых криптон можно было бы сжижать и хранить или сжижать и возвращать в рабочую полость. При применении термоядерных зарядов количество криптона уменьшается на несколько порядков, но значительно увеличивается количество аргона. Кроме того, при взрыве термоядерных зарядов образуется значительно больше трития, который замещает водород в воде и (или) паре, что значительно затрудняет его удаление.
В связи с этим потребуются соответствующие меры, гарантирующие его безопасное удержание. Оягвдаежал радвсакзаенсснь лара. Спустя 100 сут после ядерного илн термоядерного взрыва в паре могут оказаться, летучие продукты деления звКг озНв, овНв, ~~ЩЬ г~~~~я, 12™Те и 32Св. Искус ственными радиоактивными изотопами являются 3Н, 22Наг 32Р, 338г ззд и гз4Св Подчеркнуты важнейшие изотопы, являющиеся источником значительного гамма-излучения. Для заряда мощностью 1000 кт мощность гамма-излучения спустя 100 сут для всех приведенных выше изотопов составляет 3.
1О'в МЗН/с в случае чисто атомного устройства, и 1,1 ° 1О' а МЗН/с дкя термоядерного устройства, имеющего 3-килотонный атомный взрыватель. Хотя термоядерное устройство создает меньший уровень гамма-излучения летучих изотопов, оно вызывает высокую степень бета-активности, связанную с присутствием трития. Для определения активности гамма-излучения пара используется термо)шнамическая модель, основанная на фактической летучести различных гамма-излучающих изотопов, поскольку условие абсолютной летучести этих изотопов, по-видимому, является слишком жестким. Чтобы провести термодинамические расчеты применительно к этой задаче, необходимо сделать ряд допущений о процессах и реакциях, происходящих во время образования взрывной полости.
Вскоре после ядерного взрыва практически вся испарившаяся порода и вещества, ныделившиеся при взрыве (кроме пара и постоянных газов), сконденсируются. Сконденсируются жаропрочные радиоактивные материалы, а также часть летучих радиоактивных веществ. Последними из испарившихся составляющих породы сконденсируются остаточные количества щелочных металлов и кремнезема. Этот позд- 192 Глазе 3 Плсушерсиая программа ислользоеения ядерных взрывов 193 нее образовавшийся конденсат будет, по-видимому, более насыщен летучими радиоактивнымн изотопами, чем основной конденсат, и будет физически отделен от него, проникнув, например, в область трубообразной полости еще до конденсашш.
Условия более поздней конденсации определяются натрием и ка,лием — основными щелочными металлами, находящимися в породе. В данных условиях можно ожидать, что основными их соединениями в паровой фазе будут 1ЧаОН (г) и КОН (г). Конденсированными соединениями, вероятно, являются карбонаты и силикаты; причем для термодинамических расчетов можно принимать, что они будут в виде 1Чаз31 О, НаА1%30з, К СОз, К 51 О и КА151 О .
Конденсация щелочного металла в виде карбоната или силиката зависит от парциального давления СОз в газе и ряда кинетических факторов. Конденсированные ХаОН и КОН образовываться не будут из-за высокого давления их паров при данных условиях. Согласно имеющимся термодинамическим данным, давление паров гидроокисей щелочных металлов должно превышать 100 Па. Давление паров летучих частиц гидроокиси кремния при этих условиях также выше 100 Па, поэтому прямые реакции в газовой фазе могут также привести к образованию силиката.
Таким образом, возможны либо реакции газа с поверхностью,,либо реакции между двумя газами, которые приводят к поздней конденсации силикатов и карбонатов щелочных металлов при температурах 1300 К и ниже. Предположение о том, что паровая фаза содержит НаОН (г) и КОН (г) под давлением 100 Па в объеме 104 мз, означает, что 2 ° 104 г-атом щелочных металлов сконденсируется при температуре ниже ~1300 К (т.е. при температуре ниже температуры затвердевания породы). Предполагается, что все потенциально летучие изотопы, приведенные в табл. 3.9, за исключением постоянных газов, связаны с поздней конценсапией силикатов и карбонатов щелочных металлов. Кроме того, предполагается, что эта конденсация происходит в течение секунд или минут.
Вследствие такой задержки во времени этого процесса (по сравнению с процессом остекловывания) конденсат, повидимому, проникает в область трубообразной полости и образует слой на поверхности поре)54. Из табл. З.У можно сделать вьшод, что если в полостисушествуют воо стансвительные условия и там имеется некоторое количество остаточной двуокиси углерода, летучие изотопы рутения поднвляюуся, а ле1учие изотопы пезия будут представлены соединением СеС!. В момент пуска электре Таблица 3.9 Относительная летучесть е паре потенциально летучих гамма-излучателей через 180 сут после ядерных взрывов общей мощностью 1 Мт (1) ~хе 10.7 года 0,14 ° 10 Кч 40 сут 2040 10'3 Постоянный газ 0,57 Высокая е окислит.
атм. Низкая е восстановит. атм. 0,36 337 ° 10 2,8 Не 1,0 гсщ (1 сень) БЪ Я,7 годе Те 109 сут 1З7 Се 30 пет Высокая е окиспит. атм. Низкая е восстановит. атм. 98, 101 з 0,07 1013 374 101з 0,46 Вероятно еысокая Высокая 0,076 16,1 Низкая е присутствии СОз Высокая (30%) е отсутствие СО 1за Се 2 года Высокая (10%) е присутствии хлорияа 0.08 78 ° 10 Всего: 2955 ° 10 1) Средина знергня гаммамзлучения составляет 0,6 МеВ. з) цезий-134 — продукт актиеации е отсутстеие нейтронного зкранироаания. )3 зек.
ыезо станции газ, находящийся в полости, будет содержать максимум гамма- активности1,4 ° 10'зМэВ/с, представленной 100/ 'ззЯЪ и 10е/ 'зтСе и ' з4Се. При приведенной выше максимальной активности можно подсчитать интенсивность гамма-излучения на поверхности' трубопровода диаметром 407 мм в предположении, что он является цилиндром бесконечной длины н что радиоактивных отложений на стенках трубопровода не имеется. Это дает ьюнщость дозы ~20 мР/ч.
Рассчитанная максимальная активность изотопов в паре такова, что было бы нежелательно использовать барометрический конденса-. тор, в котором конденсат пара смешивается с водой в бассейне для охлаждения конденсата. Когда будет достаточно экспериментальных данных о степени радиоактивности пара, будет полезно провести 194 Гпввв 3 Ппоушерсная программа непользования ядерных взрывов 1яб повторную оценку этого метода конденсации, поскольку он обладает рядом технических и эконшлических преимуществ. Тем временем вариант электростанции, рассмотренный в данной работе, будет включасть конденсатор поверхностного типа.
Необходимо отметить, что точность расчетных данных по летучести изотопов, приведенных в табл. 3.9, дает лишь порядок величин. Основная цель заключается в том, чтобы разумно оценить концентршшю летучих радиоактивных изотопов в паре. По мере накопления экспериментальных результатов выводы могут измениться, ' з тСв и ' ззбЬ могут оказаться менее летучими, чем ожидается, или по крайней мере проникать в область трубообразной полости в недостаточном количестве, чтобы происходил дальнейший перенос.
Другие процессы, которые рассматриваются здесь как температуростойкие, могут в действительности играть значительную роль. Ясно, что все эти сложные химические взаимодействия следует изучить в лабораторных и в натурных условиях, прежде чем они могут быть точно определены. Выпадение ивврдыя рсдкопкзщвних часха». Потенциальные проблемы, связанные с отложением окиси кремния в турбине и конденсаторе, могут оказаться весьма серьезными.
Отложение солей и окиси кремния (и связанная с этим радиоактивность) на лопатках турбины зависит от примесей, присутствующих в паре, и давления пара. Соли, отложившиеся на лопатках паровой турбины, растворимы в воде и при правильной технологии могут смываться водой. Наиболее важными из них являются МаС1, ХаОН, силикаты натрия, 1Ча СО, а иногда МазбО .
Отложениями, не растворимыми в воде, чаще всего являются кремниевая кислота, аморфная окись кремния и различные кристаллические формы окиси кремния. Кроме того, могут образоваться нерастворимые в воде отложения окислов железа и СаСО Максимально допустимая концентрация в паре окиси кремния, при которой отложения окиси кремния пренебрежимо малы, при давлении пара на входе в турбину 8 МПа составляет '5 1О е',ы Общее количество растворенной твердой фазы (соли и окись кремния) в паре при нормальной работе турбины не должно превышать (5 — 20) ° ! 0 ~ . Такая чистота пара трудно достижима даже в лучших бойлерных системах Оценка концентрации окиси кремния в паре для применения на ГеоТЭС может быть получена из работы Хейтманна (71, в которой рассматривались силикагель, кремниевая кислота или кварц, находящиеся Ф $ лю вш лзу иш лш шш 1ю Теяязряяура, 'С' -Ф н г.
З.11. Концентрации окиси кремичя е зависимости от температуры и давления !1). 1 — граница воды, нвсыщвннод паром; Л вЂ” границе пцсв, насыщенного подол; 3 — условна нв входе в турбину ГеоТЭС прн использовании ядерного взрыва; 4 — Большие Гедзеры; б — Ла рдереппо. в равновесии с паром высокого давления. Результаты для селикагеля представлены на фиг. 3.11 в виде сглаженных кривых. Силикагель и различные кремниевые кислоты взаимно преобразуются в зависимости от температуры и давления пара. Поэтому на фиг. 3.! 0 между ними не делается различия.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
