Some Characteristics of Fine Beryllium Particle Ignition and Combustion

Abstract

Бериллиевая пыль будет образовываться при взаимодействии плазмы с бериллиевым защитным покрытием первой стенки реактора ИТЭР. Экзотермические реакции между этой пылью и водяным паром или воздухом, которые могут про никнуть в вакуумную камеру при некоторых авариях, представляют опасность для реактора. В данной статье даётся обзор результатов исследований воспламенения и горения бериллия, в основном мелких бериллиевых частиц (пыли). Химически активная среда и повышенная температура являются предпосылками для их воспламенения. Оксидные плёнки, создающие диффузионный барьер на поверхности бериллиевых частиц при окислении, предшествующем горению, затрудняют воспламенение. Температу-ра, при которой начинается горение частиц, зависит от температуры пламени, размера частиц, состава горючей смеси, скорости подвода тепла и других факторов. В смесях, обогащённых горючим компонентом, температура пламени, необходимая для вос-пламенения отдельных частиц, близка к температуре кипения бериллия.Ключевые слова: бериллиевая пыль, окисление, воспламенение, горение, оксидная плёнка. SOME CHARACTERISTICS OF FINE BERYLLIUM PARTICLE IGNITION AND COMBUSTION. D.A. DAVYDOV, O.V. KHOLOPOVA, B.N. KOLBASOV. Beryllium dust will be produced under plasma interaction with beryllium armor of the first wall in ITER. Exothermal reaction of this dust with water steam or air, which can leak into the reactor vacuum chamber in some accidents, gives concern in respect to reactor safety. Results of studies devoted to ignition and combustion of fine beryllium particles are reviewed in this paper. A chemically active medium and elevated temperature are prerequisite to the ignition of beryllium particles, which is hampered by oxide films, forming a diffusion barrier on the particle surface as a result of pre-flame oxidation. The temperature to initiate combustion of particles depends on flame temperature, particle size, composition of combustible mixture, heating rate and other factors. In mixtures enriched with combustible, the flame temperature necessary to ignite individual particles approaches the beryllium boiling temperature.