Сборник тезисов докладов VIII Международной молодежной научной конференции

Полярное сияние 2005

Ядерное будущее: безопасность, экономика и право

Содержание сборника

Секция «Безопасность ядерных технологий»

Все доклады секции


ИЗМЕРЕНИЕ ВЯЗКОСТИ РАСПЛАВОВ СТЁКОЛ С ПОМОЩЬЮ ВИБРАЦИОННОГО ВИСКОЗИМЕТРА

Проскуряков А.Н.

Озерский технологический институт (филиал) МИФИ

Ремизов М.Б., Дубков С.А.

ФГУП «ПО «Маяк» ЦЗЛ

Среди проблем ядерного топливного цикла наиболее острая и неотложная – проблема обезвреживания радиоактивных отходов, их безопасного хранения и удаления. Из всех известных и разрабатываемых методов локализации радиоактивных отходов наиболее надёжным является их остекловывание. Для этой цели в основном используют боросиликатные и фосфатные стёкла. Они обладают высокой химической, термической и радиационной стойкостью. В нашей стране разработан технологический процесс остекловывания высокоактивных отходов и создано оборудование для его осуществления. В основу заложен одностадийный процесс получения фосфатного стекла в стекловаренной электропечи прямого электрического нагрева. Основными достоинствами разработанного метода являются его простота, возможность жидкого флюсования, непрерывность процесса и высокая производительность.

При нормальном протекании технологического процесса температура варки стекла лежит в интервале от 900 до 1000оС, вязкость готового стекла при сливе колеблется в интервале от 10 до 50 Пз
(100 –500 Па/с).

Известно, что введение в состав стекла различных компонентов может существенно влиять на вязкость вырабатываемого стекла, что в свою очередь оказывает влияние на процессы варки, выработки стекла.

В данной работе проведено исследование зависимости вязкости стекол от их состава с помощью вибрационного вискозиметра. Метод определения вязкости заключается в следующем: исследуемое стекло измельчали, 25 г полученного порошка насыпали в тигель (расплав данного количества стекла занимает объём около 10 мл); тигель со стеклом помещали в шахтную печь и разогревали её до температуры 1100оС. Затем в печь опускали стержень вибратора на такой уровень, чтобы нижний его конец на 3-5 мм был выше уровня расплава стекла. В таком положении замеряли амплитуду колебаний на воздухе (Ев). Далее стержень вибратора опускали в расплав на глубину 15 мм и регистрировали амплитуду колебания в жидкости (Еж) при охлаждении печи до температуры 800оС. Регистрацию проводили через каждые 10оС. При проведении экспериментов были использованы методы математического планирования.

По полученным Еж рассчитаны вязкости и построены кривые зависимости вязкости от температуры. В качестве примера приведены графики зависимости вязкости стекол 3, 5, 9 от температуры.

Было установлено, что стекла 3, 5, 9 обладают наименьшей вязкостью (изменение вязкости от 18 до 45 Пз ) и относятся к "длинным" стеклам; стекла 1, 6, 10 (изменение вязкости от 25 до 80 Пз ) также могут быть отнесены к «длинным» стеклам. Стекла 2, 4, 7, 8 при температуре варки стекла (1000оС) обладают высокой вязкостью. При уменьшении температуры вязкость этих стекол резко увеличивается.

Исходя из полученных результатов, был сделан вывод, что стекла с большим содержанием Na2O обладают более низкой вязкостью. С уменьшением температуры вязкость таких стекол (в интервале 1000 – 800оС) увеличивается незначительно, что положительно влияет на ход процесса остекловывания.