Особливості переносу радіоактивних частинок у процесах полегшеної дифузії

Abstract

Представлено результати дослідження процесів дифузії радіоактивних частинок з урахуванням явища полегшеної дифузії (у тому числі й радіаційно-стимульованої) виходячи з фундаментальних співвідношень нерівноважної статистичної термодинаміки. Досліджено вплив ентропійних внесків, пов’язаних із появою нових радіоактивних частинок у системі, на характер дифузійних потоків. Визначено величину дифузійного потоку радіоактивних речовин для плоскопаралельного шару, обмеженого напівпроникними стінками, що може слугувати моделлю утворення радіоактивно-забруднених вод за рахунок дифузії радіоактивних нуклідів при їхньому вимиванні із твердих радіоактивних відходів та залишків пального. Проведено якісну оцінку можливого впливу радіаційно-індукованих змін рівноважних та нерівноважних властивостей рідинної системи у випадку зовнішнього інтенсивного радіаційного опромінення на коефіцієнт дифузії радіоактивних частинок та величину дифузійного потоку.

Представлены результаты исследования процессов диффузии радиоактивных частиц с учетом явления облегченной диффузии (в том числе и радиационно-стимулированной) на основе фундаментальных соотноше ний неравновесной статистической термодинамики. Исследовано влияние энтропийных вкладов, связанных с появлением новых радиоактивных частиц в системе, на характер диффузионных потоков. Рассчитана величина диффузионного потока радиоактивных веществ для случая плоскопараллельного слоя, ограниченного полупроницаемыми стенками, что может служить моделью образования радиоактивно загрязненных вод за счет диффузии радиоактивных нуклидов при их вымывании из твердых радиоактивных отходов и остатков топлива. Проведена качественная оценка возможного влияния индуцированных облучением изменений равновесных и неравновесных свойств жидких систем в случае интенсивного внешнего радиационного облучения на коэффициент диффузии радиоактивных частиц и величину диффузионного потока.

The work is devoted to the up to date problem that is the description of the radioactive particle diffusion processes. One of the aims of the present study is to estimate the effects caused by the irradiation of the liquid systems on the ongoing transport processes. That can allow predicting the behavior of the liquid systems in the presence of the radioactive sources. The main objective of the present work is studying the radioactive particles diffusion phenomena with the possible facilitated diffusion processes being considered. The phenomena are studied based on the fundamental relations of the nonequilibrium statistical thermodynamics. The diffusive flows are evaluated with the special attention given to the accounting of the entropy effects due to the appearance of the new radioactive particles in the system. The developed approach is used to estimate the diffusive flow of the radioactive particles for the case of the plane-parallel pore with the semi-transparent walls. The choice of a model can be justified as it might be used to describe the production of the radioactive contaminated water when the radionuclide face the diffusion process after being washed from the radioactive wastes and the rests of the nuclear fuel. Within the suggested model it is shown that the diffusion coefficient depends on the structural properties of the liquid systems that might be changed under the influence of the irradiation. The obtained equations for calculating the diffusive flows show the definite stabilizing effect in respect to the concentration difference in between the boundaries of the plane-parallel pore. It leads to the decreased changes of the diffusive flow when the concentrations of the radioactive particles at the boundaries are changed in comparison with those observed for the constant diffusion coefficient. The observed behavior for the ideal solution model is explained by the entropy effects. The qualitative analysis of the possible influence of the changes in the equilibrium and non- equilibrium properties of the water systems under irradiation on the radioactive particles diffusion coefficient and the diffusive flow is presented in the work.