Cтраница 4
Реакторы полного смешения, которые применяют в виде аппаратов с мешалкой ( рис. 78, а) или проточно-циркуляционных установок ( рис. 78, б), обычно наименее производительны, особенно при 1высокой степени конверсии сырья. Однако они имеют преимущества при проведении очень быстрых и сильно экзотермических реакций. В этом случае при значительной концентрации реагентов на входе в аппарат вытеснения выделяется слишком много тепла, и возможен перегрев смеси или даже взрыв. В отличие от этого в реакторе смешения происходит моментальное разбавление реагентов IB большом объеме реакционной смеси, и весь процесс идет - при низкой их концентрации е безопасных условиях. [46]
Чтобы достигнуть высоких концентраций нужных ионов, обычно используют близкие к насыщению растворы солей, обладающие высокой растворимостью. Возможности же повышения температур ограничены, поскольку с ростом температуры константа равновесия К приближается к единице и достигнутые в связи с ростом преимущества могут быть потеряны. Таким образом, обычно имеется оптимальная температура. Наконец, существует и оптимальное давление, поскольку при очень низких давлениях разбавление летучего реагента водяными парами ( в газовой фазе) уменьшает скорость массопередачи по данному реагенту и увеличивает высоту единицы переноса. [47]
Добавки инертных веществ, не участвующих в реакции, должны понижать скорость процесса в замороженных растворах, поскольку они уменьшают эффект концентрирования реагентов. Концентрирование растворенных веществ в жидкой микрофазе замороженных растворов таково, что объем добавки составляет существенную часть общего объема жидкой микрофазы. Данные, полученные методам ЯМР ( см., в частности, рис. 8 13), показывают, что концентрирование происходит именно таким образом. При добавлении нитробензола эффект разбавления реагентов тоже имеет место, но константа скорости реакции в смешанном полярном растворителе существенно выше, чем в чистом бензоле или диоксане. Итак, при введении добавки нитробензола, с одной стороны, растет скорость реакции за счет увеличения полярности среды, с другой, увеличивается с ростом концентрации добавки степень разбавления реагентов в жидкой микрофазе за счет изменения ее объема. [48]
Эту проблему следует рассматривать в нескольких аспектах. Широкое использование гидрохимических технологий производства керамического UO2, оправданное на ранних стадиях развития ядерной энергетики, когда недостаточно был развит аффинаж: на стадии производства концентратов, в настоящее время не только стало технологическим анахронизмом, но и порождает массу экономических и экологических проблем. В результате технико-экономических исследований, неоднократно проводимых проектными организациями Минатома еще до распада СССР, выяснено, что технология, основанная на осаждении нерастворимых солей ( полиуранатов, трикарбонатоуранила аммония и пр. Эта экономия определяется практическим отсутствием реагентов при производстве первичного оксида урана - UsOg, резким снижением количества единиц емкостного оборудования и, следовательно, снижением коррозии и загрязнения продукции примесями конструкционных элементов, реализованной возможностью регенерировать фтор из UFe, отсутствием маточных растворов. В конечном итоге резко сокращается количество отходов и потерь обогащенного урана. При использовании газовой технологии резко сокращается число стадий технологического процесса, отпадает необходимость в переработке маточных растворов. Существенно и то, что сокращается число технологических параметров, которые надлежит контролировать на протяжении технологического маршрута UFg - UsOs - Действительно, форма частиц UsOg, полученных высокотемпературным гидролизом UFe, близка к сферической, размер частиц, удельная поверхность и насыпная плотность регулируются параметрами процесса ( температурой, давлением, разбавлением реагентов нейтральным газом и пр. Совокупность вышеперечисленных преимуществ газовой технологии над гидрохимическими технологиями должна стимулировать ее широкое использование в атомной промышленности на стадии производства оксидного ядерного топлива. [49]
Эту проблему следует рассматривать в нескольких аспектах. Широкое использование гидрохимических технологий производства керамического UC2, оправданное на ранних стадиях развития ядерной энергетики, когда недостаточно был развит аффинаж на стадии производства концентратов, в настоящее время не только стало технологическим анахронизмом, но и порождает массу экономических и экологических проблем. В результате технико-экономических исследований, неоднократно проводимых проектными организациями Минатома еще до распада СССР, выяснено, что технология, основанная на осаждении нерастворимых солей ( полиуранатов, трикарбонатоуранила аммония и пр. Эта экономия определяется практическим отсутствием реагентов при производстве первичного оксида урана - UsOg, резким снижением количества единиц емкостного оборудования и, следовательно, снижением коррозии и загрязнения продукции примесями конструкционных элементов, реализованной возможностью регенерировать фтор из UFg, отсутствием маточных растворов. В конечном итоге резко сокращается количество отходов и потерь обогащенного урана. При использовании газовой технологии резко сокращается число стадий технологического процесса, отпадает необходимость в переработке маточных растворов. Существенно и то, что сокращается число технологических параметров, которые надлежит контролировать на протяжении технологического маршрута UFe - - UsOg. Действительно, форма частиц UsOg, полученных высокотемпературным гидролизом UFe, близка к сферической, размер частиц, удельная поверхность и насыпная плотность регулируются параметрами процесса ( температурой, давлением, разбавлением реагентов нейтральным газом и пр. Совокупность вышеперечисленных преимуществ газовой технологии над гидрохимическими технологиями должна стимулировать ее широкое использование в атомной промышленности на стадии производства оксидного ядерного топлива. [50]