Регистрация / Вход
Прислать материал

Исследование и разработка импульсных нейтронных генераторов для реализации технологий атомной энергетики, безопасного обращения с радиоактивными отходами и отработавшим ядерным топливом.

Докладчик: Замена на Захаров Андрей Михайлович

Должность: доцент НИЯУ МИФИ, к.ф.-м.н.

Цель проекта:
Задачи исследований структурированы в проекте по следующим направлениям: выявление режимов работы ВНТ и ГНТ в составе ИНГ, реализующие максимальные рабочие характеристики, исследования новых конструкций узлов и элементов ВНТ и ГНТ в составе ИНГ с целью получения высокоэффективных нейтронных генераторов, исследование ИНГ, отличающихся новыми подхода-ми к генерации нейтронных потоков, в том числе, работающих на новых принципах, исследование новых конфигураций твёрдых мишеней для генерации нейтронных потоков, отличающихся стабильностью и долговечностью работы. Целью проекта является теоретическое и экспериментальное исследование физических процессов в ИНГ, поиск эффективных режимов работы, разработка их перспективных конструкций, в том числе на новых физических принципах для использования в технологиях атомной энергетики.

Основные планируемые результаты проекта:
Разработка исходных данных для анализа наработки плазменных продуктов в ИИ ВНТ их
распространения и наработка нейтронов позволит определить режимы работы ИИ ВНТ, отличающиеся
большим ресурсом работы и энергоэффективностью. Результаты теоретических и особенно
полномасштабных исследований этих режимов дадут возможность разработать цепь импульсного
электропитания ИИ ВНТ и реализовать их на действующих установках.
- Результаты анализа токовой динамики а ускорительном промежутке ВНТ и выбор его конфигурации
позволят весьма существенно сократить потери дейтронов, тем самым резко увеличить
энергоэффективность ВНТ. Результаты анализа оседания электронной компоненты на мишень позволят
увеличить ее рабочий ресурс.
- Исследование режимов работы ИНГ на основе лазерного диода с магнитной изоляцией электронов в
ускоряющем зазоре позволит разработать конструкцию малогабаритного устройства с возможностью
реализации в ВНТ.
стабильности работы и ресурса мишени позволит определить требования к материалам для изготовления
слоя-аккумулятора внедрённых ионов и поверхностного барьерного слоя, уточнить параметры
необходимого специализированного экспериментального оборудования, откорректировать программу
дальнейшей работы.
- Создание специального экспериментального оборудования и проведение экспериментов по тестированию
кандидатных материалов в условиях имитирующих условия работы мишени ВНТ позволит отобрать
материалы для поверхностного диффузионного барьера и слоя-аккумулятора внедрённых атомов. Этот
этап работы позволит приступить непосредственно к изготовлению многослойной мишени.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Результаты ПИ будут использованы для проведения опытно-конструкторских и опытно-технологических работ, направленных на создание импульсных нейтронных генераторов с повышенными рабочими характеристиками по ресурсу работы, величине рабочих температур, энергоэффективности, стабильности работы, нацеленных на применение в различных задачах и технологиях атомной энергетики, безопасного обращения с радиоактивными отходами и отработавшим ядерным топливом. Учитывая планы госкорпорации РОСАТОМ, а также планы зарубежных производителей продукции атомной энергетики можно с уверенностью говорить о большой востребованности исследуемой в ПНИ аппаратуры, весьма масштабном и долгосрочном ее применении. Учитывая также большую потребность ИНГ практически с теми же параметрами в смежных областях атомной энергетики, таких как каротаж урановых скважин, досмотровых систем на предмет выявления ядерных материалов, нейтронной радиографии и томографии можно также утверждать о богатых возможностях коммерциализации продуктов разработки ПНИ.

Текущие результаты проекта:
Объектом исследования является лазерный диод с магнитной изоляцией ‒ малогабаритный вакуумный ионный диод с лазерно-плазменным источником легких ионов (в частности ионов дейтерия) и магнитной системой для создания поля, запирающего электронный ток.
Экспериментально может быть достигнут ток ускоренных дейтронов 120 А при плотности тока 12 А/см2 в импульсах длительностью ~ 250 нс. Такой результат позволяет создавать ВНТ с высоким выходом в импульсе на D+D и D+T реакциях, в том числе ВНТ с набивными нейтронообразующими мишенями повышенного ресурса.
Использование теоретических оценок и экспериментальных работ по генерации дугового разряда и эрозии материалов электродов вакуумной нейтронной трубки даст возможность построить систему исходных данных (коэффициента электропереноса, вольт-амперной характеристики дуги, концентрации дейтерия и циркония в дуге) для её физической модели.
Сравнение характеристик ВНТ (токи и напряжение в контурах разрядных цепей, скорость разлёта продуктов дугового разряда, вход нейтронного потока из мишени), полученные с помощью модернизированной модели с экспериментальными данными продемонстрировало адеватность физической модели ВНТ.
В рамках глубокой модернизации экспериментального оборудования была проведена реконструкция одного из центральных его составляющих - вакуумной системы вторично-ионного масспектрометра МИ-1201. В результате проведения модернизации удастся устранить паразитный сигнал от паров масла
Исследование режимов работы ИНГ на основе лазерного диода с магнитной изоляцией электронов в
ускоряющем зазоре позволит разработать конструкцию малогабаритного устройства с возможностью
реализации в ВНТ
Моделирование многослойной мишени, обеспечивающей значительное увеличение термостойкости,
стабильности работы и ресурса мишени позволит определить требования к материалам для изготовления
слоя-аккумулятора внедрённых ионов и поверхностного барьерного слоя, уточнить параметры
необходимого специализированного экспериментального оборудования, откорректировать программу
дальнейшей работы.