О плазменной переработке отработавшего ядерного топлива

XXXV Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и УТС, 11 – 15 февраля 2008 г.
О ПЛАЗМЕННОЙ ПЕРЕРАБОТКЕ ОТРАБОТАВШЕГО ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА ПРИ
ДВУХЧАСТОТНОМ ИЦР НАГРЕВЕ
А.В. Тимофеев
РНЦ «Курчатовский институт», ИЯС, Москва, Россия, avtim@nfi.kiae.ru
Целью переработки ядерного топлива (ЯТ) является выделение ядерной золы (ЯЗ) продуктов распада ядер топлива. Для этого в плазменном методе, рассматривавшемся в [1 4], ионы ЯЗ нагреваются ИЦР методом в неоднородном магнитном поле. Увеличение
ларморовского радиуса ионов в процессе ИЦР нагрева позволяет отделить нагретые ионы ЯЗ
от ионов ЯТ, остающихся холодными. Неоднородность магнитного поля должна быть такой,
чтобы обеспечить выполнение условия ИЦР для всех ионов ЯЗ и не допустить этого для
ионов ЯТ. При одночастотном ИЦР нагреве неизбежно должны нагреваться и двухзарядные
ионы ЯТ, которые, по-видимому, будут присутствовать в плазме.
Особенностью распада ЯТ под действием нейтронов является крайне малая вероятность
распада на равные части с A1  A0 / 2 , где A0 ( A1 ) - атомное число топлива (золы). Поскольку
отсутствует необходимость выделения ионов с A  A1 , в [4] было предложено нагревать
ионы с A  A1 и A  A1 двумя различными частотами при соответствующим образом
подобранной неоднородности магнитного поля. Помимо исключения из процесса нагрева
как однозарядных, так и двухзарядных ионов ЯТ такой способ ИЦР нагрева из-за меньшей
неоднородности магнитного поля имеет и другие преимущества: нагрев становится более
эффективным, при прохождении ионами системы ИЦР нагрева меньшая часть их
поперечной энергии переходит в продольную. Последнее облегчает выделение нагретых
ионов ЯЗ в сепараторе с криволинейным магнитным полем. Расчеты, проведенные в
настоящей работе, подтверждают эти положения.
Литература
[1]. Смирнов В.П., .Жильцов В.А., Морозов А.И. и др. //IX Всероссийская (международная)
конференция «Физико-химические процессы при селекции атомов и молекул»,
Звенигород, 4-8 окт. 2004г. Сборник докладов. С.7.
[2]. Жильцов В.А., Кудрявцев Е.Г., Кулыгин В.М. и др. //Атомная энергия. 2006. Т.101.
С.302.
[3]. Тимофеев А.В. // Физика плазмы. 2000. Т.26. С.667.
[4]. Тимофеев А.В. // Физика плазмы. 2007. Т.24.№11.
1