Моделирование и исследование процесса плазмохимического синтеза оксидных композиций для дисперсионного плутоний-уранового ядерного топлива

В диссертации рассматривается место дисперсионного ядерного топлива в ядерной энергетике. Анализируются свойства компонентов дисперсионных композиций и их влияние на свойства дисперсионного топлива.

РЕФЕРАТ ………………………………………………………………………………………………… 12

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ………………………………………………………………………………………. 13

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ ………………………………………………………… 14

ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………………………………………… 15

1 Обзор литературы …………………………………………………………………………………. 16

1.1 Матрица ядерного топлива …………………………………………………………………. 16

1.1.1 Материалы матрицы на основе металлов ………………………………………….. 17

1.1.2 Алюминий и его сплавы ………………………………………………………………….. 18

1.1.3 Цирконий…………………………………………………………………………………………. 19

1.1.4 Магний…………………………………………………………………………………………….. 20

1.1.5 Материалы матрицы на основе оксидов ……………………………………………. 21

1.1.6 Материалы матрицы на основе нитридов………………………………………….. 23

1.1.7 Материалы матрицы на основе карбидов ………………………………………….. 25

1.2 Оксид плутония и смешанное уран-плутониевое оксидное топливо …….. 26

1.2.1 Получение смешанного оксидного топлива ………………………………………. 28

1.2.2 Изготовление таблеток …………………………………………………………………….. 28

1.2.3 Поведение PuO2 и PuO2 – UO2 под облучением…………………………………. 32

1.2.4 Применение PuO2 и (U,Pu) O2 в ядерных реакторах ………………………….. 34

2 Расчетная часть ……………………………………………………………………………………… 36

2.1 Расчет показателей горючести водно-органических нитратных растворов
и определение оптимальных составов. ……………………………………………………… 36

2.2 Термодинамическое моделирование процесса плазмохимической
переработки растворов ВОНР …………………………………………………………………… 39

3 Экспериментальная часть ………………………………………………………………………. 42
3.1 Лабораторный стенд для проведения исследований …………………………….. 42

3.2 Определение расхода плазмообразующего газа через разрядную камеру
ВЧФ-плазмотрона ……………………………………………………………………………………. 43

3.3 Расчет расхода газа через реактор ……………………………………………………….. 46

3.4 Расчет основных технологических параметров установки …………………… 47

3.5 Плазмохимическая переработка модельных растворов ………………………… 48

3.6 Анализ полученных результатов …………………………………………………………. 49

3.7 Выводы ………………………………………………………………………………………………. 57

3.8 Заключение ………………………………………………………………………………………… 58

4 Социальная ответственность …………………………………………………………………. 59

4.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ……… 59

4.1.1 Специальные (характерные для рабочей зоны исследователя) правовые
нормы трудового законодательства ………………………………………………………….. 59

4.1.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны
исследователя ………………………………………………………………………………………….. 61

4.2 Производственная безопасность………………………………………………………….. 62

4.2.1 Анализ вредных и опасных факторов ……………………………………………….. 62

4.2.2.1 Отклонение показателей микроклимата …………………………………………. 64

4.2.2.2 Недостаточная освещенность рабочей зоны …………………………………… 65

4.2.2.3 Повышенный уровень шума ………………………………………………………….. 65

4.2.2.4 Повышенный уровень электромагнитного излучения …………………….. 66

4.2.2.5 Психофизиологические факторы …………………………………………………… 66

4.2.2.6 Поражение электрическим током …………………………………………………… 67

4.2.2.7 Пожаробезопасность на рабочем месте ………………………………………….. 68
4.2.3 Обоснование мероприятий по защите исследователя от действия
опасных и вредных факторов ……………………………………………………………………. 69

4.2.3.1 Требования к помещениям для работы с ПЭВМ …………………………….. 69

4.2.3.2 Микроклимат ………………………………………………………………………………… 69

4.2.3.3 Недостаточная освещенность рабочей зоны …………………………………… 69

4.2.3.4 Повышенный уровень шума ………………………………………………………….. 70

4.2.3.5 Электромагнитные излучения (ЭМИ)…………………………………………….. 70

4.2.3.6 Психофизиологические факторы …………………………………………………… 70

4.2.3.7 Поражение электрическим током …………………………………………………… 71

4.2.3.8 Пожаробезопасность на рабочем месте ………………………………………….. 72

4.3 Экологическая безопасность ……………………………………………………………….. 72

4.3.1 Анализ возможного влияния объекта исследования на окружающую
среду ……………………………………………………………………………………………………….. 72

4.3.2 Анализ влияния процесса исследования на окружающую среду ……….. 72

4.3.3 Обоснование мероприятий по защите окружающей среды ……………….. 73

4.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………….. 73

4.4.1 Анализ вероятных ЧС, которые могут возникнуть на рабочем месте при
проведении исследований ………………………………………………………………………… 74

4.4.2 Обоснование мероприятий по предотвращению ЧС и разработка
порядка действия в случае возникновения ЧС ………………………………………….. 74

5 Финансовый Менеджмент, Ресурсоэффективность и Ресурсосбережение . 76

5.1 Потенциальные потребители результатов исследования ……………………… 76

5.2 Анализ конкурентных технических решений ………………………………………. 77

5.3 SWOT-анализ ……………………………………………………………………………………… 78

5.4 Планирование научно-исследовательских работ………………………………….. 80
5.4.1 Структура работ в рамках научного исследования ……………………………. 80

5.4.2 Определение трудоемкости выполнения работ …………………………………. 80

5.4.3 Разработка графика проведения научного исследования …………………… 81

5.4.4 Бюджет научно-технического исследования …………………………………….. 83

5.4.5 Расчет материальных затрат НТИ …………………………………………………….. 84

5.4.6 Амортизация оборудования ……………………………………………………………… 84

5.4.7 Основная заработная плата исполнителей темы………………………………… 85

5.4.8 Дополнительная заработная плата ……………………………………………………. 86

5.4.9 Отчисления во внебюджетные фонды ………………………………………………. 87

5.5 Накладные расходы…………………………………………………………………………….. 87

5.6 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта …… 88

5.7 Определение ресурсоэффективности исследования …………………………….. 89

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ……………………………………. 92

ПРИЛОЖЕНИЕА …………………………………………………………………………………….. 95

ПРИЛОЖЕНИЕ Б …………………………………………………………………………………… 107

ПРИЛОЖЕНИЕ В ………………………………………………………………………………….. 108

ПРИЛОЖЕНИЕ Г …………………………………………………………………………………… 109

ПРИЛОЖЕНИЕ Д ………………………………………………………………………………….. 110

ПРИЛОЖЕНИЕ Е…………………………………………………………………………………… 111