РАДИОХИМИЯ, 2022, том 64, № 2, с. 150-157

УДК 541.15:621.039.5

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ФОРМЫ ИОДА В

ТЕПЛОНОСИТЕЛЕ ПЕРВОГО КОНТУРА ЯЭУ С

АММИАЧНЫМ ВОДНО-ХИМИЧЕСКИМ РЕЖИМОМ

С. Г. Мысик^б, Р. В. Фоменков^б, Д. С. Подшибякин^б

^а Санкт-Петербургский государственный университет,

199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., д. 7-9

^б Научно-исследовательский технологический институт им. А.П. Александрова,

188540, Сосновый Бор Ленинградской обл.

*e-mail: evn@niti.ru

Поступила в редакцию 04.03.2021, после доработки 13.04.2021, принята к публикации 20.04.2021

Статья посвящена определению физико-химических форм радионуклидов иода в теплоносителе первого

контура транспортных ядерных энергетических установок (ТЯЭУ) водо-водяного типа с аммиачным

водно-химическим режимом. Основной формой существования радионуклидов иода 131I-135I в

теплоносителе является иодидная форма. Содержание иодат-ионов составляет 1-2% при концентрации

аммиака от 18 до 79 мг/кг. Доля летучих органических и неорганических форм радионуклидов иода,

переходящих в газовую фазу из теплоносителя, не превышает 3.3 × 10^-2 и 2.5 × 10^-4% соответственно.

Ключевые слова: водо-водяной реактор, теплоноситель первого контура, физико-химические формы

радионуклидов иода, летучие, органические, неорганические, иодат, иодид, коэффициент очистки

теплоносителя.

DOI: 10.31857/S0033831122020058, EDN: FOGWTG

ВВЕДЕНИЕ

держания водно-химического режима теплоносите-

ля первого контура.

Радионуклиды иода являются одними из важ-

На распределение физико-химических форм ра-

нейших продуктов деления, во многом определя-

дионуклидов иода в теплоносителе первого контура

ющими радиационную опасность ЯЭУ в условиях

влияют [5, 6]: водородный показатель и окислитель-

аварийных ситуаций, связанных с потерей тепло-

но-восстановительный потенциал среды; концен-

носителя. Повышенная опасность радионуклидов

трация в теплоносителе примесей; радиационное

иода объясняется их значительным радиобиоло-

поле (мощность работы) реактора.

гическим воздействием на человеческий организм

Необходимо отметить, что большинство суще-

[1-3] и летучестью ряда физико-химических форм

ствующих исследовательских работ по химии иода

иода, в первую очередь органических (метилиодид-

в основном контуре ядерно-энергетических уста-

ной CH₃I и других) [4].

новок относятся к кислотному либо нейтральному

При решении проблемы локализации аварийных

значению водородного показателя среды [7-10].

выбросов радиоиода необходимо учитывать разную

В данной работе изучено распределение физи-

эффективность улавливания отдельных физико-хи-

ко-химических форм радионуклидов иода в тепло-

мических форм его существования, что и определя-

носителе в условиях аммиачного водно-химическо-

ет необходимость получения априорной информа-

го режима (щелочная среда). Исследована зависи-

ции по их распределению в теплоносителе.

мость форм радионуклидов иода как от режимов

Помимо этого изменение доли окисленных форм

работы ЯЭУ, так и от содержания примесей тепло-

иода косвенно характеризует эффективность под- носителя.

150

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ФОРМЫ ИОДА В ТЕПЛОНОСИТЕЛЕ ПЕРВОГО КОНТУР

А ЯЭУ

151

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Выделение иодат-ионов из водных проб те-

плоносителя. Разделение физико-химических

форм радионуклидов иода, содержащихся в про-

Изучение физико-химических форм радиону-

бах теплоносителя первого контура, проводили

клидов иода в теплоносителе первых контуров про-

методом фронтальной хроматографии с использо-

водили с применением специально разработанных

ванием неорганического ионообменника - оксида

методик. В период исследований ТЯЭУ работала

висмута(III), нанесенного на гранулированный по-

на различных уровнях мощности и режимах рабо-

литетрафторэтилен с размером гранул 0.16-0.25 мм

ты ионообменных фильтров смешанного действия

[13]. Для хроматографического разделения проб

(ФСД), рН теплоносителя поддерживали в пределах

теплоносителя использовали стеклянную колонку

нормируемых значений

9.5-10.5. Эксперименты

с внутренним диаметром 8 мм, которую заполняли

проводили при концентрации аммиака в пробах от

ацетоном и вносили в колонку оксид висмута(III)

36 до 79 г/кг, на уровнях мощности 10, 30 и 60% от

на политетрафторэтилене с таким расчетом, что-

номинальной (P, %P_н), а также на остановленном

бы высота слоя сорбента составляла около 100 мм.

реакторе. Удельная активность радионуклидов иода

Далее сливали из колонки ацетон, не допуская по-

находилась в диапазоне от 1 × 10²до 1 × 10⁶ Бк/дм³

падания воздуха в слой сорбента, и промывали ко-

при времени работы реактора на заданном уровне

лонку 500 см³ дистиллированной воды с расходом

мощности от 2 до 210 ч и до момента отбора пробы

5-10 см³/мин. После данной пробоподготовки через

от 1.1 до 50 ч.

колонку пропускали пробу теплоносителя, подкис-

Отбор водных проб теплоносителя, выде-

ленную до рН 3 0.1 М соляной кислотой, при этом

ление всех форм радионуклидов иода и гам-

на колонке происходило выделение радионуклидов

ма-спектрометрический анализ. Пробы тепло-

иода, находившихся в теплоносителе в форме ио-

носителя первых контуров отбирали после их

дат-ионов. Данную колонку после окончания раз-

деления передавали на гамма-спектрометрический

проливки для стабилизации состава пробы. Гамма-

анализ.

спектрометрические и радиометрические измере-

ния отобранных проб теплоносителя первого кон-

Определение доли иодид-ионов. Объемную ак-

тура выполняли с использованием полупроводни-

тивность радионуклидов иода в форме иодиов вы-

кового спектрометра гамма-излучения Гамма-1П и

числяли на основании гамма-спектрометрических

бета-радиометра РКС-02. Погрешность определе-

измерений по формуле

ния не превышала 10%.

А_иодид = ∑А_I - ∑А_иодат,

Для определения суммарной объемной актив-

где А_иодид - объемная активность радионуклидов

ности изотопов иода (∑А_I) без учета их форм су-

иода в пробе в форме иодид-ионов, Бк/л; ∑А_I - сум-

ществования использовали две методики. Первой

марная объемная активность радионуклидов иода

методикой является экспрессный хроматографиче-

в пробе, Бк/л; ∑А_иодат - суммарная объемная актив-

ский радиохимический метод анализа с использова-

ность радионуклидов иода в пробе в форме иодатов,

нием блочных сорбентов [11]. На блочном сорбен-

Бк/л.

те, импрегнированном триоктиламином, выделяли

Выделение газообразных форм радиону-

радионуклиды, присутствующие в теплоносителе в

клидов иода и определение содержание газов.

анионной форме (^131-135I, ⁵¹Cr, ⁹⁹Mo и ¹⁸⁷W). Вторая

Выделение газовых проб (проб газов, растворенных

методика определения иода основана на переводе

в теплоносителе) проводили из отобранных проб

всех химических форм иода, находящихся в пробе

теплоносителя путем разделения жидкой и газовой

теплоносителя, в форму иодид-ионов с последую-

фаз, образующихся в условиях, близких к равновес-

щим их селективным извлечением на ацетилцел-

ным, при снижении давления и температуры тепло-

люлозной микропористой мембране, импрегниро-

носителя. Остаточное содержание газа в пробе те-

ванной серебром [12]. В качестве подкисляющего

плоносителя после ее дегазации (при величине га-

и одновременно восстанавливающего реагента ис-

зосодержания не менее 1 нл/кг) не превышало 3% от

пользуется аскорбиновая кислота.

его исходного количества. Общее газосодержание в

РАДИОХИМИЯ том 64 № 2 2022

152

МОСКВИН и др.

Рис. 1. Схема отбора газовой фазы теплоносителя. 1 - микрокомпрессор; 2, 3, 9 - вентили; 4 - сорбционная колонка; 5, 6,

7 - патрубки; 8 - штуцер; 10 - пробоотборная емкость.

пробе теплоносителя определяли объемно-маноме-

открытым вентилем 3 пробоотборной емкости 10.

трическим методом. Определение проводили в две

В течение отбора пробы теплоносителя вентиль 2

стадии: сначала измеряли общее содержание газов

держали закрытым. Проба теплоносителя объе-

объемно-манометрическим методом, затем отбира-

ом 1-3 л поступала в стеклянную пробоотборную

ли пробу газа и в ней измеряли содержание газовых

емкость через патрубок 7. Отобранный объем те-

компонентов газохроматографическим методом.

плоносителя определяли визуально по меткам, на-

Относительная погрешность измерения содержа-

несенным на пробоотборную емкость. В процессе

ния растворенных газов в диапазоне концентра-

пробоотбора происходила дегазация пробы и выде-

ций от 300 до 3000 мл_н.у./кг не превышала 15 отн%.

ляющийся газ через патрубок 6 попадал в сорбци-

Основными газообразными компонентами в тепло-

онную колонку (рис. 2), где происходило раздель-

носителе I контура являлись: азот, водород и пре-

ное выделение физико-химических форм радиону-

дельные углеводороды - метан, этан, пропан, изо-

клидов иода. Аэрозольную составляющую выделя-

бутан и нормальный бутан. Содержание кислорода

ли на аналитическом фильтре типа АФА-РСП (поз.

в отбираемых пробах газа за все время испытаний

3), элементарный иод и иодоводород выделяли на

не превышало предела определения 0.01 об%, со-

специфическом сорбенте (металлический висмут,

держание оксидов углерода находилось на уровне

поз. 5), иодорганические соединения выделяли на

0.01 об%.

сорбенте марки Силоксид (поз. 6) [6-8].

Для отбора пробы газа из теплоносителя исполь-

зовали пробоотборное устройство, схема которого

Эффективность сорбции элементарного иода и

приведена на рис. 1.

иодоводорода при времени контакта 0.3 с при раз-

мере гранул 0.5 мм превышает 99.9%, эффектив-

Пробоотбор производили следующим образом.

К пробоотборной линии подсоединяли штуцер 8 и с

ность сорбции иодистого метила при времени кон-

помощью вентиля 9 пробоотборной линии устанав-

такта 0.3 с и размере гранул 2 мм больше 99.0%.

ливали расход теплоносителя 0.5-1 дм³/мин. Расход

На Силоксиде коэффициент селективности сорб-

теплоносителя определяли по времени наполнения

ции иода и ¹³³Хе значительно больше 10⁵. Сорбент

емкости определенного объема. Далее к штуцеру

функционирует при относительной влажности газа

подсоединяли резиновый шланг, соединенный с

до 100% и при температуре до 200°С.

РАДИОХИМИЯ том 64 № 2 2022

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ФОРМЫ ИОДА В ТЕПЛОНОСИТЕЛЕ ПЕРВОГО КОНТУР

А ЯЭУ

153

Таблица 1. Доля радионуклидов иода (относительная

для каждого радионуклида) в форме иодат-ионов (%) в

пробах теплоносителя в зависимости от мощности рабо-

ты реактора и концентрации аммиака.

Концентрация

P, %P_н

¹³¹I

¹³²I

¹³³I

¹³⁵I

аммиака, мг/кг

1.2

0.8

0.1

<0.1

Рис. 2. Схема сорбционной колонки. 1 - крышки, 2 -

0.9

0.1

0.4

<0.1

корпус, 3 - аэрозольный фильтр АФА-РСП, 4 - сетки,

5 - сорбент для улавливания элементарного иода, 6 -

0.8

0.3

0.5

сорбент Силоксид.

0.2

0.5

0.3

всех проб приведены концентрации аммиака и уро-

1.2

0.6

0.2

вень мощности реактора на момент отбора пробы.

1.4

0.1

0.4

0.2

Из данных, представленных в табл. 1, видно, что

1.2

0.1

0.9

<0.1

изучен достаточно широкий диапазон концентраций

аммиака: 36-79 мг/кг (допустимое значение параме-

Определение содержания общего органиче-

тра согласно норам ВХР составляет 10-100 мг/кг).

ского и неорганического углерода в пробе тепло-

Рассмотренный диапазон концентраций аммиака

носителя проводили с использованием анализатора

отвечает разбросу значений pH (25°С) 9.9-10.4 (до-

общего углерода Shimadzu TOC-Vwp методом мо-

пустимое значение параметра согласно норам ВХР

крого окисления персульфатом в условиях УФ об-

9.00-10.5). Также рассмотрен широкий набор зна-

лучения с предварительным удалением неорганиче-

чений уровня мощности реактора - максимальное

ских форм углерода путем продувки пробы азотом

и минимальное значения различаются в 6 раз (от

особой чистоты после предварительного подкисле-

10 до 60% от номинального уровня мощности).

ния фосфорной кислотой. Условия анализа: объем

При этом во всех рассмотренных случаях доля

анализируемой пробы 3 см³, вносимое количество

иодат-ионов в суммарном содержании всех физи-

H₃PO₄ 5% от объема пробы, время продувки 3 мин,

ко-химических форм каждого радионуклида иода

объем раствора персульфата 0.5 см³, время окисле-

при работе реактора на стационарном уровне мощ-

ния и регистрации пика углекислого газа 5 мин.

ности не превышает 1.4%. В целом разброс значе-

Определение ацетат-ионов проводили с ис-

ний относительного содержания иодат-ионов в те-

пользованием ионного хроматографа «Стайер-А» в

плоносителе, по-видимому, отвечает погрешности

соответствии с аттестованной методикой измерений

определения параметра.

массовой концентрации фторидов, ацетатов, хло-

Химический процесс, приводящий к формирова-

ридов, нитритов, нитратов, сульфатов и оксалатов

нию иодат-ионов в условиях щелочного ВХР, мож-

при соблюдении следующих условий элюирования:

но писать следующим набором реакций:

колонка Transginomic AN-2 (250 × 4.6 мм), элюент

I₂ + 2OH^- → I^- + OI^- + H₂O

(1)

15 мМ раствор NaOH, расход элюента 1.2 см³/мин,

I^- + H₂O₂ → IO^- + H₂O,

(2)

температура термостата ячейки кондуктометриче-

ского детектора 30°С.

I^- + 2OH˙ → HIO + OH^- → IO^- + H₂O,

(3)

3IO^- → 2I^- + IO₃

^-,

(4)

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

IO^- + nOH˙ → IO_3-

(5)

Оценка доли иодат-ионов в теплоносителе.

При этом, согласно работе [14], определяющее

В табл. 1 представлены значения доли иодат-ионов

значение для образования иодат-иона имеет реак-

в суммарном содержании физико-химических форм

ция (4). Таким образом, минимальное содержание

радионуклидов иода в пробе. Также в табл.1 для

окисленных форм иода при всех рассмотренных

РАДИОХИМИЯ том 64 № 2 2022

154

МОСКВИН и др.

уровнях содержания аммиака в теплоносителе и

Таблица 2. Зависимость содержания радионуклида в

при всех режимах работы ЯЭУ на стационарных

виде иодат-ионов относительно суммарного содержания

радионуклида в теплоносителе от мощности работы

уровнях мощности свидетельствует о практиче-

реактора

ски полном отсутствии в теплоносителе соедине-

Доля иодат-ионов

ний-окислителей (в частности пероксида водорода)

относительно

и об эффективном подавлении процесса радиолиза

количества

№

теплоносителя, т.е. о стабильности поддержания

Р, %Р_н

радионуклида в

пробы

восстановительного водно-химического режима

теплоносителе, %

первого контура.

¹³¹I

¹³³I

¹³⁵I

Определение доли иодат-ионов при снижении

1.2

1.4

1.8

мощности реактора и при останове. Исследования

1.2

0.8

1.1

трансформации форм радионуклидов иода в тепло-

МКУ

7.1

3.6

3.3

носителе при переходных режимах работы реактор-

0 (27 ч после останова)

13.4

21.2

ной установки, включая останов, были проведены

0 (70 ч после останова)

24.7

при маневрах мощности реактора 30%, 10%, МКУ

(минимально контролируемый уровень мощности)

и 0%. В табл. 2 приведены данные по изменению

приводящее к росту окисленных форм (вероятно,

относительного содержания иодат-ионов в тепло-

как следствие роста содержания в теплоносителе

носителе, рассчитанные по сравнительно долгожи-

пероксида водорода исходя из реакций (1)-(5)).

вущим радионуклидам ¹³¹I, ¹³³I и ¹³⁵I.

Анализ химического состава газов в первом

Из данных, представленных в табл. 2, видно, что

контуре. За все время испытаний газовый режим

содержание иодат-ионов в теплоносителе при пере-

ЯЭУ оставался стабильным, содержание кислоро-

ходе реактора с мощности 30% на мощность 10% не

да в теплоносителе и в газе компенсатора объема

изменяется. При уменьшении мощности реактора с

находилось на минимальном уровне. На стационар-

10% до МКУ доля иодат-ионов заметно возраста-

ный уровень установка выходила через 60-70 сут с

ет. После останова тенденция к увеличению отно-

начала работы на энергетических уровнях мощно-

сительного содержания иодат-ионов сохраняется и

сти. Концентрации газов, растворенных в теплоно-

достигает 24.7% по нуклидам ¹³¹I и ¹³³I.

сителе, находились в следующих диапазонах: гелий

от 0.01 до 0.28, водород от 28.7 до 155, кислород

Аналогичный рост доли иодат-ионов в сумме

всех физико-химических форм при останове наблю-

от 0.01 до 0.19, азот от 72 до 1770, углекислый газ

от 0.0006 до 0.003, метан от 0.001 до 1.66 мл_н.у./кг.

дается на реакторах типа PWR с борно-литиевым

Кроме метана при испытаниях определяли и другие

водно-химическим режимом первого контура. В ра-

углеводороды. В табл. 3 приведены минимальные и

боте [15] представлен обзор экспериментальных

максимальные относительные доли метана, этана,

результатов, свидетельствующих о росте содержа-

ния иодат-ионов при останове реактора типа PWR.

пропана и бутанов во всех циклах.

Авторы работы [15] объясняют эффект роста доли

Из табл. 3 видно, что соотношение предельных

иодат-ионов при останове влиянием температуры

углеводородов практически не менялось во всех

на окислительно-восстановительный потенциал

циклах испытаний. При работе реактора происхо-

теплоносителя. По аналогии можно предположить,

дит термолиз и радиолиз органических примесей в

что и на ТЯЭУ при останове происходит некоторое

теплоносителе I контура с образованием предель-

снижение восстановительного потенциала среды,

ных газообразных углеводородов от метана до бута-

Таблица 3. Относительные доли предельных углеводородов, продуктов разложения органических примесей

Относительная доля, %

Значения

Метан

Этан

Пропан

Изобутан

н-Бутан

Минимальные

92.90 ± 0.13

4.90 ± 0.12

1.14 ± 0.08

0.49 ± 0.05

0.09 ± 0.02

Максимальные

94.05 ± 0.35

4.20 ± 0.38

1.54 ± 0.02

0.56 ± 0.18

0.15 ± 0.01

РАДИОХИМИЯ том 64 № 2 2022

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ФОРМЫ ИОДА В ТЕПЛОНОСИТЕЛЕ ПЕРВОГО КОНТУР

А ЯЭУ

155

Таблица 4. Максимальная доля (%) летучих органических и неорганических форм иода, перешедших из теплоноси-

теля в газовую фазу при дегазации пробы

Физико-химические формы

¹³¹I

¹³²I

¹³³I

¹³⁴I

¹³⁵I

Органические

3.3 × 10^-2

1.3 × 10^-3

1.4 × 10^-2

1.9 × 10^-2

3.0 × 10^-2

Неорганические

2.1 × 10^-2

1.6 × 10^-3

2.4 × 10^-2

1.1 × 10^-2

2.7 × 10^-2

на. Основным компонентом является метан, отно-

формы иода - иодоводород и молекулярный иод.

сительная доля которого составляет около 93-94%,

Однако щелочная среда, отвечающая аммиачно-

доля этана - 4.2-4.9%. Также замечено, что при

му ВХР, ограничивает образование молекулярного

остановке реактора содержание предельных угле-

иода. В статье [14] показано, что выход реакции об-

водородов в теплоносителе I контура снижается

разования молекулярного иода при переходе к pH 9

практически до нуля из-за пиролиза углеводородов.

падает практически до нуля. Кроме того, в щелоч-

ных условиях образующийся молекулярный иод ак-

Таким образом, в опытах по исследованию рас-

тивно гидролизуется по реакции

пределения физико-химических форм радиону-

клидов иода в теплоносителе и его зависимости от

I₂ + 2OH^- → I^- + OI^- + H₂O

(6)

содержания примесей (в первую очередь органи-

Приведенный факт подтверждается данными

ческих) состав данных примесей в теплоносителе

статьи [16], в которой показано, что в щелочных

был достаточно постоянным. Содержание летучих

условиях (pH ≈ 9) летучие формы радионуклидов

органических соединений в теплоносителе не пре-

иода, образовавшиеся в основном контуре реактора,

вышало 7 × 10^-5 моль/кг (1.66 мл_н.у./кг) и в основном

полностью разлагаются. Летучесть иодоводорода в

было обусловлено присутствием в контуре метана.

условиях щелочного ВХР также будет находиться

Таким образом, можно ожидать, что содержание

на низком уровне.

летучих органических форм радионуклидов иода в

Аналогично, в условиях щелочной среды, отве-

теплоносителе первого контура ТЯЭУ также крайне

чающей аммиачному ВХР, метилиодид (основная

низкое.

органическая форма существования иода) быстро

Определение летучих форм радионуклидов

гидролизуется по реакции [14]

иода в газовой фазе теплоносителя. В табл. 4

CH₃I + OH^- → CH₃OH + I^-.

(7)

представлены обобщенные значения доли летучих

органических и неорганических форм иода, пере-

Как было отмечено в предыдущем разделе ста-

шедших из теплоносителя в газовую фазу при де-

тьи, низкое содержание летучих органических

газации пробы.

форм радионуклидов иода в теплоносителе первого

контура обусловлено низким содержанием в первом

Из данных табл. 4 видно, что максимальная доля

контуре самих летучих органических соединений.

органических форм изотопов ^131-135I в газовой фазе

крайне мала и не превышает 3.3 × 10^-2%, находясь в

В табл. 5 представлены предельные значения

диапазоне 1.3 × 10^-3-3.3 × 10^-2%. Доля неорганиче-

относительного содержания летучих органических

ских форм радионуклидов иода ^131-135I охватывает

и неорганических форм иода в теплоносителе, пе-

диапазон от 1.6 × 10^-3 до 2.7 × 10^-2%. Таким обра-

реходящих в газовую фазу при дегазации пробы,

зом, доля летучих органических и неорганических

а также содержание в теплоносителе метана, аце-

форм радионуклидов иода, переходящих в газовую

тат-иона и общего органического углерода.

фазу при дегазации пробы теплоносителя, от сум-

Примечание: с(CH₄) - концентрация метана в

марной активности всех физико-химических форм

теплоносителе; с(CH₃COO^-) - концентрация аце-

радионуклидов иода не превышает 3.3 × 10-2 и

тат-ионов в теплоносителе; с(ООУ) - концентрация

2.4 × 10^-2% соответственно.

общего органического углерода в теплоносителе;

Столь низкое содержание летучих форм иода

δ - максимальное относительное содержание ле-

объясняется аммиачным водно-химическим ре-

тучих органических и неорганических форм иода

жимом теплоносителя. Летучие неорганические

в теплоносителе, переходящих в газовую фазу при

РАДИОХИМИЯ том 64 № 2 2022

156

МОСКВИН и др.

Таблица 5. Содержание органических соединений и

дегазации пробы; прочерк означает, что измерения

летучих форм иода в теплоносителе первого контура

данного показателя не производилось.

Из табл. 5 видно, что однозначной корреляции

№

с(CH₄),

с(CH₃COO^-),

с(ООУ),

δ, %

пробы

мл_н.у./кг

мкг/дм³

между максимальным относительным содержани-

ем летучих форм иода, переходящих в газовую фазу

при дегазации пробы, и содержанием в теплоноси-

128

теле общего органического углерода и ацетат-иона

1.02

153

0.030

не наблюдается. В то же время при изменении со-

153

держания метана в пределах от 0.25 до 0.50 мл_н.у./кг

113

максимальное относительное содержание летучих

органических и неорганических форм иода в тепло-

0.50

100

0.003

носителе, переходящих в газовую фазу при дегаза-

0.25

131

0.002

ции пробы, сохранялось примерно на одном уров-

0.56

146

0.001

не 0.002-0.003 %, а при возрастании концентрации

0.48

0.001

метана до 1.02 мл_н.у./кг увеличивалось в 10 раз до

0.03%. Таким образом, можно предположить, что

при более высоком содержании летучих органиче-

водно-химического режима теплоносителя первого

ских примесей в теплоносителе (низком качестве

контура.

поддержания водно-химического режима) содер-

Рост доли иодат-ионов в суммарном содержании

жание летучих форм иода в первом контуре может

всех физико-химических форм радионуклидов иода

возрастать.

в теплоносителе при останове реактора, по-видимо-

му, связан с изменением окислительно-восстанови-

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

тельного потенциала среды в результате процессов,

протекающих при выводе установки с мощности.

Преобладающей химической формой иода в те-

Аналогичная ситуация наблюдается и в первом кон-

плоносителе первого контура при работе реактора

туре реакторов типа PWR с борно-литиевым ВХР

с аммиачным водно-химическим режимом на мощ-

при их останове.

ности является нелетучая иодидная форма (98%

и более). Доля летучих органических и неоргани-

БЛАГОДАРНОСТИ

ческих форм радионуклидов иода, переходящих в

газовую фазу при дегазации проб теплоносителя

Авторы выражают благодарность к.х.н.

ТЯЭУ, не превышает 3.3 × 10^-2 и 2.4 × 10^-2% от

Ю.В. Цапко и к.х.н. А.И. Горшкову. Особый вклад

общего содержания иода соответственно. Низкое

в получение результатов и анализ работы внес ско-

содержание летучих форм иода объясняется амми-

ропостижно скончавшийся к.т.н. В.В. Четвериков

ачным водно-химическим режимом теплоносителя

(1953-2018).

и является его важным достоинством, обеспечива-

ющим радиационную безопасность при эксплуата-

ФОНДОВАЯ ПОДДЕРЖКА

ции ТЯЭУ.

При всех уровнях содержания аммиака в тепло-

Работа выполнена в инициативном порядке на

носителе и всех рассмотренных режимах работы

собственные средства Научно-исследовательского

ЯЭУ на мощности в контуре содержание окислен-

технологического института им. А.П. Александрова.

ных форм иода находится на крайне низком уров-

не - доля иодат-ионов в суммарном содержании

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

всех физико-химических форм радионуклидов иода

не превышает 1.4%. Данный факт свидетельствует

Авторы заявляют об отсутствии конфликта ин-

о стабильности поддержания восстановительного

тересов.

РАДИОХИМИЯ том 64 № 2 2022

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ФОРМЫ ИОДА В ТЕПЛОНОСИТЕЛЕ ПЕРВОГО КОНТУР

А ЯЭУ

157

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Xerri B., Canneaux S., Louis F., Trincal J., Cousin F.,

Badawi M., Cantrel L. // Comput. Theor. Chem. 2012.

Vol. 990. P. 194-208.

Weterings P.J.J.M., Loftus C., Lewandowski T.A. //

Cantrel L., Louis F., Cousin F. // Ann. Nucl. Energy.

Toxicol. Lett. 2016. Vol. 257. P. 38-43.

2013. Vol. 61. P. 170-178.

Sawka A.M., Brierley J.D., Tsang R.W., Thabane L.,

10. Girault N., Fiche C., Bujan A., Dienstbier J.// J. Nucl.

Rotstein L., Gafni A., Straus S., Goldstein D.P. //

Eng. Des. 2009. Vol. 239. P. 1162-1170.

Endocrinol. Metab. Clin. N. Am. 2008. Vol. 37. P. 457-

11. Москвин Л.Н., Мельников В.А., Четвериков В.В.,

480.

Глушков С.В. // Радиохимия. 1986. Т. 28, № 2. С. 208-

Park H.S., Roman S.A., Sosa J.A. // Cancer. 2010. P. 20-

212.

30.

12. Епимахов В.Н., Мысик С.Г., Четвериков В.В. Патент

РФ № 2225648. 2003 // Б.И. № 7.

Girault N., Payot F. // Ann. Nucl. Energy. 2013. Vol. 61.

P. 143-156.

13. Мельников В.А., Москвин Л.Н., Четвериков В.В. //

Радиохимия. 1983. Т. 25, № 5. С. 675-679.

Lin C-C., Chao J-H. // J. Nucl. Sci. Technol. 2009.

14. Lin C-C. // J. Inorg. Nucl. Chem. 1981. Vol. 43. P. 1101-

Vol. 46. P. 1023-1031.

1107.

Wren J.C. // The First European Review. Meet. on Severe

15. Tigeras A., Bachet M., Catalette H., Simoni E. // Prog.

Accident Research. France, 2005.11 p.

Nucl. Energy. 2012. Vol. 53. P. 504-515.

Pecthl S., Schmitz G., von Clasow R. // At. Chem. Phys.

16. Simondi-Teisseire B., Girault N., Payot F., Clement B. //

2007. N 7, P. 1381-1393.

Ann. Nucl. Energy. 2013. Vol. 61. P. 157-169.

РАДИОХИМИЯ том 64 № 2 2022