Исследование процесса плазмохимического синтеза оксидных композиций для дисперсионного MOX-топлива

В работе были определены составы смешанных водно-органических нитратных растворов, включающие уран, плутоний и различные металлы матрицы, а также режимы их переработки, обеспечивающие прямой синтез в воздушной плазме топливных композиций для уран-плутониевого дисперсионного топлива.

РЕФЕРАТ ………………………………………………………………………………………………………………………………… 10
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ ………………………………………………………………………………………… 11
ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………………………………………………………… 12
1 Обзор литературы …………………………………………………………………………………………………………………. 13
1.1 Дисперсионное ядерное топливо …………………………………………………………………………………………. 13
1.1.1 Материалы матрицы дисперсионного ядерного топлива ……………………………………………………. 13
1.1.2 Матричные материалы в виде оксидов металлов………………………………………………………………. 15
1.2 Методы получения дисперсионного топлива ……………………………………………………………………….. 21
1.2.1 Диспергационные методы ………………………………………………………………………………………………… 21
1.2.2 Метод разложения термически нестойких солей ……………………………………………………………….. 22
1.2.2 Конденсационный метод ………………………………………………………………………………………………….. 23
1.2.2 Химическая конденсация …………………………………………………………………………………………………. 23
1.2.3 Химические растворные методы ………………………………………………………………………………………. 24
1.2.4 Золь-гель – метод …………………………………………………………………………………………………………….. 24
1.2.5 Метод гидротермального синтеза……………………………………………………………………………………… 25
1.2.6 Пиролиз полимерно-солевых композиций ………………………………………………………………………… 25
1.2.7 Плазмохимические способы …………………………………………………………………………………………….. 26
1.2.8 Переработка газообразных соединений в плазме ………………………………………………………………. 27
1.2.9 Переработка капельно-жидкого сырья ………………………………………………………………………………. 28
1.2.10 Переработки твердых частиц, взвешенных в потоке плазмы ……………………………………………. 29
1.3 Оксид плутония и смешанное уран-плутониевое оксидное топливо……………………………………… 30
1.3.1 Получение смешанного оксидного топлива ………………………………………………………………………. 32
1.3.2 Изготовление таблеток …………………………………………………………………………………………………….. 32
1.3.3 Поведение PuO2 и PuO2 – UO2 под облучением …………………………………………………………………. 35
1.3.4 Применение PuO2 и (U,Pu) O2 в ядерных реакторах ………………………………………………………….. 37
2 Расчетная часть……………………………………………………………………………………………………………………… 39
2.1 Расчет показателей горючести водно-органических нитратных растворов и определение
оптимальных составов. …………………………………………………………………………………………………………….. 39
2.2 Термодинамическое моделирование процесса плазмохимической переработки растворов
ВОНР ………………………………………………………………………………………………………………………………………. 41
3 Экспериментальная часть ………………………………………………………………………………………………………. 44
3.1 Лабораторный стенд для проведения исследований …………………………………………………………….. 44
3.2 Определение расхода плазмообразующего газа через разрядную камеру ВЧФ-плазмотрона …. 45
3.2 Расчет расхода газа через реактор ……………………………………………………………………………………….. 48
3.3 Расчет основных технологических параметров установки ……………………………………………………. 49
3.4 Плазмохимическая переработка модельных растворов ………………………………………………………… 50
3.5Анализ полученных результатов ………………………………………………………………………………………….. 51
3.6 Выводы ………………………………………………………………………………………………………………………………. 58
3.7 Заключение ………………………………………………………………………………………………………………………… 59
4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение ……………………………….. 60
4.1 Потенциальные потребители результатов исследования ………………………………………………………. 60
4.2 Анализ конкурентных технических решений ………………………………………………………………………. 61
4.3 SWOT-анализ ……………………………………………………………………………………………………………………… 63
4.4 Оценка готовности проекта к коммерциализации ………………………………………………………………… 64
4.5 Методы коммерциализации результатов научно-технического исследования ……………………….. 67
4.6 Инициация проекта …………………………………………………………………………………………………………….. 68
4.7 Планирование управления научно-исследовательского проекта …………………………………………… 70
4.8 Бюджет научного исследования ………………………………………………………………………………………….. 73
4.9 Определение ресурсной, финансовой, бюджетной, социальной и экономической
эффективности исследования …………………………………………………………………………………………………… 76
5 Социальная ответственность………………………………………………………………………………………………….. 80
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ………………………………………. 80
5.1.1 Специальные (характерные для рабочей зоны исследователя) правовые нормы трудового
законодательства ……………………………………………………………………………………………………………………… 80
5.1.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны исследователя …………………… 82
5.2 Производственная безопасность ………………………………………………………………………………………….. 83
5.2.1 Анализ вредных и опасных факторов, которые может создать объект исследования ………….. 83
5.2.2 Анализ вредных и опасных факторов, которые могут возникнуть на рабочем месте при
проведении исследований ………………………………………………………………………………………………………… 83
ГОСТ 12.1.004-91 Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Пожарная безопасность. …. 84
5.2.2.1 Отклонение показателей микроклимата …………………………………………………………………………. 85
5.2.2.2 Недостаточная освещенность рабочей зоны …………………………………………………………………… 86
5.2.2.3 Повышенный уровень шума ………………………………………………………………………………………….. 86
5.2.2.4 Повышенный уровень электромагнитного излучения …………………………………………………….. 87
5.2.2.5 Поражение электрическим током …………………………………………………………………………………… 87
5.2.2.6 Пожаробезопасность на рабочем месте ………………………………………………………………………….. 88
5.2.3 Обоснование мероприятий по защите исследователя от действия опасных и вредных
факторов ………………………………………………………………………………………………………………………………….. 89
5.2.3.1 Требования к помещениям для работы с ПЭВМ …………………………………………………………….. 89
5.2.3.2 Микроклимат ………………………………………………………………………………………………………………… 89
5.2.3.3 Недостаточная освещенность рабочей зоны …………………………………………………………………… 89
5.2.3.4 Повышенный уровень шума ………………………………………………………………………………………….. 90
5.2.3.5 Электромагнитные излучения (ЭМИ) …………………………………………………………………………….. 90
5.2.3.6 Поражение электрическим током …………………………………………………………………………………… 90
5.2.3.7 Пожаробезопасность на рабочем месте …………………………………………………………………………. 91
5.3 Экологическая безопасность ……………………………………………………………………………………………….. 92
5.3.1 Анализ возможного влияния объекта исследования на окружающую среду ………………………. 92
5.3.2 Анализ влияния процесса исследования на окружающую среду ………………………………………… 92
5.3.3 Обоснование мероприятий по защите окружающей среды ………………………………………………… 92
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………………………………………….. 93
5.4.1 Анализ вероятных ЧС, которые может инициировать объект исследований ………………………. 93
5.4.2 Анализ вероятных ЧС, которые могут возникнуть на рабочем месте при проведении
исследований …………………………………………………………………………………………………………………………… 94
5.4.3 Обоснование мероприятий по предотвращению ЧС и разработка порядка действия в случае
возникновения ЧС ……………………………………………………………………………………………………………………. 94
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ …………………………………………………………………….. 96
Приложение А …………………………………………………………………………………………………………………………. 98
ПРИЛОЖЕНИЕ Б …………………………………………………………………………………………………………………… 109

1. Цыканов В.А. Тепловыделяющие элементы для исследовательских
реакторов. – Димитровград: ГНЦ РФ НИИАР, 2000. – 249 с.
2. СкоровД.М.,БычковЮ.Ф.,ДашковскийА.М.Реакторное
материаловедение. – Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Атомиздат, 1979. – 344 с.
3. БескоровайныйН.М.Конструкционныематериалыядерных
реакторов. – М.: Энергоатомиздат, 1995. – 324 c.
4. Горский В.В. // Атомная техника за рубежом. – 1999. – Т. 10. – С. 9–
13.
5. Самойлов А.Г., Каштанов А.И., Волков В.С. Дисперсионные
тепловыделяющие элементы ядерных реакторов. – М.: Атомиздат, 1965. –
343 с.
6. ПархоменкоВ.Д.,СорокаП.И.,КраснокутскийЮ.И.,
Плазмохимические методы получения порошкообразных веществ и их
свойства. // Всесоюзный журнал химического общества им. Д.И.Менделеева.
1991 (2). Т.36. С. 166-170.
7. Алексеев С.В., Зайцев В.А. Нитридное топливо для ядерной
энергетики. – М.: Техносфера, 2013. – 240 с.
8. Алексеев С.В., Зайцев В.А., Толстоухов С.С. Дисперсионное ядерное
топливо. – М.: Техносфера, 2015. – 248 c.
9. Бескоровайный Н.М. и др. Конструкционные материалы ядерных
реакторов. – М.: Энергоатомиздат, 1995. – 324 c.
10. Энциклопедия современной техники. Конструкционные материалы.
Т. 2. Гл. ред. А.Г. Туманов. – М.: Советская энциклопедия, 1964.
11. Эйдензон М.А. Магний. – М.: Металлургия, 1969. – 352 с.
12. Алексеев С.В., Зайцев В.А. Нитридное топливо для ядерной
энергетики. – М.: Техносфера, 2013. – 240 с.
13. Холлек Х. Двойные и тройные карбидные и нитридные системы
переходных металлов. Справочник. Пер. с нем / Под ред. Ивенского Ю.В. –
М.: Металлургия, 1988. – 319 с.
14. Трудовой кодекс Российской Федерации от 30.12.2001 N 197;
15. СанПиН 2.2.2/2.4.1.1340-03. «Гигиеническими требованиями к
персональнымэлектронно-вычислительныммашинамиорганизации
работы»; утв. постановлением Госкомсанэпиднадзора РФ от 15.06.2003 г.;
16. ГОСТ 12.0.003-2015. Система стандартов безопасности труда
(ССБТ). Опасные и вредные производственные факторы. Классификация.М.:
Стандартинформ, 2016;
17. ГОСТ 30333-2007. Паспорт безопасности химической продукции.
Общие требования;
18. ГОСТ 12.0.003-74. Опасные и вредные производственные факторы.
Классификация – М.: ИПК Издательство стандартов, 1992. – 4 с.;
19. СанПиН2.2.4.548-96«Гигиеническимитребованиямик
микроклиматупроизводственныхпомещений»;утв.постановлением
Госкомсанэпиднадзора РФ от 13.06.2003 г.;
20. ГОСТ 12.1.003-83. Система стандартов безопасности труда. Шум.
Общие требования безопасности. – М.: Стандартинформ, 2008. – 11с.;
21. ГОСТ Р 12.1.009-2009. Система стандартов безопасности труда
(ССБТ). Электробезопасность. Термины и определения;
22. ГОСТ12.1.038-82ССБТ.Электробезопасность.Предельно
допустимые уровни напряжений прикосновения и токов.
23. ГОСТ 30494-2011. Здания жилые и общественные. Параметры
микроклимата в помещениях;
24. СП 60.13330.2016. Отопление, вентиляция и кондиционирование
воздуха.− М.: Минрегион России, 2016;
25. СН 2.2.4/2.1.8.562–96. Шум на рабочих местах, в помещениях
жилых, общественных зданий и на территории застройки;
26. СП 51.13330.2011. Защита от шума. Актуализированная редакция
СНиП 23-03-2003;