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沥青和盐混合物的热危险性研究

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1 Accident summary and research background

1.1 Introduction

1.2 Accident summary

1.2.2 Summary of accident

1.2.3 Damage

1.3 Research background

1.4 Research in the work

2 Preparation and thermal analysis

2.1 Preparation of ASM

2.1.1 Waste preparation

2.1.2 Bituminization process

2.1.3 Observed diameter distribution of salt particles

2.2 Measurement of heat flows

2.3 Discussions of experimental results

2.3.1 C80D experimental results

2.3.2 MS80II experimental results

2.3.3 Reaction mechanism

2.4 Fine structure of salt particle

3 Reaction model and reaction rate

3.1 Reaction model

3.2 Reaction rate and heat flow

3.2.1 Reaction rate

3.2.2 Heat flow

3.2.3 Self-Consistent solution of kinetic parameters

4 Simulation of thermal runaway reaction

4.1 Introduction

4.2 Heat balance equation

4.3 Finite element model for self-heating

4.4 Simulation of runaway reaction

4.4.1 Minimum filling temperature to runaway reaction

4.4.2 Critical filling temperature to runaway reaction

4.5 Thermal explosion caused by interface reaction

5 Evaluation of self-accelerating decomposition temperature

5.1 Introduction

5.2 Evaluating methods

5.2.1 Computation model for self-heating

5.2.2 SADT evaluation

5.3 Results and discussions

5.3.1 Uniform temperature model

5.3.2 Uniform temperature model

5.3.3 Comparison of two models

6 Conclusions

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摘要

日本一家核废液处理加工厂在1997年3月11日发生了一起由沥青和盐混合物所引起的火灾和爆炸事故.为此,该文采用高感度量热计和数值模拟方法对这种沥青和盐混合物进行了热危险性评估研究.该文的主要研究内容和结果是:(1)实验室模仿实际制作工艺制备出沥青和盐混合物(ASM)样品,并从ASM中提取出样品中所含混合盐颗粒.(2)采用高感度量热计(C80D和MS80Ⅱ)分别在等速升温和等温条件下研究了ASM的反应放热行为.(3)在上述反应机理了解的基础上,确定了反应的速率方程.(4)运用一维有限元模型(非均匀温度模型)和数值模拟方法,对填充于220升钢桶容器中的该ASM在恒定的50℃环境条件下进行了热危险性评价研究.(5)数值计算得到该模拟ASM固化体在220升钢桶容器中的自加速分解温度为170℃,在该环境温度下暴走反应将首先在容器中部出现.该结果也揭示了微弱放热反应由于自身加热升温从而导致爆炸.

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