Исследование процесса плазмохимического синтеза оксидных композиций для дисперсионного уран – ториевого ядерного топлива

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

Реферат ……………………………………………………………………………………………………… 9
Определения ……………………………………………………………………………………………. 10
Обозначения и сокращения ………………………………………………………………………. 11
Введение ………………………………………………………………………………………………….. 14
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ……………………………………………………………………….. 17
1.1 Высокотемпературное дисперсионное ядерное топливо ………………………. 17

1.2 Топливо для энергетических реакторов дисперсионного вида ……………… 18

1.3 Типы композиций дисперсионного ядерного топлива ………………………….. 19

1.4 Матричные материалы дисперсионного топлива IMF ………………………….. 21

1.5 Матричные материалы на основе соединений тория ……………………………. 22

1.6 Двуокись тория и топливо на основе двуокиси тория…………………………… 23

1.7 Получение двуокиси тория ………………………………………………………………….. 25

1.8 Получение изделии из двуокиси тория ………………………………………………… 28

1.9 Физические свойства двуокиси тория ………………………………………………….. 35

1.10 Химические свойства двуокиси тория ……………………………………………….. 40

2 РАСЧЕТЫ И АНАЛИТИКА ………………………………………………………………….. 45
2.1 Описание плазменного стенда на базе ВЧФ-плазмотрона ……………………. 45

2.2 Плазмохимическая переработка модельных ВОНР ……………………………… 49

3 РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОВЕДЕННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ…………………………… 51
ВЫВОДЫ ………………………………………………………………………………………………… 56
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………………………………………………………………….. 57
4 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ…………………………………………………………………………. 58
4.1 Потенциальные потребители результатов исследования ……………………… 58

4.2 Анализ конкурентных технических решений ………………………………………. 60
4.3 SWOT-анализ ……………………………………………………………………………………… 62

4.4 Оценка готовности проекта к коммерциализации ………………………………… 63

4.5 Методы коммерциализации результатов научно-технического
исследования ……………………………………………………………………………………………. 66
4.6 Инициация проекта …………………………………………………………………………….. 67

4.7 Планирование управления научно-исследовательского проекта ………….. 69

4.8 Бюджет научного исследования ………………………………………………………….. 72

4.9 Определение ресурсной, финансовой, бюджетной, социальной и
экономической эффективности исследования …………………………………………… 76

5 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ …………………………………………………. 79
5.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов …………………….. 80

5.2 Обоснование и разработка мероприятий по снижению уровней опасного и
вредного воздействия и устранению их влияния при работе на ВЧФ-
плазмотроне и ПЭВМ ………………………………………………………………………………. 82
5.2.1 Организационные мероприятия………………………………………………………… 82
5.2.2 Технические мероприятия ………………………………………………………………… 82
5.2.3 Условия безопасности работы ………………………………………………………….. 85
5.3 Электробезопасность ………………………………………………………………………….. 88
5.4 Пожарная и взрывная безопасность …………………………………………………….. 92
ПРИЛОЖЕНИЕ А ……………………………………………………………………………………. 95
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ………………………………….. 106

1)Самойлов А.Г. и др. Тепловыделяющие элементы ядерных
реакторов: Учебник для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1996. – 400 с.
2)Скоров Д.М., Бычков Ю.Ф., Дашковский А.М. Реакторное
материаловедение. – Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Атомиздат, 1979. – 344 с.
3)Прошкин А.А., Дьяков А.В., Степанов А.С. Перспективные виды
топлива для энергетических водо-водяных и быстрых реакторов // ВАНТ.
Серия: Физика ядерных реакторов. – 2013. – Bып. 1. – С. 26.
4)Костин В.И. и др. Реакторные установки разработки ОКБМ в
развитии атомной промышленности, энергетики и флота России // Атомная
энергия. – Январь 2007. – T. 102. – Bып. 1. – С. 3.
5)Konings R.J.М., et al. Transmutation of actinides in inert-matrix fuels:
fabrication, studies and modeling of fuel behavior // J. Nucl. Mater. – 1999. – V.
274. – No 1–2. – P. 84.
6)Горский В.В. Ядерное топливо с инертной матрицей (IМF) //
Атомная техника за рубежом. – 2000. – № 10. – C. 3.
7)Алексеев С.В., Зайцев В.А. Торий в ядерной энергетике. – М.:
Техносфера, 2014. – 394 с.
8)Соколова И.Д. и др. Использование тория в ядерно-
энергетических реакторах // Атомная техника за рубежом. – 2009. – № 8. – C.
3.
9)Ackerman R.J., Rauh E. G. High-temperature properties of the Th – O
system. – «High-temper. Sci. (Int. Journ.)», 1973, v. 5, N 6, p. 463
10) Benz R. Thorium – Thorium dioxide phase equilibria. – «J. Nucl.
Mater.», 1969, v. 29, N 1, p. 43.
11) Костин В.И. и др. Реакторные установки разработки ОКБМ в
развитии атомной промышленности, энергетики и флота России // Атомная
энергия. – Январь 2007. – T. 102. – Bып. 1. – С. 3.Кацин Л. Химия тория. – В
кн.: Актиниды. Под ред. Г. Сибурга и Дж. Каца. М., Изд-во иностр. лит.,
1955, с. 89.
12) Lang S.M., Knudsen F.P. Some physical properties of high density
thorium dioxide // J. Amer. Ceram. Soc. – 1956. – V. 39. – P. 415.
13) Konings R.J.М., et al. Transmutation of actinides in inert-matrix fuels:
fabrication, studies and modeling of fuel behavior // J. Nucl. Mater. – 1999. – V.
274. – No 1–2. – P. 84.
14) Цыканов В.А. Тепловыделяющие элементы для
исследовательских реакторов. – Димитровград: ГНЦ РФ НИИАР, 2000. – 249
с.
15) Мень А.Н., Воробьев Ю.П., Чуфаров Г.И. Физико-химические
свойства нестехиометрических окислов. – Л.: Химия, 1973. – 223 с.
16) Weissert L.R., Schileo G. Fabrication of thorium fuel elements. –
Publ. American Nuclear Society for Metals. – U.S. Atomic Energy Commission,
1966. – P. 208.
17) Harada Y., et al. Calcination and sintering study of thoria // J. Amer.
Ceram. Soc. – 1962. – V. 45. – No 6. – Р. 253.
18) Baldetti S., et al. National Committee for Nuclear Energy (CNEN)
activities on the Uranium – Thorium cycle applied to water reactors. In.:
Proceedings of the Fourth United National International Conference on the
Peaceful Uses of Atomic Energy. United Nations, Geneva. – 1971. – V. 9. – P.
255.
19) Свойства элементов. В двух частях. Ч.1. Физические свойства.
Справочник. 2-е изд. – М.: Металлургия, 1976. – 600 с.
20) Weissert L.R., Schileo G. Fabrication of thorium fuel elements. –
Publ. American Nuclear Society for Metals. – U.S. Atomic Energy Commission,
1966. – P. 208
21) Болгар А.С., Турчанин А.Г., Фесенко В.В. Термодинамические
свойства карбидов. – Киев: Наукова думка, 1973. – 271 c.
22) Свойства, получение и применение тугоплавких соединений.
Справочник / Под. ред. Т.Я. Косолаповой. – М.: Металлургия, 1986.– 928 с.
23) Самсонов Г.В., Упадхая Г.Ш., Нешпор В.С. Физическое
материаловедение карбидов. – Киев: Наукова думка, 1974. – 455 с.
24) Henna S., Lones S.W. // Trans. Br. Ceram Soc. – 196. – P. 613.
25) Chandramouli V., et al. Microwave synthesis of solid solutions of
urania and thoria – a comparative study // J. Nucl. Mater. – 1998. – V. 254. – No 1.
– P. 55.
26) Simnad M.T. Fuel element experience in nuclear power reactor –
Gordon and Breach Sci. Pub. New York, London, Paris, 1971.
27) Wymer R.G. Laboratory and engineering studies of sol-gel processes
at Oak-Ridge Nat. Lab. Sol-gel processes for ceramic nuclear fuels, Vienna, 6–10
May, 1968. IAEA. – Vienna, 1968. – P. 131.
28) Anthonysamy S., et al. Studies on the Kinetics of oxidation of urania-
thoria solid solutions in air // J. Nucl. Mater. – 2000. – V. 280. – P. 25.
29) Watts C.R. Stability of tungsten and thoria dispersions in beryllium. –
Amer. Inst. Aeronaut. Astronaut. Technical Information Service, 1968.
30) Кржановский Р.Е., Штерн З.Ю. Теплофизические свойства
неметаллических материалов. – Л.: Энергия, 1973. – 334 с.
31) Тугоплавкие материалы в машиностроении. Справочник под ред.
Туманова А.Т. и Портного К.И. – М.: Машиностроение, 1967. – 392 с.
32) Henney J., Jones J.W.S. Great Britain Atomic Energy Research
Establishment Report AERE-R-4993, Harwell, Berks, England, 1965.
33) Burghartsz M., et al. Concepts and first fabrication studies of inert
matrix fuel for the incineration of plutonium // Workshop on Advanced Reactors
with Innovative Fuels, Paul Scherrer Institute, Villigen, Switzerland, 21–23 Oct,
1998. – NEA, 1998. –P. 253.
34) Самойлов А.Г., Каштанов А.И., Волкова В.С. Дисперсионные
твэлы: В 2-х т. T. 1. Материалы и технология. – М.: Энергоиздат, 1982. – 224
с.
35) Организация, нормирование и оплата труда: Учебное пособие / А.
С. Головачев, Н. С. Березина, Н. Ч. Бокун и др.; Под общ. Ред. А. С.
Головачева. – М.: Новое знание, 2004. – 496 с. /Глава 5.
36) Пашуто, В. П. Организация, нормирование и оплата труда на
предприятии: учебно-практическое пособие / В. П. Пашуто. – М: КНОРУС,
2005. – 320 с. / Глава 7/
37) Моссэ А.Л., Печковский В.В. Применение низкотемпературной
плазмы в технологии неорганических веществ. Минск, Наука и техника,
1973. – 216 с.
38) Эксплуатационная документация для компрессора AIRTECH
220/25W1.
39) СН 2.2.4/2.1.8.562-96 “Шум на рабочих местах, в помещениях
жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки”
40) Эксплуатационная документация ВЧГ8-60/13, 2000 г.
41) Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов
и жидкостей. –Изд. 2-е, доп. И перераб. –М.: Наука, 1972. – 720с.
42) ГОСТ 12.1.007-76. Система стандартов безопасности труда.
Вредные вещества.