- •1. Об институте 3
- •2. Исследовательская часть 11
- •1. Об институте
- •1.1 Историческая справка
- •1.2 Современное состояние
- •1.3 Экспериментальная база
- •1.4 Производственный комплекс
- •1.5 Направления исследований
- •1.6 Деятельность института
- •1.7 Кадровый состав
- •1.8 Перспективы
- •1.9 Реакторный комплекс института
- •1.9.1 Реактор на быстрых нейтронах бор-60.
- •1.9.1.1 Картограмма активной зоны
- •1.9.1.2 Основные технические характеристики
- •1.9.1.3 Экспериментальные возможности.
- •1.10 Направления исследований
- •1.10.1 Исследования реакторных материалов:
- •1.10.2 Исследования топлива:
- •1.10.3 Перспективные исследования:
- •1.10.4 Производство радионуклидов:
- •1.10.5 Безопасность реакторов:
- •2. Исследовательская часть
- •2.1 Введение
- •Выводы.
- •2.2 Литературный обзор
- •2.2.1 Обоснование возможности процесса вакуумной перегонки цинка.
- •2.2.1.1 Диаграммы состояния.
- •2.2.1.2 Давление паров.
- •2.2.2 Материал тигля для плавления.
- •2.2.2.1 Оксид алюминия Al2o3.
- •2.2.2.2 Оксид циркония ZrO2.
- •2.2.2.3 Оксид магния MnO.
- •2.3 Экспериментальная часть
- •2.3.1 Схема установки.
- •2.3.2 Проведение эксперимента.
- •2.3.3 Результаты анализа образцов.
- •2.3.3.1 Рентгенографический фазовый анализ.
- •2.3.3.2 Атомно-эмисионный анализ.
- •2.4 Обсуждение результатов.
- •2.5 Список литературы
2.3.3.1 Рентгенографический фазовый анализ.
В образце, взятом из сконденсировавшегося цинка после первого эксперимента, была обнаружена смесь цинка и оксида цинка в соотношении 9:1. В образце, взятом после второго эксперимента, была обнаружена единственная доминирующая фаза – чистый цинк гексагонального строения.
В огарке, оставшемся после отгона, были обнаружены несколько фаз:
Ni0,716Cr0,154Fe0,072 кубического строения (либо FeNi – camacite, либо FeCr – chromite, либо все три вместе). Это связано с тем, что все три фазы имеют очень близкие наборы рентгеновских отражений.
Fe15Ni4Cr2, кубический (нержавеющая сталь).
Cr2FeO4, кубический.
В цеолите была обнаружена только дифракционная картина NaAlSiO4, следов цинка обнаружено не было.
2.3.3.2 Атомно-эмисионный анализ.
Методом атомно-эмисионного анализа был получен элементный состав образцов, получившихся в результате второго эксперимента. Результаты представлены в таблице 2.
Таблица 2. Состав образцов.
Элемент |
Проба-1 (отгон цинка) |
Проба-2 (огарок черный) |
||
Концентрация в растворе |
Массовая доля в образце |
Концентрация в растворе |
Массовая доля в образце |
|
Cr |
102 мг/л |
0,305% |
180 мг/л |
5,76% |
Cu |
142 мг/л |
0,426% |
150 мг/л |
4,76% |
Fe |
234 мг/л |
0,701% |
2.5 г/л |
80,1% |
Mn |
40 мг/л |
0,120% |
45 мг/л |
1,5% |
Ni |
143 мг/л |
0,429% |
2.6 мг/л |
0,087% |
Zn |
32.7 г/л |
98,019% |
240 мг/л |
7,76% |
В цеолите из ловушки были обнаружены следы Si, Na, Al, Cu, Mg, Ca, Fe, Mn, Cr, Ni и Pb. Следов цинка обнаружено не было. Появление красной окраски цеолита связано скорее всего с попаданием в него вакуумной смазки, использовавшейся в холодных частях установки и имеющей красный цвет.
Из 8,3 грамм черного огарка на анализ были отданы 3.931 г. Из них 1,665 г не растворились. Скорее всего, в остатке содержатся углерод из стальной оболочки ТВЭЛа (содержание углерода в стали 1-2% по массе) и из оксида цинка, образовавшегося в результате разгерметизации установки в первые два часа эксперимента.
2.4 Обсуждение результатов.
Таким образом, в результате эксперимента было регенерировано 555,72 г. цинка из начальных 600 г., содержавшихся в сплаве, т.е. 92,62%. Причем был получен цинк чистотой 98.019%.
Средняя скорость испарения цинка составила 0,348 г/см2*мин, что составляет 1\3 от скорости испарения в промышленных установках.
В данном эксперименте был получен цинк с большим количеством примесей. Это объясняется тем, что труба, соединяющая нагревательную камеру с конденсатором, не была снабжена дополнительными нагревательными элементами и имела температуру гораздо более низкую, чем в печи, вследствие чего большая часть цинка сконденсировалась не в конденсаторе, а в трубе. Из-за этого цинк пришлось отскребать с поверхности трубы и он оказался загрязнен сталью, из которой труба была изготовлена. В будущем этот недостаток конструкции опытной установки будет учтен и труба будет снабжена дополнительным нагревом.
Потери цинка связаны с тем, что во время проведения первого эксперимента произошла разгерметизация установки и часть цинка провзаимодействовала с кислородом воздуха, образовав оксид цинка. Так же возможны небольшие потери в связи с взаимодействием горячего цинка со сталью трубки (горячее цинкование железа).