+7 (800) 505-67-97

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

Бесплатно
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0
Тихонов, Алексей Евгеньевич Отделение ядерно-топливного цикла (ОЯТЦ)
Бесплатно
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

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

Существование и развитие современной цивилизации очень сильно
зависит от энергетики, которая развивается быстрыми шагами и должна
отвечать требованиям надежности и безопасности. На смену истощающемуся
углеводородному топливу приходят различные стабильные источники
энергии.
На место углеводородам приходят возобновляемые источники
энергии: гидроэнергетика, энергия ветра, биомасса, солнечная энергия,
тепловая энергия, энергия приливов, ядерная энергия.
Подорвали доверие к ядерной энергетике чернобыльская и
фукусимская катастрофа, поэтому предъявляемые требования к ядерной
безопасности выросли.
В настоящее время главная проблема атомной энергетики является
обеспечение безопасного технологического процесса. В связи с этим
большое количество исследований и разработок ведутся в сфере ядерных
реакторов и тепловыделяющих сборок нового типа. На помощь в решении
данной проблемы приходит дисперсионное ядерное топливо с инертной
матрицей. Тепловыделяющие элементы, созданные на основе
дисперсионного топлива с инертной матрицей, способны обеспечивать
высокий нейтронный поток, улучшить радиационные свойства топлива при
длительной эксплуатации в активной зоне реактора, а также увеличить
процент выгорания делящегося материала. Топливо на основе
дисперсионного ядерного топлива обычно используется в исследовательских
реакторах и ядерных установках кораблей. Они также доказали свою
эффективность в высокотемпературных реакторах с газовым охлаждением
(HTGR).
Дисперсионные топливные стержни обеспечивают высокую степень
сохранения и локализации продуктов деления внутри самих элементов,
особенно актинидов. Высокая теплопроводность твэлов на основе
дисперсионного топлива позволяет им работать при более высоких тепловых
нагрузках.
Применение дисперсионного ядерного топлива в ядерных
энергетических установках на атомных подводных лодках позволяет
соблюсти особо важные требования, таких как повышенная надежность и
безопасность.
При разработке высокотемпературных газовых реакторов в качестве
ядерного топлива с самого начала использовалось дисперсионное топливо с
использованием керамического делящегося материала и графитовой
матрицы. Преимуществом дисперсионных твэлов является широкий
диапазон технических возможностей, что дает возможность производить
твэлы всевозможных видов: ленты, пластины, цилиндрические и
крестообразные стержни, кольца и шары.
Из-за того, что в конце XX века Советский Союз и Соединенные
Штаты договорились приостановить производство и использование в
энергетическом секторе избыточного оружейного плутония, появился еще
одна причина в использовании дисперсионного ядерного топлива.
Разработка IMF показала, что тугоплавкие соединения тория также
могут использоваться в качестве матричных материалов. Использование
ThC2 в качестве топлива для высокотемпературных газовых реакторов
оказалось очень успешным. Хорошие результаты были получены при
использовании (Th,Pu)O2 и (Th,U)O2 в легководных реакторах (LWR).
Таким образом, с использованием соединений тория в топливе IMF
возникает возможность включить в топливный цикл торий, что в свою
очередь позволит снизить количество высокоактивных радиоактивных
отходов, подлежащих захоронению. Это связано с тем, что использование
тория снижает количество трансурановых изотопов (Pu, Am, Np, Cm) в
отработанном ядерном топливе на 2-м порядке по сравнению с ОЯТ
уранового цикла.
Несмотря на многочисленные публикации о дисперсном ядерном
топливе, мало сведений о технологии его получения и свойствах дисперсных
твэлов. Особенно недостаточно сведений о разработке ядерного топлива с
инертной матрицей, предназначенного для «сжигания» оружейного и
энергетического плутония.
Основной частью тепловыделяющего элемента (твэла) является
ядерное топливо, которое может быть гомогенным в виде соединений
делящегося изотопа или гетерогенным, в котором частицы вещества
делящегося изотопа равномерно распределены в матрице из неделящегося
материала.
Характерной особенностью дисперсионного ядерного топлива
является его повышенная радиационная стойкость при длительной
эксплуатации в реакторе. В связи с этим дисперсионное топливо нашло
широкое применение в исследовательских и материаловедческих реакторах,
а также в ядерных установках специального назначения, для которых
характерны повышенные плотности делений, мощности энерговыделения и
температуры.
В последнее время возник еще один стимул для разработки и
применения топлива дисперсионного типа. Это связано с необходимостью
снижения накопленных запасов оружейного и энергетического плутония.
Для этого разрабатывается IMF-топливо (Inert Matrix Fuel), являющееся
дисперсионной композицией, в которой плутоний равномерно распределен в
безурановой матрице. IMF-топливо позволяет основательно снизить запасы
плутония, значительно увеличить выгорание делящегося изотопа.
Использование этого вида топлива обеспечивает прямое захоронение
отработанного ядерного топлива.

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.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Читать «Исследование процесса плазмохимического синтеза оксидных композиций для дисперсионного уран — ториевого ядерного топлива»

    Последние выполненные заказы

    ВКР Менеджмент.Синергия по методич.рекомндациям.Логистика.Тема:оптимз.складских технологических процессов
    Доволен работой автора
    Цифровое сотрудничество таможенных органов России и Китая: проблемы и перспективы
    Заказ выполнен точно в срок, все по плану. Вежливость и культура общения! Рек...
    Пути повышения производительности труда в организации.
    Автор прекрасный, даже после завершения заказа и после того как прошли сроки ...
    Необходимо выполнить два раздела магистерской диссертации
    Очень приятно работать с Татьяной! Работы всегда в соответствии с требованиям...
    Проблемы и перспективы применения фандрайзинга в сфере исполнительского искусства в России
    Шикарно. Благодарю
    Анализ платежеспособности организации и пути её повышения.
    Тема "Платежеспособность организации". Очень хорошая работа, теория написана ...
    Интернет-маркетинг в коммуникациях эффективного продвижения на примере ООО "Лесоперерабатывающая компания"
    Всё замечательно! Сдано на 5
    Дописать 3 главу «Проблемы управления ЖКХ муниципального образования и пути их решения (на примере ..."
    5
    Разработка тематического туристского продукта и его продвижение
    Заказываю уже не первый раз, все отлично! Если хотите работу под ключ без лиш...

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Александра С.
    5 (91 отзыв)
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повы... Читать все
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повышении уникальности текста и оформлении библиографических ссылок по ГОСТу.
    #Кандидатские #Магистерские
    132 Выполненных работы
    Анна Александровна Б. Воронежский государственный университет инженерных технол...
    4.8 (30 отзывов)
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственно... Читать все
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственном университете инженерных технологий.
    #Кандидатские #Магистерские
    66 Выполненных работ
    Анна В. Инжэкон, студент, кандидат наук
    5 (21 отзыв)
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссе... Читать все
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссертаций. Работала в маркетинге. Практикующий бизнес-консультант.
    #Кандидатские #Магистерские
    31 Выполненная работа
    Дмитрий Л. КНЭУ 2015, Экономики и управления, выпускник
    4.8 (2878 отзывов)
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    #Кандидатские #Магистерские
    5125 Выполненных работ
    Ольга Р. доктор, профессор
    4.2 (13 отзывов)
    Преподаватель ВУЗа, опыт выполнения студенческих работ на заказ (от рефератов до диссертаций): 20 лет. Образование высшее . Все заказы выполняются в заранее согласован... Читать все
    Преподаватель ВУЗа, опыт выполнения студенческих работ на заказ (от рефератов до диссертаций): 20 лет. Образование высшее . Все заказы выполняются в заранее согласованные сроки и при необходимости дорабатываются по рекомендациям научного руководителя (преподавателя). Буду рада плодотворному и взаимовыгодному сотрудничеству!!! К каждой работе подхожу индивидуально! Всегда готова по любому вопросу договориться с заказчиком! Все работы проверяю на антиплагиат.ру по умолчанию, если в заказе не стоит иное и если это заранее не обговорено!!!
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа
    Татьяна П. МГУ им. Ломоносова 1930, выпускник
    5 (9 отзывов)
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по и... Читать все
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по истории. Увлекаюсь литературой и темой космоса.
    #Кандидатские #Магистерские
    11 Выполненных работ
    Александр Р. ВоГТУ 2003, Экономический, преподаватель, кандидат наук
    4.5 (80 отзывов)
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфин... Читать все
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфинансы (Казначейство). Работаю в финансовой сфере более 10 лет. Банки,риски
    #Кандидатские #Магистерские
    123 Выполненных работы
    Вики Р.
    5 (44 отзыва)
    Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написан... Читать все
    Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написание письменных работ для меня в удовольствие.Всегда качественно.
    #Кандидатские #Магистерские
    60 Выполненных работ
    Анна С. СФ ПГУ им. М.В. Ломоносова 2004, филологический, преподав...
    4.8 (9 отзывов)
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания... Читать все
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания и проверки (в качестве преподавателя) контрольных и курсовых работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    16 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Разработка спектрометра фотонного излучения на основе pin-фотодиода
    📅 2019 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)