Новый подход к термодинамическому моделированию взаимодействия оксидов урана с кислородом и парами воды при высоких температурах

НОВЫЙ ПОДХОД К ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОМУ МОДЕЛИРОВАНИЮ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ОКСИДОВ УРАНА С КИСЛОРОДОМ И ПАРАМИ ВОДЫ ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ

,

Объединенный институт высоких температур РАН, Ижорская 13, стр. 2, 125412 Москва, Россия. E-mail: *****@***ru

Повышенная летучесть оксидов урана UO2 и U3O8 в присутствии кислорода и паров воды, обнаруженная в нескольких исследованиях, была объяснена образованием газообразных молекул UO3 и UO2(OH)2 [1, 2]. Горохов и Сидорова [3] выбрали молекулярные постоянные UO2(OH)2(g) и оценили энтальпию образования для этой молекулы. С этими данными они выполнили термодинамическое моделирование состава пара для системы U – O – H в широком диапазоне температур. Однако, термодинамическое моделирование в предположении, что UO2(OH)2 является единственной газообразной молекулой типа UxOyHz, дает лишь нижнюю границу повышения летучести, потому что другие молекул UxOyHz не были приняты во внимание. Самые вероятные кандидаты на включение в список этих молекул – UO2(OH), UO(OH) и UOH.

В докладе представлены результаты термодинамического моделирования системы U – O – H с включением в список составляющих пара молекул UO2(OH)2, UO2(OH), UO(OH) и UOH. Молекулярные постоянные и энтальпии образования были оценены с учетом результатов недавних квантовохимических расчетов [4, 5]. При расчетах термодинамических функций был принят во внимание эффект внутреннего вращения групп O–H. В дополнение к высокой концентрации UO3(g), результаты моделирования демонстрируют существенную роль газообразных молекул UO2(OH)2 и UO2(OH) в системе U – O – H при высоких температурах. Важный результат моделирования состоит в демонстрации уменьшении концентрации UO2(OH)2 и увеличении UO2(OH) с ростом температуры. При всех температурах молекулы UO(ОH) и UOH остаются малыми составляющими пара.

ЛИТЕРАТУРА

1]        D. Dharwadkar, S. Tripathi, M. Karkhanavala et al., Thermodynamics of Nuclear Materials 1974, IAEA, Vienna 1975, V.2, p.455.

[2] C. A. Alexander. Journal of Nuclear Materials 346 (2005) 312.

[3]        L. N. Gorokhov, I. V. Sidorova, Zhurnal Fizicheskoi Khimii 72 (1998) 1167.

[4] T. Privalov, B. Schimmelpfennig, U. Wahlgren, I. Grenthe. J. Phys. Chem. A 106 (2002) 11277.

[5] H. P. Hratchian,| J. L. Sonnenberg, P. J. Hay, R. L. Martin, B. E. Bursten, H. B. Schlegel. J. Phys. Chem. A 109 (2005) 8579.