alternativeАльтернативная энергетика и экология (ISJAEE)Alternative Energy and Ecology (ISJAEE)1608-8298Международный издательский дом научной периодики "Спейс10.15518/isjaee.2015.23.002alternative-279Research ArticleНЕВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКАNONRENEWABLE ENERGYВЛИЯНИЕ ГАЗОДИНАМИКИ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ПОТОКА НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПЕРЕРАБОТКИ ЯДЕРНОГО ГРАФИТАINFLUENCE OF GAS DYNAMICS OF HIGH TEMPERATURE FLOW ON THE TREATMENT EFFICIENCY OF NUCLEAR GRAPHITEБеспалаЕ. В.BespalaE. V.

аспирант, Национальный исследовательский Томский политехнический университет.

postgraduate, National Research Tomsk Polytechnic University.

bespala_evgeny@mail.ruПавлюкА. О.PavliukA. O.

канд. физ.-мат. наук, начальник лаборатории, Национальный исследовательский Томский политехнический университет.

PhD (physics and mathematics), the head of laboratory, National Research Tomsk Polytechnic University.

КотляревскийС. Г.KotlyarevskiyS. G.

инженер, Национальный исследовательский Томский политехнический университет.

engineer, National Research Tomsk Polytechnic University.

Национальный исследовательский Томский политехнический университет 634050, Томск, пр. Ленина, 30РоссияNational Research Tomsk Polytechnic University 30 Lenin ave., Tomsk, 634050, RussiaRussian FederationАО «Опытно-демонстрационный центр вывода из эксплуатации уран-графитовых ядерных реакторов» 636000, Северск, Томская обл., ул. Автодорога, д. 13РоссияJSC «Pilot and Demonstration Center for Uranium-Graphite Nuclear Reactor Decommissioning» 13 Avtodoroga str., Seversk, Tomsk reg., 636000, RussiaRussian Federation2015240420160231925Copyright © Международный издательский дом научной периодики "Спейс, 20162016Международный издательский дом научной периодики "СпейсМеждународный издательский дом научной периодики "Спейсhttps://www.isjaee.com/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.isjaee.com/jour/article/view/279

В работе рассмотрена проблема накопления и переработки в низкотемпературной плазме облученного ядерного графита уран-графитовых реакторов. Показано, что на степень извлечения радиоактивного углерода влияет, как минимум, три процесса: термодиффузия, бародиффузия, спиновая сепарация. Объяснена причина снижения изотопного эффекта вследствие окисления дисперсной фазы на стенках плазмохимического реактора. Предложен способ локализации высокотемпературного потока и снижения эффекта обратной диффузии. 

The problem of accumulation and treatment of irradiated nuclear graphite of uranium-graphite reactors in the low-temperature plasma was considered in the work. It is shown that the degree of extraction of radioactive carbon affects at least three processes: thermal diffusion, barodiffusion, spin separation. The reason for reducing the isotope effect due to oxidation of the dispersed phase on the walls of plasma chemical reactor was explained. The method of localization of high-flow and reduce the effect of the reverse diffusion were proposed. 

низкотемпературная плазматермодиффузиябародиффузияспиновая сепарациялокализация высокотемпературного потокаlow-temperature plasmathermal diffusionbarodiffusionspin separationlocalization of high-fluxReferencesЛинге И.И., Савкин М.Н., Абалкин И.Л. и др. Развитие подходов к обоснованию отнесения РАО к особым РАО. Предпринт ИБРАЭ № IBRAE-2014-04. М.: ИБРАЭ РАН, 2014.Linge I.I., Savkin M.N., Abalkin I.L. et al. Razvitie podhodov k obosnovaniû otneseniâ RAO k osobym RAO. Predprint IBRAÈ no. IBRAE-2014-04. Moscow: IBRAÈ RAN Publ., 2014 (in Russ.).Izmestiev A., Pavliuk A., Kotlyarevsky S. Application of void-free filling technology for additional safety barriers creation during uranium-graphite reactors decommissioning // Advanced Materials Research. 2015. Vol. 1084. P. 613–619.Izmestiev A., Pavliuk A., Kotlyarevsky S. Application of void-free filling technology for additional safety barriers creation during uranium-graphite reactors decommissioning. Advanced Materials Research, 2015, vol. 1084, pp. 613–619 (in Eng.).Виргильев Ю.С., Балдин В.Д. Утилизация графита из блоков кладки отработавших уран-графитовых реакторов // Перспективные материалы. 2000. № 2. C. 41–45.Virgilʹev Yu.S., Baldin V.D. Utilizaciâ grafita iz blokov kladki otrabotavših uran-grafitovyh reaktorov. Perspektivnye materialy, 2000, no. 2, pp. 41–45 (in Russ.).Головачев М.Г., Лисовских В.Г. Аспекты экологически приемлемой технологии переработки графитовых радиоактивных отходов // Проблемы радиоэкологии и пограничных дисциплин. 2010. Вып. 14. С. 314–326.Golovachev M.G., Lisovskih V.G. Aspekty èkologičeski priemlemoj tehnologii pererabotki grafi-tovyh radioaktivnyh othodov. Problemy radioèkologii i pograničnyh disciplin, 2010, iss. 14, pp. 314–326 (in Russ.).А. с. 2546981 РФ МПК G 21 F9/99. Способ обработки облученного реакторного графита / Роменков А.А., Туктаров М.А., Карлина О.А., Юрченко А.Ю. // Изобретения. 2015.Romenkov A.A., Tuktarov M.A., Karlina O.A., Yurchenko A.Yu. Sposob obrabotki oblučennogo reaktornogo grafita. A.s. 2546981 RF MPK G 21 F9/99. Izobreteniâ, 2015 (in Russ.).Myshkin V.F., Khan V.A., Plekhanov V.G., Izhoykin D.A., Bespala E.V. Spin isotope separation under incomplete carbon oxidation in a low-temperature plasma in an external magnetic field // Russian Physics Journal. 2015. Vol. 57, No. 10. P. 1442–1448.Myshkin V.F., Khan V.A., Plekhanov V.G., Izhoykin D.A., Bespala E.V. Spin isotope sepa-ration under incomplete carbon oxidation in a low-temperature plasma in an external magnetic field. Russian Physics Journal, 2015, vol. 57, no. 10, pp. 1442–1448 (in Eng.).Shinsuke Mori, Hiroshi Akatsuka, Masaaki Suzuki. Numerical Analysis of Carbon Isotope Separation by Plasma Chemical Reactions in Carbon Monoxide Glow Discharge // Journal of Nuclear Science and Technology. 2002. Vol. 39, No. 6. P. 637–646.Shinsuke Mori, Hiroshi Akatsuka, Masaaki Suzuki. Numerical Analysis of Carbon Isotope Separation by Plasma Chemical Reactions in Carbon Monoxide Glow Discharge. Journal of Nuclear Science and Technology, 2002, vol. 39, no. 6, pp. 637–646 (in Eng.).Myshkin V.F., Khan V.A., Izhoykin D.A., Ushakov I.A. Isotope effects of plasma chemical carbon oxidation in a magnetic field // Natural Science. 2013. Vol. 5, No. 1. P. 57–61.Myshkin V.F., Khan V.A., Izhoykin D.A., Ushakov I.A. Isotope effects of plasma chemical carbon oxidation in a magnetic field. Natural Science, 2013, vol. 5, no. 1, pp. 57–61 (in Eng.).Розен А.М. Теория разделения изотопов в колоннах. М.: Атомиздат, 1960.Rozen A.M. Teoriâ razdeleniâ izotopov v kolonnah. Moscow: Atomizdat Publ., 1960.Тихомиров И.А., Ткаченко А.Г., Корючкин А.В. Аэродинамика в ВЧ плазмотроне при обычных и пониженных давлениях. Тр. IX Всесоюзной конференции по динамике разреженных газов. Свердловск. 1987. Ч. 1. С. 94.Tihomirov I.A., Tkachenko A.G., Koryuchkin A.V. Aèrodinamika v VČ plazmotrone pri obyčnyh i ponižennyh davleniâh. Tr. IX Vsesoûznoj konferencii po dinamike razrežennyh gazov, Sverdlovsk, 1987, part. 1, pp. 94 (in Russ.).Баранов В.Ю. и др. Изотопы: свойства, получение, применение. В 2 т. Т. 1. М.: ФИЗМАТЛИТ. 2005.Baranov V.Yu. et al. Izotopy: svojstva, polučenie, primenenie, 2 volumes, vol. 1. 2005, Moscow: FIZ-MATLIT Publ. (in Russ.).Матвеев А.Н. Молекулярная физика: учебн. пособие для вузов. М.: Высшая школа. 1981.Matveev A.N. Molekulârnaâ fizika: učebn. posobie dlâ vuzov. Moscow: Vysšaâ škola Publ., 1981 (in Russ.).Мышкин В.Ф., Хан В.А., Плеханов В.Г., Ижойкин Д.А, Беспала Е.В. Спиновая сепарация изотопов при неполном окислении углерода в низкотемпературной плазме во внешнем магнитном поле // Известия высших учебных заведений. Физика. 2014. Т. 57, № 10. С. 127–132.Myshkin V.F., Han V.A., Plehanov V.G., Izhojkin D.A, Bespala E.V. Spinovaâ separaciâ izotopov pri nepolnom okislenii ugleroda v nizkotemperaturnoj plazme vo vnešnem magnitnom pole. Izvestiâ vysših učebnyh zavedenij. Fizika, 2014, vol. 57, no. 10, pp. 127–132 (in Russ.).Myshkin V.F., Izhoykin D.A., Ushakov I.A., Shvetsov V.F. Physical and Chemical Processes Re- search of Isotope Separation in Plasma under Magnetic Field // Adv. Mater. Res. 2014. No. 880. P. 128–133.Myshkin V.F., Izhoykin D.A., Ushakov I.A., Shvetsov V.F. Physical and Chemical Processes Re-search of Isotope Separation in Plasma under Magnetic Field. Adv. Mater. Res., 2014, no. 880, pp. 128–133 (in Eng.).Беспала Е.В., Давыдов Е.Ю. Моделирование газовых потоков при плазменной сепарации изотопов углерода в магнитном поле. Сборник научных трудов IV Международной научно-технической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Высокие технологии в современной науке и технике»; Томский политехнический университет. Томск: Изд-во Томского политехнического университета. 2015. С. 34–38.Bespala E.V., Davydov E.Yu. Modelirovanie gazovyh potokov pri plazmennoj separacii izotopov ugleroda v magnitnom pole. Sbornik naučnyh trudov IV Meždunarodnoj naučno-tehničeskoj konferencii molodyh učenyh, aspirantov i studentov «Vysokie tehnologii v sovremennoj nauke i tehnike»; Tomskij politehničeskij universitet. Tomsk: Izd-vo Tomskogo politehničeskogo universiteta, 2015, pp. 34–38 (in Russ.).Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика: Учеб. пособ.: Для вузов. В 10 т. Т. VI. Гидродинамика. 5-е изд., стереот. М.: ФИЗМАТЛИТ. 2001.Landau L.D., Lifshic E.M. Teoretičeskaâ fizika: Učeb. posob.: Dlâ vuzov., 10 volumes, vol. VI. Gidrodinamika. Moscow: FIZMATLIT Publ., 2001 (in Russ.).Глумов Д.Н., Стрекалов А.М. Способ расчета динамической вязкости газов в широком диапазоне давлений [Электронный ресурс] // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». 2011. № 1. С. 194–209.Glumov D.N., Strekalov A.M. Sposob rasčeta dinamičeskoj vâzkosti gazov v širokom diapazone davlenij [Èlektronnyj resurs]. Èlektronnyj naučnyj žurnal «Neftegazovoe delo», 2011, no. 1, pp. 194–209 (in Russ.).Тихомиров И.А. и др. Гидродинамика и теплофизика плазменных потоков высокочастотного факельного разряда // Аппаратура и методика исследования ВЧ разрядов. Материалы семинара ВДНХ. Томск. 1976. С. 17–22.Tihomirov I.A. et al. Gidrodinamika i teplofizika plazmennyh potokov vysokočastotnogo fakelʹnogo razrâda. Apparatura i metodika issledovaniâ VČ razrâdov. Materialy seminara VDNH, Tomsk, 1976, pp. 17–22 (in Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.