Моделирование процесса синтеза в воздушной плазме оксидных композиций для дисперсионного плутоний-ториевого ядерного топлива

Загузин, Илья Юрьевич Отделение ядерно-топливного цикла (ОЯТЦ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Целью работы являлось исследование процесса плазмохимического синтеза наноразмерных оксидных композиций для дисперсионного плутоний-ториевого ядерного топлива из водно-органических нитратных растворов (ВОНР). В результате было показано, что плазменная переработка диспергированных растворов ВОНР в воздушно-плазменном потоке позволяет осуществлять плазмохимический синтез наноразмерных порошков оксидных композиций с высокими физико-химическими и технологическими свойствами.

Реферат ……………………………………………………………………………………………………… 8
Определения ………………………………………………………………………………………………. 9
Обозначения и сокращения ……………………………………………………………………….. 10
Введение ………………………………………………………………………………………………….. 15
1 Обзор литературы…………………………………………………………………………………… 17
1.1 Свойства тория и его соединений …………………………………………………………. 17
1.1.1 Диоксид тория ………………………………………………………………………………….. 19
1.1.2 Нитраты тория ………………………………………………………………………………….. 20
1.2 Свойства плутония и его соединений ……………………………………………………. 21
1.2.1 Диоксид плутония …………………………………………………………………………….. 22
1.3 Топливо для «сжигания» плутония ……………………………………………………….. 23
1.4 Основные требования к материалам матрицы дисперсионного ядерного
топлива …………………………………………………………………………………………………….. 24
1.4.1 Материал инертной матрицы на основе оксида магния ………………………… 25
1.5 Реактор ВВЭР с топливом PuO2–ThO2 …………………………………………………… 26
1.6 Методы получения нанопорошков: достоинства и недостатки ………………… 27
1.6.1 Золь-гель метод ………………………………………………………………………………… 27
1.6.2 Плазменный метод ……………………………………………………………………………. 30
2 Расчетная часть ………………………………………………………………………………………. 34
2.1 Расчет показателей горючести водно-органических нитратных растворов . 34
2.2 Термодинамическое моделирование процесса плазмохимической
переработки водно-органических нитратных растворов на основе ацетона …… 34
3 Экспериментальная часть ……………………………………………………………………….. 41
3.1 Лабораторный стенд для проведения исследований ……………………………….. 41
3.2 Определение расхода плазмообразующего газа через разрядную камеру
ВЧФ-плазмотрона …………………………………………………………………………………….. 42
3.3 Расчет расхода газа через реактор …………………………………………………………. 45
3.4 Расчет основных технологических параметров установки ………………………. 46
3.5 Плазмохимическая переработка модельных растворов …………………………… 47
3.6 Анализ полученных результатов …………………………………………………………… 48
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение ……. 55
4.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения научных
исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения …………. 55
4.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования ………………………. 55
4.1.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения ……………………………………………… 56
4.1.3 SWOT-анализ ……………………………………………………………………………………. 57
4.2 Планирование научно-исследовательских работ ……………………………………. 58
4.2.1 Структура работ в рамках научного исследования ………………………………. 58
4.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ ……………………………………. 59
4.2.3. Разработка графика проведения научного исследования …………………….. 60
4.3 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) ……………………………….. 61
4.3.1 Расчет материальных затрат НТИ ………………………………………………………. 62
4.3.2 Расчет затрат на специальное оборудование для научных
(экспериментальных) работ ……………………………………………………………………….. 62
4.3.3 Основная заработная плата исполнителей темы ………………………………….. 63
4.3.4 Дополнительная заработная плата исполнителей темы ………………………… 65
4.3.5 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) …………….. 65
4.3.6 Накладные расходы …………………………………………………………………………… 66
4.3.7 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта ……. 67
4.4 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной
эффективности исследования …………………………………………………………………….. 67
Выводы по разделу……………………………………………………………………………………. 69
5 Социальная ответственность …………………………………………………………………… 71
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности …………. 71
5.1.1 Специальные (характерные для рабочей зоны исследователя) правовые
нормы трудового законодательства ……………………………………………………………. 71
5.1.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны
исследователя …………………………………………………………………………………………… 73
5.2 Производственная безопасность …………………………………………………………… 74
5.2.1 Анализ вредных и опасных факторов, которые может создать объект
исследования ……………………………………………………………………………………………. 74
5.2.2 Анализ вредных и опасных факторов, которые могут возникнуть на
рабочем месте при проведении исследований …………………………………………….. 75
5.2.3 Обоснование мероприятий по защите исследователя от действия опасных
и вредных факторов ………………………………………………………………………………….. 79
5.3 Экологическая безопасность ………………………………………………………………… 82
5.3.1 Анализ возможного влияния объекта исследования на окружающую среду
………………………………………………………………………………………………………………… 82
5.3.2 Анализ влияния процесса исследования на окружающую среду …………… 83
5.3.3 Обоснование мероприятий по защите окружающей среды …………………… 84
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ………………………………………………. 85
5.4.1 Анализ вероятных ЧС, которые может инициировать объект исследований
………………………………………………………………………………………………………………… 86
5.4.2 Анализ вероятных ЧС, которые могут возникнуть на рабочем месте при
проведении исследований………………………………………………………………………….. 87
5.4.3 Обоснование мероприятий по предотвращению ЧС и разработка порядка
действия в случае возникновения ЧС …………………………………………………………. 87
Выводы по разделу……………………………………………………………………………………. 88
Выводы ……………………………………………………………………………………………………. 89
Заключение ………………………………………………………………………………………………. 90
Список публикаций студента …………………………………………………………………….. 91
Список использованных источников ………………………………………………………….. 93
Приложение А ………………………………………………………………………………………….. 99
Приложение Б …………………………………………………………………………………………. 111
Приложение В ………………………………………………………………………………………… 112
Приложение Г …………………………………………………………………………………………. 113
Приложение Д ………………………………………………………………………………………… 114
Приложение Е …………………………………………………………………………………………. 117
Приложение Ж ……………………………………………………………………………………….. 119
Приложение И ………………………………………………………………………………………… 120

В качестве ядерного топлива в активных зонах некоторых видов
реакторов используется топливо дисперсионного типа. В таком топливе
делящиеся материалы (U233, U235, Pu239) в виде гранулированных оксидных
композиций (микросфер) размещаются в матрице из неделящихся материалов
(металл, сплав, керамика, графит). В качестве матрицы также могут быть
использованы U238 и Th232, их сплавы и соединения. Главное преимущество
дисперсионного ядерного топлива по сравнению с однородным ядерным
топливом – это повышенная радиационная стойкость при длительной
эксплуатации твэлов. Высокая радиационная стойкость дисперсионного
топлива обеспечивается его структурой, в которой продукты деления
локализуются в топливных частицах или около них. Каждая частица ядерного
топлива, диспергированная в топливной композиции, представляет собой
микротвэл, в котором роль оболочки, сдерживающей объемные изменения
сердечника, выполняет матрица. Разобщенность продуктов деления и
непрерывность матрицы предотвращают повреждение сердечника твэла [1].
Дисперсионное ядерное топливо при длительном использовании в
реакторах отличает высокая радиационная стойкость. 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.
Целью данной работы является исследование процесса
плазмохимического синтеза наноразмерных оксидных композиций для
дисперсионного плутоний-ториевого ядерного топлива из ВОНР.
Поставленная цель требовала решения следующих задач:
 провести обзор основных методов получения нанопорошков;
 провести расчет показателей горючести и составов ВОНР, содержащих
растворы делящихся металлов (плутоний, торий) и металл матрицы (магний), а
также органический компонент (ацетон);
 провести термодинамическое моделирование процесса получения
оксидных композиций в воздушной плазме и определить режимы,
обеспечивающие их получение;
 подготовить плазменный стенд для проведения экспериментальных
исследований, получить опытные партии образцов порошков;
 исследовать основные физико-химические свойства полученных
порошков.
1 Обзор литературы
1.1 Свойства тория и его соединений

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

    Хочешь уникальную работу?

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

    Анастасия Б.
    5 (145 отзывов)
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическо... Читать все
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическому и гуманитарному направлениях свыше 8 лет на различных площадках.
    #Кандидатские #Магистерские
    224 Выполненных работы
    Александр О. Спб государственный университет 1972, мат - мех, преподав...
    4.9 (66 отзывов)
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальн... Читать все
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальных уравнений. Умею быстро и четко выполнять сложные вычислительные работ
    #Кандидатские #Магистерские
    117 Выполненных работ
    AleksandrAvdiev Южный федеральный университет, 2010, преподаватель, канд...
    4.1 (20 отзывов)
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    #Кандидатские #Магистерские
    28 Выполненных работ
    Сергей Е. МГУ 2012, физический, выпускник, кандидат наук
    4.9 (5 отзывов)
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым напра... Читать все
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым направлениям физики, математики, химии и других естественных наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    5 Выполненных работ
    Кирилл Ч. ИНЖЭКОН 2010, экономика и управление на предприятии транс...
    4.9 (343 отзыва)
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). С... Читать все
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). Сейчас пишу диссертацию на соискание степени кандидата экономических наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    692 Выполненных работы
    Катерина В. преподаватель, кандидат наук
    4.6 (30 отзывов)
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации... Читать все
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации. Опыт работы 7 лет. Всегда на связи и готова прийти на помощь. Вместе удовлетворим самого требовательного научного руководителя. Возможно полное сопровождение: от статуса студента до получения научной степени.
    #Кандидатские #Магистерские
    47 Выполненных работ
    Дарья Б. МГУ 2017, Журналистики, выпускник
    4.9 (35 отзывов)
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных ко... Читать все
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных компаниях, сейчас работаю редактором. Готова помогать вам с учёбой!
    #Кандидатские #Магистерские
    50 Выполненных работ
    Яна К. ТюмГУ 2004, ГМУ, выпускник
    5 (8 отзывов)
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соот... Читать все
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соответствии с Вашими требованиями.
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ
    Катерина М. кандидат наук, доцент
    4.9 (522 отзыва)
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    #Кандидатские #Магистерские
    836 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

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