Химия и технология урана. Тураев Н.С - 386 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

386
При еще более высокой температуре вследствие высокой скорости
химической реакции и относительно меньшей скорости диффузии
возникает максимальный градиент концентрации фтора в пограничном
слое, причем концентрация фтора на контурной поверхности становится
меньше 10% от его концентрации в потоке. Скорость реакции
определяется только скоростью переноса фтора к поверхности частицы
и может быть увеличена при изменении гидродинамического режим
а
путем уменьшения толщины диффузионного пограничного слоя.
Скорость процесса лимитируется диффузией. Эта область называется
внешней диффузионной областью, для нее характерны малые значения
энергии активации (8–20 кДж/моль).
Здесь интенсивность гетерогенной реакции практически не зависит
от активности реагирующей твердой поверхности. Различие сортов
тетрафторида урана (по активности, пористости и т.д.) не вли
яет на
интенсивность расходования фтора, в то же время наиболее сильно
сказывается на ней изменение гидродинамического режима (форма
поверхности, характер и скорость течения газа и т.д.).
Наконец, последняя область гетерогенного реагирования –
внутренняя диффузионная область
, в которой градиент концентрации
наблюдается только в твердой фазе. Это характерно для высоко
экзотермических реакций, когда поверхность реагирования резко
сокращается из-за процессов спекания (сужения пор), оплавления или
образования плотных продуктов реакции. Здесь наблюдается
наименьшее значение энергии активации (менее 8 кДж/моль). Эта
область характеризуется также значительным градиентом температур на
поверхности твердой фазы и в объеме га
за. Температура поверхности
при сильно экзотермических реакциях (фторирование
4
UF или оксидов
урана) может достигать 1000–2000
о
С [1, стр. 300–305], [37, стр. 35–43].
Первые области реагирования характерны для процесса
фторирования при относительно низких температурах (300–500
о
С).
Диффузионные области соответствуют процессу, осуществляемому в
пламенных реакторах при температурах 900–1000
о
С и выше.
Кинетическое уравнение фторирования
4
UF выводится из
представления об изменении объема и массы частицы по закону
уменьшения сферы.
Пусть ε – доля прореагировавшего к моменту времени τ
тетрафторида урана,
o
m и m – масса частицы в начальный момент и в
момент времени τ, тогда
oo
o
m
m
1
m
mm
−=
−
=ε
.

Страницы