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!

    Мария М. УГНТУ 2017, ТФ, преподаватель
    5 (14 отзывов)
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ... Читать все
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ. Большой опыт в написании курсовых, дипломов, диссертаций.
    #Кандидатские #Магистерские
    27 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
    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
    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
    Анна Н. Государственный университет управления 2021, Экономика и ...
    0 (13 отзывов)
    Закончила ГУУ с отличием "Бухгалтерский учет, анализ и аудит". Выполнить разные работы: от рефератов до диссертаций. Также пишу доклады, делаю презентации, повышаю уни... Читать все
    Закончила ГУУ с отличием "Бухгалтерский учет, анализ и аудит". Выполнить разные работы: от рефератов до диссертаций. Также пишу доклады, делаю презентации, повышаю уникальности с нуля. Все работы оформляю в соответствии с ГОСТ.
    #Кандидатские #Магистерские
    0 Выполненных работ
    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
    Шагали Е. УрГЭУ 2007, Экономика, преподаватель
    4.4 (59 отзывов)
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и... Читать все
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и диссертаций, Есть любимые темы - они дешевле обойдутся, ибо в радость)
    #Кандидатские #Магистерские
    76 Выполненных работ
    Екатерина Б. кандидат наук, доцент
    5 (174 отзыва)
    После окончания института работала экономистом в системе государственных финансов. С 1988 года на преподавательской работе. Защитила кандидатскую диссертацию. Преподав... Читать все
    После окончания института работала экономистом в системе государственных финансов. С 1988 года на преподавательской работе. Защитила кандидатскую диссертацию. Преподавала учебные дисциплины: Бюджетная система Украины, Статистика.
    #Кандидатские #Магистерские
    300 Выполненных работ
    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

    Другие учебные работы по предмету

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