сгенерировать QR код
Открытый доступ
Только для подписчиков
О теплофизических параметрах технологии ионно-термической плазменной переработки отработанного ядерного топлива
https://doi.org/10.22349/1994-6716-2022-112-4-199-211
Аннотация
Проведены исследования по разработке плазменной технологии ионное травление – термическое разделение (ИТ–ТР) для замыкания ядерного топливного цикла и переработки отработанного ядерного топлива (ОЯТ). Процесс атомизации таблетки ОЯТ производится под действием плазменного разряда в среде инертного газа или водорода с последующим перемещением распыленных атомов ОЯТ в потоке газа и раздельным осаждением распыленных атомов на выделенных участках трубы. На основе численного расчета температурного поля и поля скоростей газа-носителя вычислены значения теплофизических параметров технологии. Полученные значения параметров позволят сконструировать прототип диффузионной разделительной системы с оптимальным режимом распыления и раздельного сбора элементных компонентов ОЯТ.
Об авторах
А. С. Петровская
ООО «ИнноПлазмаТех»
Россия
Россия
канд. физ.-мат. наук
199034, Санкт-Петербург, 17-я линия В.О., д. 4–6, лит. В.
А. Б. Цыганов
ООО «ИнноПлазмаТех»
Россия
Россия
канд. физ.-мат. наук
199034, Санкт-Петербург, 17-я линия В.О., д. 4–6, лит. В.
С. В. Суров
АО «Наука и инновации», Научный дивизион ГК «Росатом»
Россия
Россия
115035, Москва, Кадашевская набережная, дом 32/2, строение 1
Д. А. Блохин
АО «Наука и инновации», Научный дивизион ГК «Росатом»
Россия
Россия
115035, Москва, Кадашевская набережная, дом 32/2, строение 1
Список литературы
1. Хаперская А. В. Проблемы обращения с ОЯТ в России и перспективы их решения // Безопасность ядерных технологий и окружающей среды. – 2012. – № 3. – С. 50–56.
2. Программа создания инфраструктуры и обращения с отработавшим ядерным топливом на 2011–2020 годы и на период до 2030 года. Государственная корпорация по атомной энергии «Росатом». // Безопасность ядерных технологий и окружающей среды. – 2012. – № 2. – С. 43–55.
3. Жерин И. И., Амелина Г. Н. Химия тория, урана, плутония: Учебное пособие. – Томск: ТПУ, 2010. – С. 147.
4. Thermodynamic properties of stable states cerium compounds in fused 3LiCl-2KCl eutectic / M. Xu, V. Smolenski, Q. Liu, A. Novoselova et al. // The Journal of Chemical Thermodynamics. – 2021. – V. 152. – P. 106260. https://doi.org/10.1016/j.jct.2020.106260.
5. Патент РФ № 2603019. Способ переработки облученного ядерного топлива / Волк В. И., Арсеенков Л. В., Смирнов С. И., Веселов С. Н., Двоеглазов К. Н., Гаврилов П.М., Алексеенко В. Н., Дьяченко А. С. Опубл. 20.11.2016. Заявка № 2015152512/07.
6. Патент РФ № 2556108. Способ переработки облученного ядерного топлива / Столяревский А. Я. Опубл.10.17.2015. Заявка № 2014123394/05.
7. Патент РФ № 2626763. Способ растворения облученного ядерного топлива / Жабин А. Ю., Апальков Г. А., Смирнов С. Н., Аксютин П. В., Дьяченко А. С., Малышева В. А. Опубл. 01.08.2017. Заявка № 2016135602.
8. Кулагин В. А., Кулагина Т. А., Матющенко А. И. Переработка отработавшего ядерного топлива и обращения с радиоактивными отходами // Журнал Сибирского федерального университета. Техника и технологии. – 2013. – № 2(6). – С. 123–149.
9. Нагубнева М. И., Чижевская С. В., Магомедбеков Э. П. Химическая технология переработки отработавшего ядерного топлива как объект экспортного контроля // Успехи в химии и химической технологии. – 2017. – № 31(10). – С. 40–42.
10. Choi E. Y., Jeong S. M. Electrochemical processing of spent nuclear fuels: An overview of oxide reduction in pyroprocessing technology // Progress in Natural Science: Materials International. – 2015. – V. 25 (6). – P. 572–582.
11. Bekhtenev A. A., Volosov V. I. Problems of thermonuclear reactor with a rotating plasma // Nuclear Fusion. – 1980. – V. 20, N 5. – P. 579.
12. Volosov V. I., Pekker M. S. Longitudinal plasma confinement in a centrifugal trap // Nuclear Fusion. – 1981. – V. 21, N 10. – P. 1275.
13. Fetterman A. J., Fisch N. J. The magnetic centrifugal mass filter // Phys. Plasmas. – 2011. – V. 18. – P. 094503. https://doi.org/10.1063/1.3631793
14. Krishnan M., Geva M., Hirshfield J. L. Plasma Centrifuge // Phys. Rev. Lett. – 1981. – V. 46. – P. 36. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.46.36
15. Krishnan M., Geva M., Hirshfield J. L. Element and isotope separation in a vacuum‐arc centrifuge // Journal of Applied Physics. – 1984. – V. 56. – P. 1398. https://doi.org/10.1063/1.334139
16. Louvet P. Review of isotopic plasma separation processes // Proc. of the Second Workshop on Separation Phenomena in Liquids and Gases. V. 1 / Eds.: Louvet P., Soubbaramayer N. – Versailles-Saclay: Univ. Paris – Saclay, 1989.
17. Grossman M. W., Shepp T. A. Plasma isotope separation methods // IEEE Transactions on Plasma Science. – 1991. – V.19. – P. 1114–1122. DOI:10.1109/27.125034
18. Устинов А. Л. Плазменные методы разделения изотопов // Итоги науки и техники. Серия Физика плазмы. – Т.12 / Под. ред. А. И. Карчевсого. – М.: ВИНИТИ, 1991. – 42 с.
19. Смирнов В. П., Самохин А. А., Ворона Н. А., Гавриков А. В. Исследование движения заряженных частиц в различных конфигурациях полей для развития концепции плазменной сепарации отработавшего ядерного топлива // Физика плазмы. – 2013. – Т. 39, № 6. – С. 523–533.
20. Патент РФ № 2446489. Способ плазмооптической масс-сепарации и устройство для его осуществления / Строкин Н. А., Астраханцев Н. В., Бардаков В. М., Зан В. Н., Кичигин Г. Н., Лебедев Н. В. Опубл. 27.03.2012. 2010127396/07.
21. Патент РФ № 2469776. Способ панорамной плазменной масс-сепарации и устройство панорамной плазменной масс- сепарации (варианты) / Строкин Н. А., Бардаков В. Н., Зан В. Н. Опубл. 20.12.2012. 2011134112/05.
22. Астраханцев Н. В., Бардаков В. М., Зан В. Н., Кичигин Г. Н., Лебедев Н.В., Строкин Н. А. Плазмооптическая сепарация и диагностика результатов разделения отработанного ядерного топлива // Вопросы атомной науки и техники. Плазменная электроника и новые методы ускорения. – 2010. – № 4. – С. 310–315.
23. Астраханцев Н. В., Бардаков В. М., Зан В. Н., Кичигин Г. Н., Лебедев Н. В., Строкин Н. А. Плазмооптические масс-сепараторы отработанного ядерного топлива // Перспективные материалы. – 2011. – № 10. – С. 80–85.
24. Жильцов В. А., Кулыгин В. М., Семашко Н. Н., Сковорода А. А., Смирнов В. П., Тимофеев А. В., Кудрявцев Е. Г., Рачков В. И., Орлов В. В. Применение методов плазменной сепарации элементов к обращению с ядерными материалами // Атомная энергия. – 2006. – Т. 101, вып. 4. – С. 302–306.
25. Волосов В. И., Деменев В. В., Стешов А. Г., Чуркин И. Н. Структура электрических полей в ловушке с вращающейся плазмой // Прикладная физика. – 2000. – № 4. – С. 22–27.
26. Laser Spectroscopy and its Applications. V. 11 / Eds: Radziemski L.J., Solarz R.W., Raisner J.A. – New York: M. Dekker. – 1987. – 417 p.
27. Laser Isotope Separation in Atomic Vapor / P. A. Bokhan et al. – Berlin: Wiley-VCH. – 2006.
28. Jensen R. J., Sullivan J. A., Finch F. T. Laser isotope separation // Separation Science and Technology. – 1980. – V. 15. – P. 509–532.
29. Eerkens J. W., Kim J. Isotope separation by selective laser-assisted repression of condensation in supersonic free jets // AIChE Journal. – 2010. – V. 56. – P. 2331–2337.
30. Multiple-Photon Excitation and Dissociation of Polyatomic Molecules, Topics in Current Physics / Ed. C. D. Cantrell. – Berlin: Springer-Verlag. – 1986. – V. 35.
31. Патент РФ № 2711292. Способ дезактивации элемента конструкции ядерного реактора / Петровская А. С., Цыганов А. Б., Стахив М. Р. Опубл. 16.01.2020. Заявка 2018140999.
32. Европейская патентная заявка WO2019RU00816. Способ дезактивации элемента конструкции ядерного реактора / Петровская А. С., Цыганов А. Б., Стахив М. Р. Опубл. 14.11.2019.
33. Петровская А. С., Кладков А. Ю., Суров С. В., Цыганов А. Б. Расчет температурных режимов плазменной распылительной ячейки для дезактивации конструкционных элементов ядерных энергетических установок // Вопросы материаловедения. – 2019. – Вып. 4 (100). – С. 166–178.
34. Petrovskaya A. S., Tsyganov A. B., Kladkov A. Y., Surov S. V.,Stakhiv M.R. Plasma Scraping of 14C surface nano-layer formed by neutron fluence of graphite reactor // Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques. – 2020. – V. 14. – Suppl. 1. – P. S175–S178.
35. Petrovskaya A. S., Kladkov A. Y., Surov S. V., Stakhiv M. R., Tsyganov A. B. Fabrication of nano-micro-sized 14C enriched constructive elements in plasma deactivation treatment of irradiated reactor graphite // Journal of Physics: Conference Series. – 2019. – V. 1461. – P.012132. DOI:10.1088/1742-6596/1461/1/012132
36. Петровская А. С., Кладков А. Ю., Суров С. В., Цыганов А. Б. Инновационный метод плазменной дезактивации конструкций ядерных энергетических установок и облученного реакторного графита // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы. – 2018. – Вып. 4. – С. 185–197.
37. Petrovskaya A. S., Tsyganov A. B., Surov S. V., Kladkov A. Yu . Ion Sputtering – Thermal Separation Technology for Spent Nuclear Fuel Processing // Nuclear Engineering and Design. – 2022. – V. 386. – Art. N 111561. https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2021.111561
38. Несмеянов А. Н. Давление пара химических элементов. – М.: Изд-во АН СССР, 1961. – С. 393.
Рецензия
Для цитирования:
Петровская А.С., Цыганов А.Б., Суров С.В., Блохин Д.А. О теплофизических параметрах технологии ионно-термической плазменной переработки отработанного ядерного топлива. Вопросы материаловедения. 2022;(4(112)):199-211. https://doi.org/10.22349/1994-6716-2022-112-4-199-211
For citation:
Petrovskaya A.S., Tsyganov A.B., Surov S.V., Blokhin D.A. On thermophysical parameters of ion-thermal plasma technology for spent nuclear fuel processing. Voprosy Materialovedeniya. 2022;(4(112)):199-211. (In Russ.) https://doi.org/10.22349/1994-6716-2022-112-4-199-211
Просмотров:
329
Послать статью по эл. почте 