Экспериментальное исследование процессов вакуумно-дугового испарения и ионизации вещества (гадолиния), моделирующего уран, для разработки технологии плазменной сепарации отработавшего ядерного топлива
Автор: Амиров Р.Х., Ворона Н.А., Гавриков А.В., Жабин С.Н., Лизякин Г.Д., Полищук В.П., Самойлов И.С., Смирнов В.П., Усманов Р.А., Ярцев И.М.
Журнал: Труды Московского физико-технического института @trudy-mipt
Рубрика: Проблемы энергетики
Статья в выпуске: 1 (21) т.6, 2014 года.
Бесплатный доступ
Одной из ключевых проблем при разработке технологии плазменной сепарации ОЯТ является конструирование источника плазмы, использующего в качестве сырья твердое вещество отработавшего ядерного топлива (ОЯТ). Данная работа посвящена экспериментальному изучению процессов испарения и ионизации вещества (гадолиния), моделирующего ОЯТ. Для этого создавалась вакуумная дуга с подогреваемым катодом на рабочем веществе - гадолинии - и исследовались ее параметры в разных режимах горения. В ходе эксперимента контролировались температура катода, ток, напряжение и спектр плазмы вакуумного дугового разряда, проводились зондовые измерения. Было установлено, что при увеличении мощности подогрева катода напряжение между электродами существенно падает (до 3 В). Этот факт позволяет понизить энергию электронов дуги и получить однократно ионизованную плазму высокой степени ионизации и выполнить одно из требований для осуществления плазменной сепарации ОЯТ. Этот же вывод подтверждается полученными спектрами плазмы вакуумного дугового разряда и результатами зондовой диагностики.
Плазменная сепарация оят, вакуумно-дуговой разряд, источник плазмы, гадолиний
Короткий адрес: https://sciup.org/142185966
IDR: 142185966
Список литературы Экспериментальное исследование процессов вакуумно-дугового испарения и ионизации вещества (гадолиния), моделирующего уран, для разработки технологии плазменной сепарации отработавшего ядерного топлива
- Litvak A., Agnew S., Anderegg F. [et al.]. Archimedes Plasma Mass Filter//30th EPS Conference on Contr. Fusion and Plasma Phys. -St. Petersburg, 7-11 July 2003 ECA V. 27A, O-1.6A
- Жильцов В.А., Кулыгин В.М., Семашко Н.Н. [и др.]. Применение методов плазменной сепарации элементов к обращению с ядерными материалами//Атомная энергия. -2006. -Т. 101, вып. 4. -С. 302-306
- 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, вып. 6. -С. 523-533
- Морозов А.И. Введение в плазмодинамику. -М.: Наука, 2008
- Bekhtenev A.A., Volosov V.I. Problems of thermonuclear reactor with a rotating plasma//Nuclear Fusion. -1980. -V. 20, N 5. -P. 579
- Volosov V.I., Pekker M.S. Longitudinal plasma confinement in a centrifugal trap//Nuclear Fusion. -1981. -V. 21, N 10. -P. 1275
- Ohkawa T., Miller R. Band gap ion mass filter//Phys. Plasmas. -2002. -V. 9. -P. 5116
- Freeman R., Agnew S., Anderegg F. [et al.]. Archimedes Plasma Mass Filter//Radio Frequency Power in Plasmas: 15th Topical Conference. AIP Conference Proceedings. -2003. -V. 694. -P. 403-410
- Fetterman A.J., Fisch N.J. The magnetic centrifugal mass filter//Phys. of Plasmas. -2011. -V. 18. -P. 094503
- Морозов А.И., Савельев В.В. Осесимметричные плазмооптические масс-сепараторы//Физика плазмы. -2005. -Т. 31, вып. 5. -С. 458-465
- Бардаков В.М., Кичигин Г.Н., Строкин Н.А. Масс-сепарация ионов кольцевого плазменного потока//Письма в ЖТФ. -2010. -Т. 36, вып. 4. -С. 75
- Бардаков В.М., Во Ньы Зан, Кичигин Г.Н. [и др.]. Топливный цикл и радиоактивные отходы//Известия вузов. Ядерная энергетика. -2011. -Вып. 2. -С. 3
- Коробкин Ю.В., Лебедев Н.В., Паперный В.Л. Зарядовая сепарация плазменного потока при движении в криволинейном магнитном поле//Письма в ЖТФ. -2012. -Т. 38, вып. 6. -С. 1
- Егоров А.М., Юферов В.Б., Шарый С.В. Предварительное исследование демонстрационного плазменного сепаратора//ВАНТ. Серия: Физика плазмы. -2009. -Вып. 1 (59). -P. 122-124
- Тимофеев А.В. О переработке отработавшего ядерного топлива плазменным методом//Физика плазмы. -2007. -Т. 33, вып. 11. -С. 971-987
- Скибенко Е.И., Ковтун Ю.В. Конструктивные и технологические особенности концептуального проекта ионно-атомного сепарирующего устройства на основе пучковоплазменного разряда//ВАНТ. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. -2009. -Вып. 4 (62). -С. 286-292
- Vorona N.A, Smirnov V.P., Antonov N.N., Gavrikov A.V., Samokhin A.A., Zhabin S.N. Development of physics and engineering principles and concept plasma separation setup of spent nuclear fuel for task solution of closed nuclear fuel cycle//28th International Conference on Interaction of Intense Energy Fluxes with Matter, Book of Abstracs. -2013. -P. 175
- Антонов Н.Н., Ворона Н.А., Гавриков А.В., Жабин С.Н., Смирнов В.П. Исследование процессов осаждения веществ, моделирующих отработавшее ядерное топливо (ОЯТ)//Труды 55-й научной конференции МФТИ «Проблемы современной физики». -2012. -С. 132
- Васин А.И., Дороднов А.М., Петросов В.А. О существовании вакуумной дуги с распределенным разрядом на расходуемом катоде//Письма в ЖТФ. -1979. -Т. 5, вып. 24. -С. 1499-1505
- Полищук В.П., Сычев П.Е., Шабашов В.И., Ярцев И.М. Стационарная вакуумная дуга с диффузной катодной привязкой на горячем термоэмиссионном катоде//ЖТФ. -1986. -Т. 56, вып. 11. -С. 2233-2235
- Бронин С.Я., Полищук В.П., Сычев П.Е., Шабашов В.И., Ярцев И.М. Скорость испарения катода и параметры плазмы в вакуумной дуге//ТВТ. -1993. -Т. 31, вып. 1. -С. 29
- Бекман И.Н. Ядерная индустрия. Лекция 21. -М.: МГУ, 2005
- Физические величины: cправочник/под редакцией И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. -М.: Энергоиздат, 1991
- Полищук В.П., Сердюкова О.К., Ярцев И.М. О параметрах, определяющих свойства вакуумных дуг на катодах из различных материалов//ЖТФ. -1993. -Т. 63, вып. 3. -С. 66-74
- Meggers W.F., Corliss C.H., Scribner B.F. Tables of Spectral-Line Intensities, Part I. -Arranged by Elements, Monograph 145. -U.S.: Natl. Bur. Stand., 1975. NIST compilation
- Методы исследования плазмы. Спектроскопия, лазеры, зонды/под редакцией В. Лохте-Хольтгревена. -М.: Мир, 1971
- Технология тонких пленок: cправочник/под ред. Л. Майссела, Р. Глэнга. -Т. 1. -М.: Советское радио, 1977. -С. 9-174
