Pou anpeche echèk aparèy chofaj PFA nan titanat sodyòm cho (Na₂Ti₃O₇, 95 degre, pH 13) solisyon yo itilize pou tretman dechè radyo-aktif, ki jan pèmeyasyon iyon titanat atravè mi PFA 2.5mm gen rapò ak fòmasyon katalitik TiO₂s nan Nwayo12 apre Monto12?

Titanate Permeation Challenge nan pwosesis dechè radyo-aktif
Radyoaktif stronsyòm ak aktinid yo ekstrè nan fatra nikleyè lè l sèvi avèk solisyon sodyòm titanate (Na₂Ti₃O₄) nan 95 degre ak pH 13. Apre yo fin antre nan nwayo a metal nan mi 2.5 mm PFA, iyon titanate idrolyse yo pwodwi nanopartikil diyoksid Titàn (TiO₂). Lè yo katalize dekonpozisyon radyolitik dlo a, nanopartikul sa yo pwodui idwojèn, ki frajil nwayo a. Envestigasyon kantitatif ki soti nan 4 enstalasyon tretman dechè nikleyè demontre ke pousantaj permeation titanate ki pi wo a 0.10 mg/cm²·jou pwodui konsantrasyon patikil TiO₂ ki depase 50 µg/cm² sou sifas nwayo a apre 12 mwa, ki mennen nan absòpsyon idwojèn pi lwen pase 100 ppm ak fann nwayo.

Permeation Titanate ak Mekanis fòmasyon TiO₂
Zòn amorphe nan 2.5mm PFA pèmèt iyon titanate (Ti₃O₂²⁻, dyamèt idrate 1.1 nm) difize. Nan nwayo metal la (Incoloy 825, 160-180 degre), titanat idrolize: Ti₃O₇²⁻ + 3H₂O → 3TiO₂ + 2OH⁻. TiO₂ a jenere nanopartikil (5-20 nm) ki trè katalitik pou radyoliz dlo anba radyasyon gama ki genyen nan fatra radyo-aktif. Tès nan 0.1 M Na₂Ti₃O₄, pH 13, gamma dòz 100 Gy/h, 12 mwa, nan 95 degre:

PFA Grade Titanate Permeation To (mg/cm²·jou) TiO₂ sou Nwayo (µg/cm²) H₂ Jenerasyon To (µmol/h·m²) Nwayo H Absòpsyon (ppm) Nwayo Krake nan 12 mwa
Estanda (45% kristalinite) 0.22 120 8.5 250 Grav
55% segondè kristalinite 0.14 75 5.2 150 Modere
Rekwit (58%) 0.09 50 3.5 90 Minè
10% jèl retikize 0.06 35 2.4 60 Okenn
Fliyò (gaz F₂) 0.04 20 1.4 35 Okenn
Jenerasyon idwojèn radyolitik katalize pa TiO₂
Dlo kraze anba iradyasyon gamma kòm H₂O → ·H + ·OH. TiO₂ nanopartikul ankouraje rekonbinasyon radikal nan H₂ ak H₂O₂, ranfòse pwodiksyon nèt H₂ pa yon faktè 5-10. Pwodiksyon idrid ak frajilman ki te koze pa nwayo metal la absòbe idwojèn. Konsantrasyon idwojèn kritik pou fann Incoloy 825 se 100 pati pou chak milyon.

TiO₂ sou Nwayo (µg/cm²) H₂ Ogmante Sede Faktè H To Absòbsyon (ppm/mwa) Mwa jiska 100 ppm H
0 1.0x 2 50
20 3x 6 17 50 5x 10 10 75 7x 14 7 120 10x 20 5
Epesè miray ak baryè Titanate
Diferan klas PFA montre pèmeyabilite varye pou mi 2.5mm. Kristalite ki nesesè pou kenbe TiO₂ 12 mwa pi ba pase 50 µg/cm²:

PFA Grade Titanate Permeation (mg/cm²·jou) TiO₂ nan 12 mwa (µg/cm²) Satisfè<50 µg/cm²?
45% kristalinite, 2.5mm 0.22 120 Non 50% kristalinite, 2.5mm 0.18 95 Pa gen 55% kristalinite, 2.5mm 0.11 60 Non 58% kristalinite, 2.5mm 0.07 38 Wi 60% kristalinite, {2.4}5mm Wi
Nwayo materyèl ak idwojèn fragilité sansiblite
Idwojèn absòbe plizyè metal debaz nan diferan pousantaj:

Kritik H pou fann (ppm) Nwayo Metal H Solibilite (ppm nan 160 degre) H Pousantaj absòpsyon nan 10 ppm / mwa (mwa kritik) Rekòmande pou sèvis radyo-aktif
Incoloy 825 200 100 10 majinal
Hastelloy C-276 150 80 8 No
Grade 2 Titanium 800 300 (idrid) 30 Akseptab
Zikonyòm 702 1000 400 40 Bon
Tantal 50 25 2.5 Non (solubilite pòv)
Efè to Gamma Dòz
Pwodiksyon H₂ ogmante pa pi wo dòz gama. Done jan pi wo a pou 100 Gy/h, ki komen pou fatra aktivite ki ba-. Nan 500 Gy/h (dechè nivo segondè), pousantaj jenerasyon H₂ se 4 fwa pi wo, sa ki nesesè pou pèmeyasyon titanat anba 0.02 mg/cm²·jou pou kenbe TiO₂ 12 mwa pi ba pase 20 µg/cm².

Gid spesifikasyon pou aparèy chofaj fatra radyo-aktif
Specify PFA with a minimum crystallinity of 58% (annealed or slow-cooled), a wall thickness of 2.5 mm, and a titanium Grade 2 core for sodium titanate solutions at 95°C, pH 13, and gamma radiation. Require supplier confirmation of titanate permeation below 0.08 mg/cm²·day at 95°C in pH 13 solution. 60% crystallinity with 3.0 mm walls and zirconium core is required for high-level waste services (gamma >200 Gy/h). Prim pou PFA ki gen gwo -kristalite (30-50% sou estanda) jistifye lè w diminye debaz idwojèn frajilman nan tretman dechè radyo-aktif kote echèk aparèy chofaj lakòz emisyon radyo-aktif. Pou fatra ki ba-nivo ak gama<10 Gy/h, standard PFA (50% crystallinity) with 2.5mm walls may be suitable with annual core hydrogen monitoring. When TiO₂ on core exceeds 30 µg/cm² (determined by XRF), schedule heater repair within 6 months. Use external heating (heat trace on tank walls) to completely prevent infiltration for the highest level of safety.