Наноразмерные поровые каналы как составляющая порового пространства лавообразных топливосодержащих материалов объекта "Укрытие"

Abstract

Проведено изучение порового пространства лавообразных топливосодержащих материалов (ЛТСМ) объекта «Укрытие» с использованием нового метода определения объемов открытых поровых каналов по удалению рабочей жидкости из них при ее испарении. Поровое пространство ЛТСМ состоит из крупных газовых пор (значительно более 10 мкм), малых газовых пор (~10 мкм), трещин (толщина 2 - 2,5 мкм) и наноразмерных поровых каналов (диаметр 40 - 60 нм). Наноразмерные поровые каналы и, возможно, трещины соединяют газовые поры в сплошной каркас открытых каналов. Газовые поры сформировались на заключительной стадии аварии 4-го блока ЧАЭС за счет уменьшения растворимости газов в силикатной стекломатрице при снижении температуры, трещины, по-видимому, за счет увеличения объема кристаллических включений оксидов урана и быстрого охлаждения поверхностных слоев ЛТСМ, наноразмерные поровые каналы - результат накопления радиационных дефектов при самооблучении ЛТСМ за счет α-распада трансурановых элементов.

Проведено дослідження порового простору лавоподібних паливовмісних матеріалів (ЛПВМ) об'єкта «Укриття» з використанням нового методу визначення об'ємів відкритих поровых каналів за видаленням робочої рідини з них при її випаровуванні. Поровий простір ЛПВМ складається з великих газових пор (значно більших 10 мкм), малих газових пор (~10 мкм), тріщин (товщина 2 - 2,5 мкм) і нанорозмірних порових каналів (діаметр 40 - 60 нм). Нанорозмірні порові канали й, можливо, тріщини з'єднують газові пори в суцільний каркас відкритих каналів. Газові пори сформувалися на заключній стадії аварії 4-го блока ЧАЕС за рахунок зменшення розчинності газів у силікатній скломатриці при зниженні температури, тріщини, очевидно, за рахунок збільшення об'єму кристалічних включень оксидів урану та швидкого охолодження поверхневих шарів ЛПВМ, на- норозмірні порові канали - результат накопичення радіаційних дефектів при самоопроміненні ЛПВМ за рахунок α-розпаду трансуранових елементів.

We used a new method for determining the volume of the open pore channels by evapotaring the liquid from them to study of the pore space оf the lava-like fuel-containing materials (LFCM) of the "Shelter" object. The pore space of the LFCM consists of large gas pores (significantly bigger than 10 microns), small gas pores (~10 microns), cracks (with thickness of 2 - 2.5 microns), and nanosized pore channels (diameter 40 - 60 nm). Nanosized pore channels, and possibly cracks, interconnect the gas pores into a continuous structure of open channels. Gas pores were formed because of the lowering of the solubility of gases in a silicate glass matrix when the temperature dropped in the final phase of the accident of the 4-th block of Chernobyl NPP. The formation of the cracks was apparently caused by the increase of the volume of the crystalline inclusions of uranium oxide and the rapid cooling of the surface layers of the LFCM. The nanosized pore channels are the result of the accumulation of the radiation defects during selfirradiation of LFCM, at the expense of α-decay of transuranium elements.