| Аннотация |
озникновение научной проблемы, на решение которой направлен представляемый проект, связано с развитием ядерной отрасли («Стратегия развития ядерной энергетики РФ на период до 2050 г. и перспективу до 2100 г.», одобренная Президиумом НТС ГК «Росатом» в декабре 2018 г.), которое предполагает перевод ядерной энергетики РФ на новую технологическую платформу. Одной из важнейших ее задач является замыкание ядерного топливного цикла и создание технологий переработки ОЯТ. Анализ текущего состояния исследований в мировой науке по направлению представляемого проекта позволяет сделать вывод, что актуальность и научная новизна работ по проекту обусловлена следующими фактами:
Метод плазменной сепарации элементов представляет реальный практический интерес для создания технологии плазменной переработки ОЯТ. В этой части он конкурирует с пирохимическими и гидрометаллургическими подходами, является самым «молодым» из них и обладает серьезными конкурентными преимуществами. При этом в последнее время стала рассматриваться возможность разработки комбинированной технологической цепочки, использующей наиболее сильные стороны каждого из перечисленных выше методов.
Метод плазменной сепарации в настоящее время активно развивается, опираясь на весь фундамент, наработанный в настоящее время в физике плазмы и, в частности, в понимании процессов в плазме в ExB полях и условий создания в плазменном объеме заданных распределений электрического потенциала.
Работоспособность метода плазменной сепарации была продемонстрирована не только расчетно-теоретически, но и экспериментально. В частности было продемонстрировано разделение смеси свинца и серебра, моделирующих соответственно тяжелую компоненту ОЯТ (актиниды) и легкую (продукты деления актинидов и конструкционные материалы). В связи с этим, фокус исследований сместился с прояснения принципиальных возможностей метода плазменной сепарации на создание необходимого для технологического внедрения этого метода плазменного источника, инжектирующего смесь разделяемых компонентов в область плазменной сепарации.
Нерешенными научными вопросами, стоящими сегодня на острие исследований в направлении плазменной масс-сепарации, являются вопросы производительного перевода конденсированного вещества в полностью ионизованный плазменный поток, состоящих из ионов кратности один, формирования сложных пространственных распределений электрического потенциала в плазме и исследования движения в них плазменных потоков, включая чувствительность к флуктуациям и возмущениям потенциала.
Настоящий проект направлен на решение именно этих нерешенных научных вопросов. Отметим, что одной из особенностей метода плазменной сепарации является требование бесстолкновительного движения ионов. Учет этой и других особенностей делает наиболее перспективными для решения задач проекта гибридные разряды, представляющие собой комбинации вакуумно-дугового, индуктивного ВЧ или геликонного и отражательного разрядов. В связи с изложенным, ожидаемые результаты проекта, фактически, создают предпосылки для формирования нового научного направления физики гибридных газовых разрядов. Прогресс в развитии метода плазменной сепарации представляет интерес не только для направления создания технологии переработки ОЯТ, но и для направлений, связанных с электроразрядными космическими двигателями, нанесением покрытий из плазмы, в том числе композитных, открытыми ионными ловушками, способами управления плазменными потоками и созданием новых плазменных источников.
|
