RU2419900C1 - Method of plasma separation of spent nuclear fuel and device for its implementation - Google Patents
Method of plasma separation of spent nuclear fuel and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2419900C1 RU2419900C1 RU2010120140/07A RU2010120140A RU2419900C1 RU 2419900 C1 RU2419900 C1 RU 2419900C1 RU 2010120140/07 A RU2010120140/07 A RU 2010120140/07A RU 2010120140 A RU2010120140 A RU 2010120140A RU 2419900 C1 RU2419900 C1 RU 2419900C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plasma
- ions
- ion
- nuclear fuel
- mass
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Particle Accelerators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам и устройствам для электромагнитного плазменного разделения химических элементов, изотопов и может быть использовано при выделении элементов или групп элементов из многокомпонентной смеси, производстве стабильных и радиоактивных изотопов химических элементов.The invention relates to methods and devices for electromagnetic plasma separation of chemical elements, isotopes and can be used in the separation of elements or groups of elements from a multicomponent mixture, the production of stable and radioactive isotopes of chemical elements.
Изобретение относится к перспективному приоритетному направлению развития науки и технологий: «Технологии атомной энергетики, ядерного топливного цикла, безопасного обращения с радиоактивными отходами и отработанным ядерным топливом».The invention relates to a promising priority area for the development of science and technology: "Technologies of nuclear energy, nuclear fuel cycle, safe handling of radioactive waste and spent nuclear fuel."
Основными областями применения изотопов и ядерно-чистых веществ является атомная техника - топливо для атомных электростанций, конструкционные материалы в реакторостроении, замедлители и поглотители нейтронов. Кроме того, данные материалы востребованы при исследовании структуры и свойств веществ методом ядерного магнитного резонанса, в процессе радиационной стерилизации, для модификации растений с помощью радиационно-индуцированных мутаций, изотопных индикаторов (изучение распределения и путей перемещения вещества в разнообразных системах), в терапевтической ядерной медицине.The main areas of application of isotopes and nuclear-pure substances are nuclear technology - fuel for nuclear power plants, structural materials in reactor engineering, moderators and neutron absorbers. In addition, these materials are in demand in the study of the structure and properties of substances by nuclear magnetic resonance, in the process of radiation sterilization, for modifying plants using radiation-induced mutations, isotope indicators (studying the distribution and pathways of a substance in a variety of systems), and in nuclear medicine .
Атомные электростанции (АЭС) в настоящее время обеспечивают более 15% мирового производства электрической энергии. Общая мощность 439 работающих АЭС составляет 372,2 ГВт. Основных вариантов ядерно-топливного цикла два - открытый и замкнутый. В первом случае в конце рабочего цикла отработанное (облученное) ядерное топливо (ОЯТ) помещается в хранилище ОЯТ, после необходимой выдержки остекловывается и производится захоронение остеклованного ОЯТ. Замкнутый цикл подразумевает переработку ОЯТ, изготовление из переработанного материала уран-плутониевого (МОХ) топлива и его вторичное использование на АЭС, переработку радиоактивных отходов, помещение их в хранилище, геологическое захоронение.Nuclear power plants (NPPs) currently provide more than 15% of global electricity production. The total capacity of 439 operating nuclear power plants is 372.2 GW. There are two main options for the nuclear fuel cycle - open and closed. In the first case, at the end of the working cycle, spent (irradiated) nuclear fuel (SNF) is placed in the SNF storage facility, after the necessary exposure, vitrified and the vitrified SNF is buried. A closed cycle involves the reprocessing of spent nuclear fuel, the production of uranium-plutonium (MOX) fuel from recycled material and its secondary use at nuclear power plants, the processing of radioactive waste, their storage, and geological disposal.
После использования в реакторе в одной тонне ОЯТ остается примерно 960 килограммов урана. Кроме того, накапливается около 10 килограммов плутония и образуется около 30 килограммов осколочных радионуклидов. В результате переработки ОЯТ в топливный цикл АЭС может быть возвращено до 97% исходного материала - не только 235U и 238U, но и изотопы плутония - весьма эффективно делящегося радионуклида - продукты, из которых и изготавливаются тепловыделяющие сборки МОХ-топлива. Схему превращений в процессе топливного цикла поясняет следующая цепочка реакций: 235U+n→236U+n→237U→(7 сут)→237Np+n→238Np→(2,1 сут)→238Pu; 238U+n→239U→(23 мин)→239Np→(2,3 сут)→239Pu+осколки+n→240Pu+n→241Pu+осколки+n→242Pu+n→243Pu→(5 ч)→243Am+n→244Am→(26 мин)→244Cm.After using one ton of spent nuclear fuel in the reactor, approximately 960 kilograms of uranium remain. In addition, about 10 kilograms of plutonium is accumulated and about 30 kilograms of fragmentation radionuclides are formed. As a result of reprocessing spent nuclear fuel into the fuel cycle of a nuclear power plant, up to 97% of the starting material can be returned - not only 235 U and 238 U, but also isotopes of plutonium - a highly efficient fissile radionuclide - the products from which the fuel assemblies of MOX fuel are made. The reaction chain is explained by the following reaction chain: 235 U + n → 236 U + n → 237 U → (7 days) → 237 Np + n → 238 Np → (2.1 days) → 238 Pu; 238 U + n → 239 U → (23 min) → 239 Np → (2.3 days) → 239 Pu + shards + n → 240 Pu + n → 241 Pu + shards + n → 242 Pu + n → 243 Pu → (5 h) → 243 Am + n → 244 Am → (26 min) → 244 Cm.
Состав ОЯТ наглядно можно представить в виде зависимости выхода продукта распада первичного ядерного топлива от массового числа - см. фиг.1, где приведено распределение элементов в отработанном ядерном топливе (цикл 235U+тепловой нейтрон); пики I, II - продукты деления, III - трансурановые элементы. Продукты деления включают все элементы от цинка до лантанидов и сосредоточены в двух пиках (Zr, Мо, Тс, Ru, Rh, Pd, Ag) и далее (Хе, Cs, Ba, La, Се, Nd). Наибольший вклад в активность ОЯТ с трехлетним временем выдержки вносят: 137Cs+137mBa (24%), 144Се+144Pr (21%), 90Sr+90Y (18%), 106Ru+106Rh (16%), 147Pm (10%), 134Cs (7%); относительный вклад 85Kr, 154Eu, 155Eu равен приблизительно 1% от каждого изотопа. Наиболее вероятные массовые числа продуктов деления (осколков) равны 95 и 139 (пики I и II на фиг.1). Таким образом, отработанное ядерное топливо - это высокопотенциальное энергетическое сырье (переработка позволяет сохранить до 30% естественного урана) и источник препаратов стронция, цезия, циркония, ниобия, рутения, иттрия и др. для изготовления, например, источников ионизирующего излучения, широко применяемых в самых разных областях человеческой деятельности.The SNF composition can be clearly represented as the dependence of the yield of the decay product of primary nuclear fuel on the mass number - see Fig. 1, which shows the distribution of elements in spent nuclear fuel ( 235 U + thermal neutron cycle); peaks I, II - fission products, III - transuranic elements. Fission products include all elements from zinc to lanthanides and are concentrated at two peaks (Zr, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag) and further (Xe, Cs, Ba, La, Ce, Nd). The greatest contribution to the activity of spent nuclear fuel with a three-year holding time is made by 137 Cs + 137m Ba (24%), 144 Ce + 144 Pr (21%), 90 Sr + 90 Y (18%), 106 Ru + 106 Rh (16%), 147 Pm (10%), 134 Cs (7%); the relative contribution of 85 Kr, 154 Eu, 155 Eu is approximately 1% of each isotope. The most likely mass numbers of fission products (fragments) are 95 and 139 (peaks I and II in figure 1). Thus, spent nuclear fuel is a high-potential energy raw material (processing can save up to 30% of natural uranium) and a source of strontium, cesium, zirconium, niobium, ruthenium, yttrium, etc., for the manufacture of, for example, ionizing radiation sources widely used in various fields of human activity.
В настоящее время ежегодный объем переработки ОЯТ составляет около 5000 тонн, в то время как один легко-водный реактор мощностью 1000 МВт производит ежегодно около 25 тонн ОЯТ (установленная мощность на январь 2010 г. составляла 370394 МВт). Основное количество ОЯТ, таким образом, помещают в хранилища без переработки, борясь с экологическими проблемами и теряя ценные продукты. Причина - высокая стоимость и, следовательно, нерентабельность химического разделения ОЯТ. Стоимость химической переработки ОЯТ, переработки РАО и затраты на хранение ОЯТ составляют 29,1% общих затрат ядерного топливного цикла.Currently, the annual SNF reprocessing volume is about 5000 tons, while one light-water reactor with a capacity of 1000 MW produces about 25 tons of SNF annually (installed capacity as of January 2010 was 370394 MW). Thus, the main amount of SNF is put into storage without reprocessing, struggling with environmental problems and losing valuable products. The reason is the high cost and, therefore, the unprofitability of the chemical separation of SNF. The cost of chemical reprocessing of SNF, RW reprocessing and the cost of storing SNF account for 29.1% of the total costs of the nuclear fuel cycle.
Исходное химическое состояние перерабатываемых материалов может быть различным: оксиды, нитриды, металлы и сплавы. Химическое разделение ОЯТ осуществляют в процессе экстракции, соосаждения и адсорбции урана и плутония из водных растворов их нитратов с помощью органических растворителей с дальнейшей очисткой урана и плутония [см., например, Тейлор Робин Джон, Деннисс Ян Стюарт, Уолворк Эндрю Линдсей. Способ переработки отработанного ядерного топлива // патент РФ №2182379]. Или проводят разделение, включающее стадию фторирования топлива, с переводом урана в гексафторид урана [например, Бабиков Л.Г., Распопин С.П. Способ и установка для переработки отработанного ядерного топлива // Заявка РФ №2007131674/06] с последующим хлорированием оксидов урана в восстановительных условиях. Далее «плутониевую» и «урановую» фракции, а также фракцию, содержащую продукты деления, выделяют каждую по отдельности. Разделение ОЯТ, например, с трех бывших ядерных производств США (Ханфорд, Саванна-Ривер, Айдахская национальная лаборатория; 379000 м3 ОЯТ) при использовании существующих технологий планируется закончить к 2028 году; стоить это будет примерно 200 млрд. долларов.The initial chemical state of the processed materials may be different: oxides, nitrides, metals and alloys. Chemical separation of spent nuclear fuel is carried out in the process of extraction, coprecipitation and adsorption of uranium and plutonium from aqueous solutions of their nitrates using organic solvents with further purification of uranium and plutonium [see, for example, Taylor Robin John, Dennis Ian Stewart, Walwork Andrew Lindsay. A method of processing spent nuclear fuel // RF patent No. 2182379]. Or, a separation is carried out, including the stage of fuel fluorination, with the conversion of uranium to uranium hexafluoride [for example, Babikov LG, Raspopin SP Method and installation for reprocessing spent nuclear fuel // RF Application No. 2007131674/06] followed by chlorination of uranium oxides in reducing conditions. Next, the “plutonium" and "uranium" fractions, as well as the fraction containing the fission products, are each isolated. The separation of SNF, for example, from three former US nuclear facilities (Hanford, Savannah River, Idaho National Laboratory; 379,000 m 3 SNF) using existing technologies is planned to be completed by 2028; it will cost about 200 billion dollars.
Сегодняшние и будущие потребности человеческой деятельности ставят перед исследователями задачу нахождения и промышленного использования нового высокопроизводительного способа выделения ядерно-чистых веществ, изотопов. Альтернативой химической технологии могут стать плазменные методы сепарации вещества и установки для их реализации - магнитоплазменные и плазмооптические масс-сепараторы. К настоящему времени, в той или иной степени, среди плазменных методов развиты разделение изотопов в плазме с помощью селективного ионно-циклотроного нагрева, плазменные центрифуги, разделение изотопов в положительном столбе газового разряда [Изотопы: свойства, получение, применение. В 2 т. Т.1 / Под ред. В.Ю.Баранова. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005. - 600 с.] и в пучково-плазменном разряде [Скибенко Е.И. Физико-технические аспекты создания устройств магнитоплазменного разделения вещества на элементы и их изотопы на основе пучково-плазменного разряда // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники, 2009. - №6. - С.67-85].The present and future needs of human activity pose the problem of finding and industrial use of a new high-performance method for the separation of nuclear-pure substances, isotopes. An alternative to chemical technology can be plasma methods of separation of substances and installations for their implementation - magnetoplasma and plasma-optic mass separators. To date, to one degree or another, among plasma methods, separation of isotopes in plasma using selective ion-cyclotron heating, plasma centrifuges, separation of isotopes in the positive column of a gas discharge [Isotopes: properties, production, application. In 2 t. T. 1 / Ed. V.Yu. Baranova. - M .: FIZMATLIT, 2005. - 600 p.] And in a beam-plasma discharge [Skibenko E.I. Physical and technical aspects of creating devices for magnetoplasma separation of a substance into elements and their isotopes based on a beam-plasma discharge // Questions of atomic science and technology. Series: Vacuum, Pure Materials, Superconductors, 2009. - No. 6. - S. 67-85].
Разделение ионов элементов ОЯТ (материала сложного состава) возможно на легкие и тяжелые массовые группы элементов - частичная сепарация, либо поэлементное разделение - полная сепарация [Скибенко Е.И. Физико-технические аспекты создания устройств магнитоплазменного разделения вещества на элементы и их изотопы на основе пучково-плазменного разряда // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники, 2009. - №6. - С.67-85]. При частичной сепарации основная задача заключается в уменьшении доли низко- и средне-активных элементов с тем, чтобы снизить количество отходов для последующей витрификации.Separation of ions of spent fuel elements (material of complex composition) is possible into light and heavy mass groups of elements — partial separation, or element-wise separation — complete separation [Skibenko EI Physical and technical aspects of creating devices for magnetoplasma separation of a substance into elements and their isotopes based on a beam-plasma discharge // Questions of atomic science and technology. Series: Vacuum, Pure Materials, Superconductors, 2009. - No. 6. - S. 67-85]. In partial separation, the main task is to reduce the proportion of low- and medium-active elements in order to reduce the amount of waste for subsequent vitrification.
Известен способ разделения изотопов и устройство для его осуществления [Скибенко Е.И., Ковтун Ю.В., Егоров A.M., Юферов В.Б. Конструктивные и технологические особенности концептуального проекта ионно-атомного сепарирующего устройства на основе пучково-плазменного разряда // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение, 2009. - №4. - С.286-292].A known method of isotope separation and a device for its implementation [Skibenko E.I., Kovtun Yu.V., Egorov A.M., Yuferov VB Design and technological features of the conceptual design of an ion-atom separation device based on a beam-plasma discharge // Questions of atomic science and technology. Series: Physics of Radiation Damage and Radiation Materials Science, 2009. - No. 4. - S.286-292].
Известный способ реализуется в несколько стадий:The known method is implemented in several stages:
1) приготовление рабочего вещества в требуемом - парообразном фазовом состоянии;1) preparation of the working substance in the required vapor phase state;
2) подача разделяемого вещества в зону ионизации;2) supply of a separable substance to the ionization zone;
3) создание в вакуумном (рабочем) объеме продольного магнитного поля;3) creation in a vacuum (working) volume of a longitudinal magnetic field;
4) ударная, при столкновениях с электронами, ионизация рабочего вещества;4) impact, in collisions with electrons, ionization of the working substance;
5) ионизация рабочего вещества вследствие коллективных плазменных процессов;5) ionization of the working substance due to collective plasma processes;
6) нагрев ионов плазмы рабочего вещества при возникновении в пучково-плазменном разряде радиального электрического поля, плазменных и циклотронных колебаний;6) heating of plasma ions of the working substance when a radial electric field, plasma and cyclotron oscillations occur in a beam-plasma discharge;
7) пространственное разделение «горячих» (целевых) и «холодных» ионов различных масс при их вращении в скрещенных радиальном электрическом и продольном магнитном полях;7) the spatial separation of “hot” (target) and “cold” ions of various masses during their rotation in crossed radial electric and longitudinal magnetic fields;
8) осаждение заряженных частиц на ионоприемники.8) deposition of charged particles on ion receivers.
Признаками известного способа, совпадающими с существенными признаками заявляемого способа, являются:The signs of the known method, coinciding with the essential features of the proposed method are:
1) приготовление рабочего вещества в требуемом - парообразном фазовом состоянии;1) preparation of the working substance in the required vapor phase state;
2) подача разделяемого вещества в зону ионизации;2) supply of a separable substance to the ionization zone;
3) создание в вакуумном (рабочем) объеме продольного магнитного поля;3) creation in a vacuum (working) volume of a longitudinal magnetic field;
4) ударная, при столкновениях с электронами, ионизация рабочего вещества;4) impact, in collisions with electrons, ionization of the working substance;
5) пространственное разделение ионов различных масс;5) spatial separation of ions of various masses;
6) осаждение заряженных частиц различных масс на различные ионоприемники (пластины).6) the deposition of charged particles of various masses on various ion receivers (plates).
Недостатками известного способа являются:The disadvantages of this method are:
1) механизм нагрева ионов плазмы рабочего вещества точно не определен: ионы могут получать энергию как в процессе вращения и дрейфа плазмы в скрещенных электрическом и магнитном полях, так и при резонансном взаимодействии с низкочастотными колебаниями, возбуждаемыми электронным пучком, в результате чего эффективность разделения «холодных» и целевых ионов ухудшается, поэтому возможности плазменных масс-сепараторов, с точки зрения их практического использования, сужаются;1) the heating mechanism of plasma ions of the working substance is not precisely defined: ions can receive energy both in the process of plasma rotation and drift in crossed electric and magnetic fields, and in resonant interaction with low-frequency oscillations excited by an electron beam, resulting in the separation efficiency of “cold "And the target ions are deteriorating, so the possibilities of plasma mass separators, from the point of view of their practical use, are narrowing;
2) необходимое для вращения ионов электрическое поле возникает в плазме в результате нагрева электронов и величина его определяется электронной температурой, которая устанавливается неконтролируемым образом при взаимодействии электронов с колебаниями, частоты которых близки к гармоникам электронной циклотронной частоты и верхней гибридной частоты, в результате чего эффективность разделения «холодных» и целевых ионов ухудшается, поэтому возможности плазменных масс-сепараторов, с точки зрения их практического использования, сужаются.2) the electric field necessary for ion rotation arises in the plasma as a result of electron heating and its value is determined by the electron temperature, which is set in an uncontrolled manner when electrons interact with vibrations whose frequencies are close to harmonics of the electron cyclotron frequency and the upper hybrid frequency, resulting in separation efficiency “Cold” and target ions deteriorate, therefore, the possibilities of plasma mass separators, from the point of view of their practical use, are narrowed I am.
Известное устройство [Скибенко Е.И., Ковтун Ю.В., Егоров A.M., Юферов В.Б. Конструктивные и технологические особенности концептуального проекта ионно-атомного сепарирующего устройства на основе пучково-плазменного разряда // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение, 2009. - №4. - С.286-292] содержит:Known device [Skibenko E.I., Kovtun Yu.V., Egorov A.M., Yuferov VB Design and technological features of the conceptual design of an ion-atom separation device based on a beam-plasma discharge // Questions of atomic science and technology. Series: Physics of Radiation Damage and Radiation Materials Science, 2009. - No. 4. - S.286-292] contains:
1) вакуумный объем;1) vacuum volume;
2) блок фазовых превращений;2) a block of phase transformations;
3) электронную пушку;3) electronic gun;
4) магнитную систему;4) a magnetic system;
5) приемные пластины;5) receiving plates;
6) приемник пучка электронов.6) the electron beam receiver.
Признаками известного устройства, совпадающими с существенными признаками заявляемого устройства, являются:Signs of a known device that matches the essential features of the claimed device are:
1) вакуумный объем;1) vacuum volume;
2) блок фазовых превращений;2) a block of phase transformations;
3) магнитная система;3) magnetic system;
4) приемные пластины.4) receiving plates.
Недостатками известного устройства являются:The disadvantages of the known device are:
1) магнитная система предназначена для создания продольного магнитного поля, напряженность которого В достаточна для «замагничивания» целевых ионов и составляет величину В≤20 кГс, что требует применения электромагнитов большой мощности, поэтому возможности плазменных масс-сепараторов, с точки зрения их практического использования, сужаются; в заявляемом устройстве величина напряженности магнитного поля должна обеспечить замагничивание только электронов, поэтому В≤100 Гс и требуемая мощность электромагнитов будет значительно меньше;1) the magnetic system is designed to create a longitudinal magnetic field, the intensity of which is sufficient to “magnetize” the target ions and amounts to B≤20 kG, which requires the use of high power electromagnets, therefore the possibility of plasma mass separators, from the point of view of their practical use, narrowing down; in the inventive device, the magnitude of the magnetic field should ensure magnetization of only electrons, therefore, B≤100 G and the required power of the electromagnets will be much less;
2) наличие электронной пушки для создания плазмы и возбуждения плазменных колебаний электрической мощностью несколько МВт, поэтому возможности плазменных масс-сепараторов, с точки зрения их практического использования, сужаются; в заявляемом устройстве подобная пушка не нужна, следовательно, и отсутствуют затраты электрической мощности.2) the presence of an electron gun to create plasma and excite plasma oscillations with an electric power of several MW, therefore the possibilities of plasma mass separators, from the point of view of their practical use, are narrowed; in the inventive device, such a gun is not needed, therefore, there are no costs of electric power.
Известен способ и устройство для разделения ОЯТ [Тимофеев А.В. О переработке отработавшего ядерного топлива плазменным методом // Физика плазмы, 2007. - Т.33, №11. - С.971-987].A known method and device for the separation of spent fuel [Timofeev A.V. On the processing of spent nuclear fuel by the plasma method // Plasma Physics, 2007. - T.33, No. 11. - S.971-987].
Известный способ включает:The known method includes:
1) получение атомарного потока перерабатываемого материала;1) obtaining the atomic stream of the processed material;
2) ионизацию атомарного потока;2) ionization of the atomic stream;
3) создание неоднородного магнитного поля в области нагрева ионов;3) the creation of an inhomogeneous magnetic field in the region of ion heating;
4) нагрев ионов;4) heating of ions;
5) создание неоднородного магнитного поля в области сепарации;5) the creation of an inhomogeneous magnetic field in the separation region;
6) сепарацию ионов в неоднородном магнитном поле;6) separation of ions in an inhomogeneous magnetic field;
7) собирание разделенных групп ионов на пространственно разнесенные приемники.7) collecting separated groups of ions into spatially separated receivers.
Признаками известного способа, совпадающими с существенными признаками заявляемого способа, являются:The signs of the known method, coinciding with the essential features of the proposed method are:
1) получение атомарного потока перерабатываемого материала;1) obtaining the atomic stream of the processed material;
2) ионизация атомарного потока;2) ionization of an atomic stream;
3) создание неоднородного магнитного поля в области сепарации;3) the creation of an inhomogeneous magnetic field in the separation region;
4) сепарация ионов в неоднородном магнитном поле;4) ion separation in an inhomogeneous magnetic field;
5) собирание разделенных групп ионов на пространственно разнесенные приемники.5) collecting separated groups of ions into spatially separated receivers.
Недостатками известного способа являются:The disadvantages of this method are:
1) необходимость в нагреве ионов до энергий 0,35-1 кэВ перед их сепарацией с помощью внешнего генератора монохроматических ВЧ-колебаний, что существенно увеличивает энергозатраты на разделение ОЯТ;1) the need for heating ions to energies of 0.35-1 keV before separation using an external generator of monochromatic high-frequency oscillations, which significantly increases the energy consumption for the separation of spent nuclear fuel;
2) создание в области нагрева ионов неоднородного вдоль системы магнитного поля с индукцией, изменяющейся от Вmin≤85B0 до Вmax≥155В0 (В0 - резонансное магнитное поле для протонов), с максимальной магнитной индукцией В≤30 кГс в объеме около 1 м3, что требует больших энергетических затрат, поэтому возможности плазменных масс-сепараторов, с точки зрения их практического использования, сужаются;2) the creation in the heating region of ions of a non-uniform magnetic field along the system with an induction varying from V min ≤85B 0 to V max ≥155V 0 (V 0 is the resonant magnetic field for protons), with a maximum magnetic induction of V≤30 kG in a volume of about 1 m 3 , which requires high energy costs, so the possibilities of plasma mass separators, from the point of view of their practical use, are narrowing;
3) ВЧ-нагрев ионов ОЯТ различных масс затруднен из-за асимметрии нагрева легких и тяжелых ионов, поэтому возможности плазменных масс-сепараторов, с точки зрения их практического использования, сужаются.3) RF heating of spent nuclear fuel ions of various masses is difficult due to the asymmetry of heating of light and heavy ions; therefore, the possibilities of plasma mass separators are narrowing from the point of view of their practical use.
Известное устройство [Тимофеев А.В. О переработке отработавшего ядерного топлива плазменным методом // Физика плазмы, 2007. - Т.33, №11. - С.971-987] включает:The known device [Timofeev A.V. On the processing of spent nuclear fuel by the plasma method // Plasma Physics, 2007. - T.33, No. 11. - S.971-987] includes:
1) блок фазовых превращений;1) block phase transformations;
2) ионизатор;2) an ionizer;
3) камеру для нагрева ионов при взаимодействии с внешним ВЧ-полем;3) a chamber for heating ions when interacting with an external rf field;
4) генератор монохроматического ВЧ-излучения;4) a generator of monochromatic RF radiation;
5) магнитную систему камеры ВЧ-нагрева;5) the magnetic system of the RF heating chamber;
6) магнитную систему тороидального магнитного сепаратора;6) the magnetic system of the toroidal magnetic separator;
7) приемники ионов ОЯТ, разделенных на 2 группы.7) SNF ion receivers divided into 2 groups.
Признаками известного устройства, совпадающими с существенными признаками заявляемого устройства, являются:Signs of a known device that matches the essential features of the claimed device are:
1) блок фазовых превращений;1) block phase transformations;
2) ионизатор;2) an ionizer;
3) камера магнитного сепаратора;3) the chamber of the magnetic separator;
4) приемники ионов ОЯТ.4) SNF ion receivers.
Недостатками известного устройства являются:The disadvantages of the known device are:
1) невозможность приема трех групп ионов ОЯТ (принимаются ионы, разделенные на 2 группы), что сужает возможности плазменных масс-сепараторов с точки зрения их практического использования;1) the impossibility of receiving three groups of SNF ions (ions divided into 2 groups are received), which narrows the possibilities of plasma mass separators from the point of view of their practical use;
2) наличие на приемниках ионов взаимного перекрытия ионов группы трансурановых элементов и группы продуктов деления (осколков), что сужает возможности плазменных масс-сепараторов с точки зрения их практического использования.2) the presence of ions of mutual overlapping ions of a group of transuranic elements and a group of fission products (fragments), which narrows the possibilities of plasma mass separators from the point of view of their practical use.
Прототипом заявляемого способа и устройства является способ и устройство плазмооптической масс-сепарации (ПОМС-Е) [Морозов А.И., Савельев В.В. Осесимметричные плазмооптические масс-сепараторы // Физика плазмы, 2005. - Т.31, №5. - С.458-465].The prototype of the proposed method and device is the method and device of plasma-optical mass separation (POMS-E) [Morozov A.I., Savelyev V.V. Axisymmetric plasmooptical mass separators // Plasma Physics, 2005. - T.31, No. 5. - S. 458-465].
Способ масс-сепарации (ПОМС-Е) по прототипу включает:The mass separation method (POMS-E) of the prototype includes:
1) получение квазинейтрального аксиально-симметричного многокомпонентного потока плазмы с помощью плазменного ускорителя - стационарного плазменного двигателя;1) obtaining a quasi-neutral axially-symmetric multicomponent plasma flow using a plasma accelerator - a stationary plasma engine;
2) транспортировку потока плазмы через азимутатор, в котором в поперечном радиальном магнитном поле разным ионам сообщаются различные импульсы в азимутальном направлении - осуществляется разделение по массам;2) the plasma stream is transported through an azimuthator, in which different pulses in the azimuthal direction are transmitted to different ions in a transverse radial magnetic field - mass separation is performed;
3) транспортировку потока плазмы через сепарирующий объем, в котором создается стационарное радиальное электрическое поле и который помещается в область однородного постоянного магнитного поля, замагничивающего электроны, но практически не влияющего на динамику ионов;3) transportation of the plasma stream through a separating volume, in which a stationary radial electric field is created and which is placed in the region of a uniform constant magnetic field that magnetizes electrons, but practically does not affect the dynamics of ions;
4) собирание ионов на кольцевые приемники ионов, расположенные в расчетных по длине и радиусу сепарирующего объема положениях.4) collection of ions on ring ion receivers located in positions calculated along the length and radius of the separating volume.
Признаками известного способа, совпадающими с существенными признаками заявляемого способа, являются:The signs of the known method, coinciding with the essential features of the proposed method are:
1) получение квазинейтрального аксиально-симметричного многокомпонентного потока плазмы с помощью плазменного ускорителя;1) obtaining a quasi-neutral axially-symmetric multicomponent plasma flow using a plasma accelerator;
2) транспортировка потока плазмы через азимутатор, в котором в поперечном радиальном магнитном поле разным ионам сообщаются различные импульсы в азимутальном направлении - осуществляется разделение по массам;2) the plasma stream is transported through an azimuthator, in which different pulses in the azimuthal direction are transmitted to different ions in a transverse radial magnetic field - mass separation is performed;
3) транспортировка потока плазмы через сепарирующий объем, в котором создается стационарное радиальное электрическое поле и который помещается в область однородного постоянного магнитного поля, замагничивающего электроны, но практически не влияющего на динамику ионов;3) the plasma stream is transported through a separating volume in which a stationary radial electric field is created and which is placed in the region of a uniform constant magnetic field that magnetizes electrons, but practically does not affect the dynamics of ions;
4) собирание ионов на приемники ионов, расположенные в расчетных по длине и радиусу сепарирующего объема положениях.4) collecting ions at ion receivers located in positions calculated along the length and radius of the separating volume.
Недостатками способа по прототипу являются:The disadvantages of the prototype method are:
1. Жесткие условия на моноэнергетичность пучка ионов и угловой разброс потока на выходе из ускорителя, которые ограничивают возможности использования способа по прототипу в практических целях. Расчеты в перечисленных выше работах сделаны для случая одинаковых энергий ионов различных масс на выходе из источника плазмы и малых (не более ±5°) угловых разбросов скоростей ионов плазменного потока. Наиболее приближенный к этим требованиям стационарный плазменный ускоритель-двигатель АТОН [Морозов А.И., Бугрова А.И., Десятсков А.В., Ермаков Ю.А., Козинцева М.В., Липатов А.С., Пушкин А.А., Харчевников В.К., Чурбанов Д.В. Стационарный плазменный ускоритель-двигатель АТОН // Физика плазмы. - 1997. - Т.23, №7. - С.635-645] генерирует ионы (ксенон) с энергиями от нескольких потенциалов ионизации до eUp, где Up - напряжение между катодом и анодом, со средней энергией около Еср≈0,75 Up. Девяносто процентов тока пучка ионов лежит внутри конуса с углом расходимости около 11°. В большинстве плазменных источников разброс по продольным скоростям ΔVz~Vz, что сужает возможности плазмооптических масс-сепараторов с точки зрения их практического использования.1. Strict conditions for monoenergetic ion beam and angular spread of the stream at the exit of the accelerator, which limit the possibility of using the prototype method for practical purposes. The calculations in the above studies were made for the case of identical energies of ions of different masses at the exit from the plasma source and small (not more than ± 5 °) angular spreads of the velocities of the ions of the plasma stream. The ATON stationary plasma accelerator engine closest to these requirements [Morozov A.I., Bugrova A.I., Desyatskov A.V., Ermakov Yu.A., Kozintseva M.V., Lipatov A.S., Pushkin A .A., Kharchevnikov V.K., Churbanov D.V. Stationary plasma accelerator engine ATON // Plasma Physics. - 1997. - T.23, No. 7. - S.635-645] generates ions (xenon) with energies from several ionization potentials to eU p , where U p is the voltage between the cathode and anode, with an average energy of about E cf ≈0.75 U p . Ninety percent of the ion beam current lies inside the cone with a divergence angle of about 11 °. In most plasma sources, the longitudinal velocity spread is ΔV z ~ V z , which narrows the possibilities of plasma-optical mass separators from the point of view of their practical use.
2. Способ не позволяет собирать ионы на приемники в виде 3-х групп, что характерно для ОЯТ, имеющего в своем составе заряженные частицы, существенно различающиеся друг от друга по массе, что сужает возможности плазмооптических масс-сепараторов, с точки зрения их практического использования.2. The method does not allow collecting ions into receivers in the form of 3 groups, which is typical for SNF, which contains charged particles that differ significantly in mass, which narrows the possibilities of plasma-optical mass separators from the point of view of their practical use .
Устройство по прототипу [Морозов А.И., Савельев В.В. Осесимметричные плазмооптические масс-сепараторы // Физика плазмы, 2005. - Т.31, №5. - С.458-465] включает:The device according to the prototype [Morozov A.I., Savelyev V.V. Axisymmetric plasmooptical mass separators // Plasma Physics, 2005. - T.31, No. 5. - S.458-465] includes:
1) плазменный ускоритель - стационарный плазменный двигатель;1) plasma accelerator - stationary plasma engine;
2) азимутатор;2) azimuthator;
3) катод;3) cathode;
4) систему создания магнитного поля в сепарирующем объеме;4) a system for creating a magnetic field in a separating volume;
5) систему создания радиального электрического поля в сепарирующем объеме;5) a system for creating a radial electric field in a separating volume;
6) кольцевые приемники разделенных компонентов пучка ионов, расположенные в расчетных по длине и радиусу сепарирующего объема положениях.6) ring receivers of the separated components of the ion beam, located in the positions calculated along the length and radius of the separating volume.
Признаками известного устройства, совпадающими с существенными признаками заявляемого устройства, являются:Signs of a known device that matches the essential features of the claimed device are:
1) плазменный ускоритель;1) plasma accelerator;
2) азимутатор;2) azimuthator;
3) катод;3) cathode;
4) система создания магнитного поля в сепарирующем объеме;4) a system for creating a magnetic field in a separating volume;
5) система создания радиального электрического поля в сепарирующем объеме;5) a system for creating a radial electric field in a separating volume;
6) приемники разделенных компонентов пучка ионов, расположенные в расчетных по длине и радиусу сепарирующего объема положениях.6) receivers of the separated components of the ion beam located in the positions calculated along the length and radius of the separating volume.
Недостатками устройства по прототипу являются:The disadvantages of the device of the prototype are:
1) отсутствие блока фазовых превращений, что сужает возможности плазмооптических масс-сепараторов с точки зрения их практического использования;1) the absence of a block of phase transformations, which narrows the possibilities of plasma-optical mass separators from the point of view of their practical use;
2) возможность попадания ионов разных масс на каждый из приемников при использовании существующих плазменных ускорителей в качестве источников ионов химических элементов, что сужает возможности плазмооптических масс-сепараторов с точки зрения их практического использования;2) the possibility of ions of different masses falling on each of the receivers when using existing plasma accelerators as sources of ions of chemical elements, which narrows the possibilities of plasma-optical mass separators from the point of view of their practical use;
3) стационарный плазменный двигатель имеет вынесенный за пределы собственно плазменного ускорителя катод, что затрудняет стыковку плазменного ускорителя и азимутатора, требует модификации устройства плазменного ускорителя, что сужает возможности плазмооптических масс-сепараторов с точки зрения их практического использования.3) the stationary plasma engine has a cathode extended outside the limits of the plasma accelerator itself, which complicates the joining of the plasma accelerator and the azimuthator, requires modification of the plasma accelerator device, which narrows the possibilities of plasma-optical mass separators from the point of view of their practical use.
При создании способа разделения ОЯТ и устройства для его осуществления, объединенных единым изобретательским замыслом, ставилась задача создать в результате такие способ и устройство, в которых остались бы все положительные качества способа и устройства по прототипу и были обеспечены возможности практического использования освоенных в производстве к настоящему времени плазменных ускорителей и разделения отработанного ядерного топлива на три фракции.When creating a method for separating spent nuclear fuel and a device for its implementation, united by a single inventive concept, the task was to create as a result such a method and device in which all the positive qualities of the method and device of the prototype would remain and practical possibilities had been mastered in production to date plasma accelerators and separation of spent nuclear fuel into three fractions.
Технический результат заявляемых способа разделения ОЯТ и устройства для его осуществления заключается в расширении возможностей плазмооптических масс-сепараторов с точки зрения их практического использования за счет минимизации негативного влияния энергетического и углового разбросов ионов различных химических элементов в потоке плазмы и правильного выбора формы, количества и положения приемников групп ионов.The technical result of the proposed method for the separation of SNF and a device for its implementation is to expand the capabilities of plasma-optical mass separators from the point of view of their practical use by minimizing the negative impact of energy and angular dispersion of ions of various chemical elements in the plasma stream and the correct choice of shape, number and position of the receivers groups of ions.
Технический результат достигается тем, что в способе плазмооптического разделения отработанного ядерного топлива, включающем получение квазинейтрального аксиально-симметричного многокомпонентного цилиндрического потока плазмы с помощью плазменного ускорителя, транспортировку потока плазмы через азимутатор с поперечным радиальным магнитным полем, транспортировку разделенного по массам потока плазмы через сепарирующий объем со стационарным радиальным электрическим полем и однородным постоянным продольным магнитным полем, величина которого достаточна для замагничивания электронов, при этом траектории движения ионов определяются воздействием радиального электрического поля, компенсацию объемного заряда плазменного потока, собирание ионов на приемники, согласно изобретению, создают поток плазмы, содержащий ионы химических элементов, входящих в состав отработанного ядерного топлива, с атомными массами в диапазонах от 85 до 106, 134÷155 и 235÷244; собирание ионов производят в соответствии с выделенными тремя группами ионов отработанного ядерного топлива на 3 приемника ионов, два из которых расположены на цилиндрических поверхностях радиусами r1 - для приема ионов третьей группы и r2 - для приема ионов первой группы длиной, определяемой по формуле:The technical result is achieved by the fact that in the method of plasma-optical separation of spent nuclear fuel, which includes obtaining a quasineutral axially symmetric multicomponent cylindrical plasma flow using a plasma accelerator, transporting the plasma flow through an azimuth transverse radial magnetic field, transporting the mass-separated plasma flow through the separating volume with stationary radial electric field and a uniform constant longitudinal magnetic field, magnitude which is sufficient for magnetization of electrons, while the ion paths are determined by the action of a radial electric field, the compensation of the space charge of the plasma stream, the collection of ions on the receivers, according to the invention, create a plasma stream containing ions of chemical elements that make up the spent nuclear fuel with atomic masses in the ranges from 85 to 106, 134 ÷ 155 and 235 ÷ 244; collection of ions is carried out in accordance with the selected three groups of spent nuclear fuel ions into 3 ion receivers, two of which are located on cylindrical surfaces with radii r 1 for receiving ions of the third group and r 2 for receiving ions of the first group with a length determined by the formula:
LZmax≤6R,L Zmax ≤6R,
гдеWhere
LZmax - длина цилиндрических приемников, м;L Zmax is the length of the cylindrical receivers, m;
R - радиус центральной траектории потока ионов, м;R is the radius of the central path of the ion flow, m;
при этом ионы второй группы собирают на торцевой приемник.while the ions of the second group are collected at the end receiver.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для плазмооптического разделения отработанного ядерного топлива, содержащем плазменный ускоритель, азимутатор, сепарирующий объем, систему создания продольного магнитного поля в сепарирующем объеме, систему создания радиального электрического поля в сепарирующем объеме, источник электронов сопровождения, согласно изобретению, устройство дополнительно содержит блок фазовых превращений, обеспечивающий перевод ОЯТ в паровую фазу и подачу пара в плазменный ускоритель, два приемника ионов, причем катод плазменного ускорителя совмещен с азимутатором, два приемника разделенных компонентов потока ионов химических элементов отработанного ядерного топлива выполнены в виде цилиндров радиусами r1 и r2 длиной LZmax, определяемой по формуле:The technical result is achieved in that in a device for plasma-optical separation of spent nuclear fuel containing a plasma accelerator, an azimuthator, a separation volume, a system for creating a longitudinal magnetic field in a separation volume, a system for creating a radial electric field in a separation volume, a tracking electron source, according to the invention, a device additionally contains a phase transformation block, which provides the transfer of spent fuel into the vapor phase and steam supply to the plasma accelerator, two receivers ionics, moreover, the cathode of the plasma accelerator is aligned with the azimuthator, two receivers of the separated components of the ion flow of chemical elements of spent nuclear fuel are made in the form of cylinders of radii r 1 and r 2 of length L Zmax , determined by the formula:
LZmax≤6R,L Zmax ≤6R,
где:Where:
LZmax - длина цилиндрических приемников, м;L Zmax is the length of the cylindrical receivers, m;
R - радиус центральной траектории потока ионов, м,R is the radius of the Central path of the ion flow, m,
а третий приемник - в виде кольца, расположенного на торце сепарирующего объема непосредственно за цилиндрическими приемниками, причем радиусы цилиндров приемников выполнены в соответствии с соотношениями:and the third receiver is in the form of a ring located at the end of the separating volume directly behind the cylindrical receivers, and the radii of the cylinders of the receivers are made in accordance with the relations:
G(MIII.min, r1)=0,G (M III.min , r 1 ) = 0,
G(MI.max, r2)=0,G (M I.max , r 2 ) = 0,
где:Where:
гдеWhere
МIII.min - минимальная масса иона из группы III трансурановых элементов отработанного ядерного топлива, кГ;M III.min - the minimum mass of an ion from group III of transuranic elements of spent nuclear fuel, kg;
MI.max - максимальная масса иона из группы I наиболее легких продуктов деления отработанного ядерного топлива, кГ;M I.max is the maximum mass of an ion from group I of the lightest fission products of spent nuclear fuel, kg;
М0 - масса иона центральной массы из группы II, не имеющего радиальной составляющей скорости, кГ;M 0 is the mass of the central mass ion from group II, which does not have a radial velocity component, kg;
М - масса иона, кГ;M is the mass of the ion, kg;
R - средний радиус плазменного потока, м;R is the average radius of the plasma stream, m;
r - радиус движения ионов, м;r is the radius of ion motion, m;
r1 - радиус внутреннего цилиндрического приемника ионов, м;r 1 is the radius of the inner cylindrical ion receiver, m;
r2 - радиус внешнего цилиндрического приемника ионов, м.r 2 is the radius of the external cylindrical ion receiver, m
Преимуществом предлагаемого варианта ПОМС-Е по сравнению с прототипом является возможность практической реализации предложенного способа с использованием в качестве источников ионов уже разработанных и изготавливаемых серийно плазменных ускорителей и возможность разделения ОЯТ на 3 группы, содержащие набор химических элементов со значительно отличающимися массовыми числами, которые обеспечены совмещением катода плазменного ускорителя с азимутатором и изменением количества, конструкции и пространственного расположения приемников групп ионов, различающихся по массам.The advantage of the proposed POMS-E option in comparison with the prototype is the possibility of practical implementation of the proposed method using already developed and mass-produced plasma accelerators as ion sources and the possibility of dividing SNF into 3 groups containing a set of chemical elements with significantly different mass numbers, which are ensured by combining cathode of a plasma accelerator with an azimuthator and a change in the number, design and spatial location of the receiver in groups of ions that differ in mass.
Общий принцип построения процесса плазменной переработки ОЯТ, включающего технологическую подготовку в блоке фазовых превращений, получение плазмы рабочего вещества (ОЯТ), разделение ОЯТ в плазме, собирание отходов технологического процесса и их захоронение, пояснен схемой, приведенной в описании изобретения (фиг.7).The general principle of constructing a process for plasma processing of spent nuclear fuel, including technological preparation in the phase conversion unit, obtaining a plasma of the working substance (SNF), separation of spent nuclear fuel in plasma, waste collection and disposal, is explained in the diagram given in the description of the invention (Fig. 7).
Заявляемый способ плазменного разделения отработанного ядерного топлива и устройство для его осуществления поясняются чертежами, приведенными на фиг.1÷6.The inventive method of plasma separation of spent nuclear fuel and a device for its implementation are illustrated by the drawings shown in figure 1 ÷ 6.
На фиг.1 приведено распределение элементов в ОЯТ (ядерный цикл 235U+ тепловой нейтрон): I, II - продукты деления (осколки), III - трансурановые элементы.Figure 1 shows the distribution of elements in spent nuclear fuel (nuclear cycle 235 U + thermal neutron): I, II - fission products (fragments), III - transuranium elements.
На фиг.2 дана схема заявляемого устройства для плазменного разделения ОЯТ, обозначения анализирующих полей и геометрические элементы, необходимые при расчете устройства: 1 - блок фазовых превращений, 2 - плазменный ускоритель типа «ускоритель с анодным слоем», 3 - азимутатор, 4 - источник электронов сопровождения, 5 - система для создания продольного магнитного поля в сепарирующем объеме, 6, 8 - цилиндрические приемники ионов, 7 - торцевой приемник ионов.Figure 2 shows a diagram of the inventive device for plasma separation of spent nuclear fuel, designation of the analyzing fields and geometric elements necessary for calculating the device: 1 - block phase transformations, 2 - plasma accelerator type "accelerator with anode layer", 3 - azimuth, 4 - source electron tracking, 5 - a system for creating a longitudinal magnetic field in a separating volume, 6, 8 - cylindrical ion receivers, 7 - end ion receiver.
На фиг.3 приведена зависимость радиуса цилиндра ℛ=r/R для сбора ионов элементов ОЯТ (R - величина среднего радиуса плазменного потока) от массы целевого иона.Figure 3 shows the dependence of the radius of the cylinder ℛ = r / R for collecting ions of spent nuclear fuel elements (R is the average radius of the plasma stream) on the mass of the target ion.
На фиг.4 изображены траектории ионов крайних масс групп I (85; 106), II (134; 155) и III (235; 244), полученные в результате проведения численного счета. Центральная масса второй группы принята равной 134. Даны расчетные значения радиусов r1 и r2.Figure 4 shows the trajectories of ions of extreme masses of groups I (85; 106), II (134; 155) and III (235; 244) obtained as a result of numerical calculation. The central mass of the second group is taken equal to 134. Given are the calculated values of the radii r 1 and r 2 .
На фиг.5 изображены траектории ионов крайних масс групп I (85; 106), II (134; 155) и III (235; 244), полученные в результате проведения численного счета. Центральная масса второй группы принята равной 139. Даны расчетные значения радиусов r1 и r2.Figure 5 shows the trajectories of ions of extreme masses of groups I (85; 106), II (134; 155) and III (235; 244), obtained as a result of numerical calculation. The central mass of the second group is taken equal to 139. The calculated values of the radii r 1 and r 2 are given .
На фиг.6 изображены траектории ионов крайних масс групп I (85; 106), II (134; 155) и III (235; 244), полученные в результате проведения численного счета. Центральная масса второй группы принята равной 155. Даны расчетные значения радиусов r1 и r2.Figure 6 shows the trajectories of ions of extreme masses of groups I (85; 106), II (134; 155) and III (235; 244) obtained as a result of numerical calculation. The central mass of the second group is taken equal to 155. Given are the calculated values of the radii r 1 and r 2 .
Устройство содержит (см. фиг.2) блок фазовых превращений 1, плазменный ускоритель с анодным слоем 2, азимутатор 3, совмещенный с катодом плазменного ускорителя, электронную пушку сопровождения 4, систему создания продольного магнитного поля 5, замагничивающего электроны, но не влияющего на динамику ионов, систему создания радиального электрического поля, состоящую из двух цилиндрических электродов 6, 8, и приемники разделенных компонентов пучка 6, 7 и 8.The device contains (see Fig. 2) a
Ниже приведено краткое теоретическое обоснование возможности реализации способа и создания устройства по данной заявке.The following is a brief theoretical justification for the possibility of implementing the method and creating a device for this application.
Описанный в работах [Морозов А.И., Семашко Н.Н. О сепарации по массам квазинейтральных пучков // Письма в ЖТФ. 2002. Т. 28. Вып.24. С.63-66; Морозов А.И., Савельев В.В. Осесимметричные плазмооптические масс-сепараторы // Физика плазмы. 2005. Т. 31. №5. С.458-465; Морозов А.И. Введение в плазмодинамику. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. - 616 с.] режим идеальной фокусировки для ПОМС-Е позволяет ионам одинаковой массы, но вылетающим из азимутатора с разными радиальными скоростями, фокусироваться на определенном расстоянии по оси системы. Радиус колец, на которых происходит фокусировка, зависит от массы ионов. Такой режим возможен только при моноэнергетичности всех ионов плазменного потока и при условии гармоничности колебаний ионов с разными начальными радиальными скоростями в радиальном направлении, что заведомо не выполняется для существующих в настоящее время плазменных ускорителей. Нами учтено уширение фокусных колец как за счет углового разброса ионов в плазменном потоке, так и из-за немоноэнергетичности ионов в плазменном потоке. Кроме того, для обеспечения возможности практической реализации метода плазмооптической масс-сепарации отработанного ядерного топлива, найдены количество, конструкция и геометрические размеры приемных электродов масс-сепаратора. Рассмотрение движения сепарируемых ионов проводилось в цилиндрической системе координат r, φ, Z в одночастичном приближении, когда поток ионов полностью скомпенсирован электронами.Described in the works [Morozov A.I., Semashko N.N. On mass separation of quasineutral beams // Letters in ZhTF. 2002.Vol. 28. Issue 24. S.63-66; Morozov A.I., Savelyev V.V. Axisymmetric plasmooptical mass separators // Plasma Physics. 2005.V. 31. No. 5. S.458-465; Morozov A.I. Introduction to plasma dynamics. - M .: FIZMATLIT, 2008. - 616 pp.] The ideal focusing mode for POMS-E allows ions of the same mass, but emanating from an azimuthator with different radial velocities, to focus at a certain distance along the axis of the system. The radius of the rings on which focusing depends on the mass of ions. Such a regime is possible only if all the ions of the plasma stream are monoenergetic and if the oscillations of ions with different initial radial velocities are harmonious in the radial direction, which is certainly not true for currently existing plasma accelerators. We took into account the broadening of the focal rings due to both the angular spread of ions in the plasma stream and due to the non-monoenergetic energy of ions in the plasma stream. In addition, to ensure the possibility of practical implementation of the plasma-optical method of mass separation of spent nuclear fuel, the number, design, and geometric dimensions of the receiving electrodes of the mass separator were found. The motion of the separated ions was considered in the cylindrical coordinate system r, φ, Z in the one-particle approximation, when the ion flux was completely compensated by electrons.
В схеме ПОМС-Е кольцевой поток плазмы с ионами изотопов разных масс вначале пролетает вдоль оси Z через кольцевой зазор азимутатора со средним радиусом R, в котором по всей ширине Δ щели азимутатора (вдоль оси Z) существует радиальное магнитное поле Br=const=BR. При этом азимутальная скорость, приобретаемая ионом после прохождения азимутатора, определяется массой иона и равна . После выхода из азимутатора движение иона по радиусу происходит при сохранении момента под действием центробежной силы и силы со стороны радиального электрического поля Er(r)=-E0(R/r), направленного к оси. По оси Z движение ионов происходит по инерции с постоянной скоростью VZA, равной скорости ионов на выходе азимутатора.In the POMS-E scheme, an annular plasma flow with isotope ions of different masses first flies along the Z axis through the annular azimuth gap with an average radius R, in which a radial magnetic field B r = const = B exists along the entire width Δ of the azimuth slit (along the Z axis) R. In this case, the azimuthal velocity acquired by the ion after passing through the azimuthator is determined by the mass of the ion and is equal to . After exiting the azimuthator, the ion moves along the radius while maintaining the moment under the action of centrifugal force and the force from the side of the radial electric field E r (r) = - E 0 (R / r) directed to the axis. On the Z axis, the movement of ions occurs by inertia with a constant speed V ZA equal to the speed of ions at the output of the azimuthator.
Движение иона по радиусу после азимутатора можно описать уравнением . Определим центральную массу , как массу такого иона, который, вылетев из азимутатора с нулевой радиальной скоростью, будет всегда находиться на радиусе r=R. Тогда уравнение движения иона с произвольной массой М по радиусу будет таким:The ion motion along the radius after the azimuthator can be described by the equation . Define the central mass as the mass of such an ion, which, having flown out of the azimuthator with zero radial velocity, will always be at a radius r = R. Then the equation of motion of an ion with an arbitrary mass M along the radius will be as follows:
Уравнение (1) можно записать и через потенциальную энергию U(r): . Тогда из (1) следует, что , где Е - полная энергия иона - кинетическая плюс потенциальная. Потенциальную энергию вычислим, интегрируя уравнение (1). Постоянную интегрирования выбираем из того факта, что в момент вылета из азимутатора полная энергия Е равна начальной кинетической энергии радиального движения , U(R)=0.Equation (1) can also be written in terms of the potential energy U (r): . Then it follows from (1) that where E is the total energy of the ion - kinetic plus potential. We calculate the potential energy by integrating equation (1). The integration constant is chosen from the fact that at the time of departure from the azimuthator, the total energy E is equal to the initial kinetic energy of the radial motion , U (R) = 0.
Тогда:Then:
где Where
Форма потенциальных ям G(r), как видно из (2), когда период колебаний Т частиц разных масс в ямах одинаков, далека от параболической.The shape of the potential wells G (r), as can be seen from (2), when the oscillation period T of particles of different masses in the wells is the same, is far from parabolic.
Введем переменную х=r/R. При малых отклонениях от дна ямы функция G(x) равна: - координата дна потенциальной ямы для иона массой М=М0-δМ). Уравнение колебаний при этом будет таким:We introduce the variable x = r / R. For small deviations from the bottom of the well, the function G (x) is equal to: - coordinate of the bottom of the potential well for an ion of mass M = M 0 -δM). The equation of oscillation will be as follows:
где , а VφA0 - азимутальная скорость иона центральной массы. Решение уравнения (3) в общем случае описывает ангармонические колебания. Запишем это решение в первом приближении, учитывая только первую, основную гармонику, отражающую зависимость частоты от амплитуды колебаний:Where , and V φA0 is the azimuthal velocity of the ion of central mass. The solution of equation (3) in the general case describes anharmonic oscillations. We write this solution as a first approximation, taking into account only the first, fundamental harmonic, which reflects the dependence of the frequency on the amplitude of the oscillations:
где а - амплитуда колебаний, φ - начальная фаза, .where a is the amplitude of the oscillations, φ is the initial phase, .
Для моноэнергетичного плазменного потока с энергией ионов W0 границы фокусных колец определяются ионами с максимальными амплитудами колебаний, т.е. с максимальными радиальными скоростями Vrmax=α(M0/M)1/2V0, где V0=(2W0/M0)1/2, α - угол расходимости плазменного потока. Для иона центральной массы максимальная амплитуда колебаний будет равна для иона массы М=М0-δМ амплитуда определяется величиной , если выполнено условие , которое означает, что максимальная полная энергия много больше величины приращения потенциальной энергии от дна потенциальной ямы до уровня U=0. При противоположном условии можно показать, что перекрытия фокусных колец вообще нет. Учтем, что . Именно при таком соотношении скорость вылета иона из азимутатора вдоль Z, равная , будет слабо изменяться для ионов разных масс, находящихся вблизи M0, так как в этом случае ∂VZA/∂M(M=М0)=0. Тогда a0=α, . Для ионов обеих масс получаем одинаковые частоты колебаний и одинаковые периоды колебаний , где .For a monoenergetic plasma flow with ion energy W 0, the boundaries of the focal rings are determined by ions with maximum vibration amplitudes, i.e. with maximum radial velocities V rmax = α (M 0 / M) 1/2 V 0 , where V 0 = (2W 0 / M 0 ) 1/2 , α is the angle of divergence of the plasma flow. For a central mass ion, the maximum amplitude of oscillations will be equal to for a mass ion M = M 0 -δM, the amplitude is determined by if the condition which means that the maximum total energy much larger than the increment of potential energy from the bottom of the potential well to the level U = 0. Under the opposite condition, it can be shown that there is no overlap of the focal rings at all. We take into account that . It is with this ratio that the ion escape velocity from the azimuthator along Z equal to , will vary slightly for ions of different masses located near M 0 , since in this case ∂V ZA / ∂M (M = M 0 ) = 0. Then a 0 = α, . For ions of both masses we get the same oscillation frequencies and identical periods of oscillation where .
Критерий отсутствия пресечений фокусных колец для рассматриваемых двух масс имеет вид х0<х1 и дает условие на угловую расходимость плазменного потока:The criterion for the absence of suppression of focal rings for the two masses under consideration has the form x 0 <x 1 and gives the condition for the angular divergence of the plasma flow:
которое является достаточно слабым. Например, при , угол α<25°.which is weak enough. For example, when , angle α <25 °.
Рассмотрим теперь уширение фокусных колец за счет немоноэнергетичности плазменного потока (в плазменном потоке присутствуют ионы с энергиями W<W0), колебания ионов в потенциальных ямах будем считать гармоническими с периодом колебаний Т0. Ион центральной массы М0 с энергией W0 после азимутатора вылетает со скоростью .Let us now consider the broadening of the focal rings due to the nonmonoenergetic nature of the plasma flow (ions with energies W <W 0 are present in the plasma flow), and the ion vibrations in potential wells will be considered harmonic with the oscillation period T 0 . An ion of central mass M 0 with energy W 0 after an azimuthator takes off at a speed .
Фокусная плоскость расположена на расстоянии ZФ=T0VZA0/2. Ион с меньшей энергией W=W0-ΔW при движении по координате Z достигает фокусной плоскости с задержкой по времени на , что и приводит к уширению фокусного кольца. Критерий отсутствия пересечений фокусных колец после необходимых вычислений дает условиеThe focal plane is located at a distance Z Ф = T 0 V ZA0 / 2. An ion with lower energy W = W 0 -ΔW when moving along the Z coordinate reaches the focal plane with a time delay of , which leads to broadening of the focal ring. The criterion for the absence of intersections of the focal rings after the necessary calculations gives the condition
При ΔW/W →3/8, правая часть неравенства (6) стремится к нулю. Поэтому при условии ΔW/W>3/8 сепарация ионов в плоскости ZФ становится невозможной. Для плазменных ускорителей данное условие обычно реализуется.As ΔW / W → 3/8, the right-hand side of inequality (6) tends to zero. Therefore, under the condition ΔW / W> 3/8, ion separation in the Z Φ plane becomes impossible. For plasma accelerators, this condition is usually realized.
Для ПОМС-Е мы предлагаем новую схему приема сепарируемых ионов: сбор частиц с массой М1 можно осуществлять на цилиндрической поверхности радиуса r1, прием частиц массы M2 - на поверхности радиуса r2. Отметим особо, на цилиндрах радиусов r1 и r2 окажутся ионы массами М1 и М2 любой энергии. Радиусы r1 и r2 определяются уравнениями: G(M2, r2)=0; G(M1, r1)=0. Примем для иона с центральной массой М0=(M1+М2)/2, δМ=(M1-М2)/2, М1=М0+δМ, а М2=М0-δМ. При δM/М0<<1 получим приближенные формулы для определения радиусов цилиндров-приемников: , . Ионы массой М0 проходят на торцевой приемник ионов. Требование, чтобы ионы М0 не пересекали при своем движении цилиндрические поверхности радиусами r1 и r2, дает условие , где ξ=VX/V0<1, VX - потоковая скорость ионов, причем VX≥VφA0, иначе большая часть ионов не пройдет через азимутатор. Длина приемников ионов определится так: .For POMS-E, we offer a new scheme for receiving separated ions: particles with mass M 1 can be collected on a cylindrical surface of radius r 1 , particles of mass M 2 can be collected on a surface of radius r 2 . We note specifically that on cylinders of radii r 1 and r 2 there will be ions of masses M 1 and M 2 of any energy. The radii r 1 and r 2 are determined by the equations: G (M 2 , r 2 ) = 0; G (M 1 , r 1 ) = 0. For an ion with a central mass of M 0 = (M 1 + M 2 ) / 2, δM = (M 1 -M 2 ) / 2, M 1 = M 0 + δM, and M 2 = M 0 -δM. At δM / M 0 << 1 we obtain approximate formulas for determining the radii of the receiver cylinders: , . Ions of mass M 0 pass to the end ion receiver. The requirement that the ions M 0 do not intersect during their movement cylindrical surfaces of radii r 1 and r 2 gives the condition , where ξ = V X / V 0 <1, V X is the ion flow rate, and V X ≥V φA0 , otherwise most of the ions will not pass through the azimuthator. The length of the ion receivers is determined as follows: .
Измененный таким образом плазмооптический масс-сепаратор ПОМС-Е назовем масс-сепаратором типа ПОМС-Е-3.The POMS-E plasmooptical mass separator thus modified is called a POMS-E-3 mass separator.
Отметим, что чем больше масса М, тем меньше будет радиус отражения иона; чем меньше масса М, тем радиус отражения больше. Как уже говорилось (см. фиг.1) для ОЯТ существуют три пика в распределении элементов по массам с наиболее вероятными массами: МI.HB=95, МII.HB=139 и МIII.HB=239. Цилиндрический приемник всех ионов с МIII±δМIII (δМ - разброс масс около наиболее вероятной для соответствующего пика) необходимо расположить на радиусе Rmin, который определяется из уравнения G(MIII-δМIII, Rmin)=0, при этом все частицы пика МI попадут на цилиндр Rmin, так как все частицы с массами М>МIII-δМIII имеют точки отражения на расстоянии, меньшем, чем Rmin. Цилиндрический приемник всех ионов с МI±δMI необходимо расположить на радиусе Rmax, который определяется из уравнения G(MI+δМI, Rmax)=0, при этом все частицы пика, содержащего МI, попадут на цилиндр Rmax, так как все частицы с массами М<МI+δМI имеют точки отражения на расстоянии, превышающем Rmax. Для целей разделения ОЯТ плазмооптический масс-сепаратор ПОМС-Е-3 подходит идеально: на приемном электроде, имеющем радиус r1, будут собираться все трансурановые элементы (ионы пика III - фиг.1). На приемник большого радиуса (r2) придут все ионы, соответствующие пику I; на торцевой приемник - элементы пика II. Трансурановые элементы передаются после выделения для изготовления МОХ-топлива. «Минорные» элементы, уже частично разделенные на первой стадии масс-сепарации, в дальнейшем могут разделяться или с помощью того же перенастроенного ПОМС-Е-3, или передаваться на электромагнитный масс-сепаратор.Note that the larger the mass of M, the smaller will be the radius of reflection of the ion; the smaller the mass M, the greater the radius of reflection. As already mentioned (see Fig. 1) for SNF there are three peaks in the distribution of elements by mass with the most probable masses: M I.HB = 95, M II.HB = 139 and M III.HB = 239. The cylindrical receiver of all ions with M III ± δM III (δM is the mass dispersion near the most probable for the corresponding peak) must be located at a radius R min , which is determined from the equation G (M III -δМ III , R min ) = 0, while all the particles of peak M I will fall on the cylinder R min , since all particles with masses M> M III- δM III have reflection points at a distance less than R min . The cylindrical receiver of all ions with M I ± δM I must be located on a radius R max , which is determined from the equation G (M I + δМ I , R max ) = 0, while all particles of the peak containing M I will fall on the cylinder R max since all particles with masses M <M I + δM I have reflection points at a distance exceeding R max . For the purposes of SNF separation, the POMS-E-3 plasma-optic mass separator is ideally suited: all transuranium elements (peak III ions — FIG. 1) will be collected on a receiving electrode with a radius r 1 . A large radius (r 2 ) receiver will receive all ions corresponding to peak I; on the end receiver - elements of peak II. Transuranic elements are transferred after isolation for the manufacture of MOX fuel. The "minor" elements, already partially separated at the first stage of mass separation, can be further separated either using the same reconfigured POMS-E-3, or transferred to an electromagnetic mass separator.
Заявляемый способ реализуется следующим образом.The inventive method is implemented as follows.
В блоке фазовых превращений ОЯТ переводится в парообразное состояние, например, в результате испарения пучком электронов. Далее рабочий пар вводится в плазменный ускоритель с анодным слоем, где формируется квазинейтральный аксиально-симметричный многокомпонентный цилиндрический поток плазмы со средним радиусом R, который транспортируется через азимутатор с поперечным радиальным магнитным полем. В магнитном поле азимутатора ионы разделяются по массам и далее транспортируются через сепарирующий объем со стационарным радиальным электрическим полем и однородным постоянным продольным магнитным полем, замагничивающим электроны, но не влияющим на динамику ионов. В сепарирующем объеме производят компенсацию объемного заряда плазменного потока. Собирание ионов химических элементов, входящих в состав отработанного ядерного топлива, разделенных по массовым числам на 3 группы: MI в диапазоне от 85 до 106, МII - 134÷155, МIII - 235÷244, производят на 3 приемника ионов длиной LZmax≤6R, два из которых расположены на цилиндрических поверхностях радиусами r1 - для приема ионов группы МIII и r2 - для приема ионов группы MI, а ионы группы МII собирают на торцевой приемник.In the block of phase transformations, spent fuel is converted to a vapor state, for example, as a result of evaporation by an electron beam. Next, the working vapor is introduced into a plasma accelerator with an anode layer, where a quasineutral axially symmetric multicomponent cylindrical plasma stream with an average radius R is formed, which is transported through an azimuth transverse radial magnetic field. In the magnetic field of the azimuthator, ions are separated by mass and then transported through a separating volume with a stationary radial electric field and a uniform constant longitudinal magnetic field that magnetizes electrons, but does not affect the dynamics of ions. In the separating volume, the volumetric charge of the plasma stream is compensated. The collection of ions of chemical elements that make up the spent nuclear fuel, divided by mass numbers into 3 groups: M I in the range from 85 to 106, M II - 134 ÷ 155, M III - 235 ÷ 244, is carried out on 3 ion receivers of length L Zmax ≤6R, two of which are arranged on cylindrical surfaces of radii r 1 - for receiving ions of M III and r 2 - for receiving a group of ions M I, M and group II ions collected on a receiver end.
Заявляемое устройство работает следующим образом.The inventive device operates as follows.
В блоке фазовых превращений 1 (см. фиг.2) отработанное ядерное топливо, находящееся преимущественно в твердом виде, испаряется, например с помощью пучка электронов, и подается в плазменный ускоритель с анодным слоем 2, где пар ионизуется. На выходе плазменного ускорителя формируется поток многокомпонентной плазмы, который попадает в азимутатор 3, совмещенный с катодом плазменного ускорителя 2, в котором ионы потока плазмы ОЯТ приобретают азимутальную скорость, разную для ионов разных масс. После азимутатора 3 поток плазмы попадает в сепарирующий объем, образованный системой создания продольного магнитного поля 5, системой создания радиального электрического поля - электроды 6 и 8, приемниками разделенных элементов ОЯТ 6, 7 и 8. В сепарирующем объеме происходит пространственное разделение ионов ОЯТ на 3 группы: MI в диапазоне массовых чисел от 85 до 106, МII - 134÷155, МIII - 235÷244, которые попадают, соответственно, на 2 цилиндрических приемника 6 и 8 радиусами r1 и r2, длиной LZmax≤6R и торцевой кольцевой приемник 7, расположенный непосредственно за цилиндрическими приемниками. Примеры расчетов траекторий ионов ОЯТ для различных центральных масс М0 (134, 139 и 155) приведены на фиг.5, 6, 7. Радиус внутреннего цилиндрического приемника может выбираться в диапазоне 0,596R÷0,6765R; длина цилиндрических приемников (положение торцевого приемника) не превышает 2,5R (R - средний радиус плазменного потока).In the phase transformation unit 1 (see FIG. 2), the spent nuclear fuel, which is predominantly in solid form, is vaporized, for example, by means of an electron beam, and fed to a plasma accelerator with an
Claims (2)
LZmax≤6R,
где LZmax - длина цилиндрических приемников, м;
R - радиус центральной траектории потока ионов, м,
при этом ионы второй группы собирают на торцевой приемник.1. A method for plasma separation of spent nuclear fuel, including obtaining a quasi-neutral axially symmetric multicomponent cylindrical plasma flow using a plasma accelerator, transporting a plasma flow through an azimuth transverse radial magnetic field, transporting a mass-separated plasma flow through a separating volume with a stationary radial electric field and uniform constant longitudinal magnetic field, the magnitude of which is sufficient to magnetize the electron new, the ion paths are determined by the action of an electric field, the compensation of the space charge of the plasma stream, the collection of ions on the receivers, characterized in that they create a plasma stream containing ions of chemical elements that make up the spent nuclear fuel with masses from 85 to 106, 134 ÷ 155 235 ÷ 244 and picking up ions are produced in accordance with the selected ions in three groups of spent nuclear fuel on the receiver 3 ions, two of which are arranged on cylindrical surfaces of radii r 1 - for at ma ions of the third group and r 3 - ions for receiving a first group of length determined by the formula
L Zmax ≤6R,
where L Zmax is the length of the cylindrical receivers, m;
R is the radius of the Central path of the ion flow, m,
while the ions of the second group are collected at the end receiver.
LZmax≤6R,
где LZmax - длина цилиндрических приемников, м;
R - радиус центральной траектории потока ионов, м, а третий приемник - в виде кольца, расположенного на торце сепарирующего объема непосредственно за цилиндрическими приемниками, причем радиусы цилиндров приемников выполнены в соответствии с соотношениями
G(MIII.min, r1)=0;
G(MI.max, r2)=0,
где
где MIII.min - минимальная масса иона из группы III трансурановых элементов отработанного ядерного топлива, кг;
MI.max - максимальная масса иона из группы I наиболее легких продуктов деления отработанного ядерного топлива, кг;
М0 - масса иона центральной массы из группы II, не имеющего радиальной составляющей скорости, кг;
М - масса иона, кг;
R - средний радиус плазменного потока, м;
r - радиус движения ионов, м;
r1 - радиус внутреннего цилиндрического приемника ионов, м;
r2 - радиус внешнего цилиндрического приемника ионов, м. 2. A device for plasma separation of spent nuclear fuel containing a plasma accelerator, an azimuthator, a separating volume, a system for creating a longitudinal magnetic field in a separating volume, a system for creating a radial electric field in a separating volume, a source of tracking electrons, characterized in that it further comprises a phase transformations, providing the conversion of spent nuclear fuel into the vapor phase and steam supply to the plasma accelerator, two ion receivers, and the plasma cathode of the accelerator with the anode layer is combined with the azimuthator, two detectors of the separated components of the ion beam of spent nuclear fuel chemical elements are made in the form of cylinders of radii r 1 and r 2 of length L Zmax , determined by the formula
L Zmax ≤6R,
where L Zmax is the length of the cylindrical receivers, m;
R is the radius of the central trajectory of the ion flow, m, and the third receiver is in the form of a ring located at the end of the separating volume directly behind the cylindrical receivers, and the radii of the cylinders of the receivers are made in accordance with the relations
G (M III.min, r 1 ) = 0;
G (M I.max , r 2 ) = 0,
Where
where M III.min is the minimum mass of an ion from group III of transuranic elements of spent nuclear fuel, kg;
M I.max - maximum mass of an ion from group I of the lightest fission products of spent nuclear fuel, kg;
M 0 is the mass of the central mass ion from group II, which does not have a radial velocity component, kg;
M is the mass of the ion, kg;
R is the average radius of the plasma stream, m;
r is the radius of ion motion, m;
r 1 is the radius of the inner cylindrical ion receiver, m;
r 2 is the radius of the external cylindrical ion receiver, m
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010120140/07A RU2419900C1 (en) | 2010-05-19 | 2010-05-19 | Method of plasma separation of spent nuclear fuel and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010120140/07A RU2419900C1 (en) | 2010-05-19 | 2010-05-19 | Method of plasma separation of spent nuclear fuel and device for its implementation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2419900C1 true RU2419900C1 (en) | 2011-05-27 |
Family
ID=44734962
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010120140/07A RU2419900C1 (en) | 2010-05-19 | 2010-05-19 | Method of plasma separation of spent nuclear fuel and device for its implementation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2419900C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2469776C1 (en) * | 2011-08-12 | 2012-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный технический университет" (ГОУ ИрГТУ) | Method of panoramic plasma mass-separation and device for method of panoramic plasma mass-separation (versions) |
-
2010
- 2010-05-19 RU RU2010120140/07A patent/RU2419900C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Морозов А.И. и др. Осесимметричные плазмооптические масс-сепараторы. Физика плазмы. Т.31, 2005, №5, с.458-465. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2469776C1 (en) * | 2011-08-12 | 2012-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный технический университет" (ГОУ ИрГТУ) | Method of panoramic plasma mass-separation and device for method of panoramic plasma mass-separation (versions) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Beene et al. | ISOL science at the Holifield radioactive ion beam facility | |
Ramos et al. | Isotopic fission-fragment distributions of U 238, Np 239, Pu 240, Cm 244, and Cf 250 produced through inelastic scattering, transfer, and fusion reactions in inverse kinematics | |
Smith | Terrestrial searches for new stable particles | |
Alton et al. | The Holifield radioactive ion beam facility at the Oak Ridge national laboratory: present status and future plans | |
US20110158369A1 (en) | Cellular, electron cooled storage ring system and method for fusion power generation | |
Jonson et al. | The ISOLDE facility | |
RU2419900C1 (en) | Method of plasma separation of spent nuclear fuel and device for its implementation | |
Alfassi et al. | Elemental analysis by particle accelerators | |
Strokin et al. | Development of idea of plasma-optical mass separation | |
RU2411067C1 (en) | Method of isotope separation and device to this end | |
Münzenberg et al. | From JJ Thomson to FAIR, what do we learn from Large‐Scale Mass and Half‐Life Measurements of Bare and Few‐Electron Ions? | |
RU2446489C2 (en) | Plasma-optical mass separation method and apparatus for realising said method | |
US9881698B2 (en) | Planar geometry inertial electrostatic confinement fusion device | |
RU2469776C1 (en) | Method of panoramic plasma mass-separation and device for method of panoramic plasma mass-separation (versions) | |
RU2405619C1 (en) | Method of separating isotopes and device for realising said method | |
Schatz et al. | Nuclear masses and the origin of the elements | |
Bricault et al. | ISAC-1: Radioactive ion beams facility at TRIUMF | |
JP3172863B2 (en) | Isotope separation method using parametric resonance | |
Patton et al. | A Summary of Actinide Enrichment Technologies and Capability Gaps | |
Lépine-Szily | Experimental overview of mass measurements | |
Taieb et al. | ELISe: a new facility for unprecedented experimental nuclear fission studies | |
Smirnov et al. | Engineering and physical fundamentals for the plasma processing technology of MNUP and MOF spent nuclear fuel of fast neutron reactors | |
Scheidenberger et al. | Gross properties of exotic nuclei investigated at storage rings and ion traps | |
Novikov et al. | Exotic nuclides at the reactor pik: pitrap project | |
Pagani et al. | High power accelerators |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150520 |