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!

    Екатерина П. студент
    5 (18 отзывов)
    Работы пишу исключительно сама на основании действующих нормативных правовых актов, монографий, канд. и докт. диссертаций, авторефератов, научных статей. Дополнительно... Читать все
    Работы пишу исключительно сама на основании действующих нормативных правовых актов, монографий, канд. и докт. диссертаций, авторефератов, научных статей. Дополнительно занимаюсь английским языком, уровень владения - Upper-Intermediate.
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ
    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
    Андрей С. Тверской государственный университет 2011, математический...
    4.7 (82 отзыва)
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на... Читать все
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на продолжение диссертационной работы... Всегда готов помочь! ;)
    #Кандидатские #Магистерские
    164 Выполненных работы
    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
    Ксения М. Курганский Государственный Университет 2009, Юридический...
    4.8 (105 отзывов)
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитыв... Читать все
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитывать все требования и пожелания.
    #Кандидатские #Магистерские
    213 Выполненных работ
    Анастасия Л. аспирант
    5 (8 отзывов)
    Работаю в сфере метрологического обеспечения. Защищаю кандидатскую диссертацию. Основной профиль: Метрология, стандартизация и сертификация. Оптико-электронное прибост... Читать все
    Работаю в сфере метрологического обеспечения. Защищаю кандидатскую диссертацию. Основной профиль: Метрология, стандартизация и сертификация. Оптико-электронное прибостроение, управление качеством
    #Кандидатские #Магистерские
    10 Выполненных работ
    Дмитрий М. БГАТУ 2001, электрификации, выпускник
    4.8 (17 отзывов)
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал стать... Читать все
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал статьи, патенты, кандидатскую диссертацию, преподавал. Занимаюсь этим с 2003.
    #Кандидатские #Магистерские
    19 Выполненных работ
    Дмитрий К. преподаватель, кандидат наук
    5 (1241 отзыв)
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполня... Читать все
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполняю уже 30 лет.
    #Кандидатские #Магистерские
    2271 Выполненная работа
    Виктор В. Смоленская государственная медицинская академия 1997, Леч...
    4.7 (46 отзывов)
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выв... Читать все
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выводы).Пишу статьи в РИНЦ, ВАК.Оформление патентов от идеи до регистрации.
    #Кандидатские #Магистерские
    100 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

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