| Предисловие | 17 |
| |
| Г л а в а 1. Новые направления развития ядерного топливного цикла | 22 |
| |
| 1.1. Введение | 22 |
| 1.2. Междисциплинарность | 22 |
| 1.3. Культура безопасности | 23 |
| 1.4. Новые технологии | 23 |
 1.4.1. Исследование воздействия на биосферу (23). 1.4.2. Защита |
| окружающей среды (24). 1.4.3. Манипуляторы (24). |
| 1.4.4. Ультразвуковые испытания (24). 1.4.5. Liga-технология (25). |
| 1.4.6. Применения в медицине (25). 1.4.7. Сверхпроводящие |
| материалы (25). 1.4.8. Высокотемпературные металлические, |
| керамические и композиционные материалы (26). 1.4.9. Другие |
| примеры применения ядерной техники и технологии (26). |
| 1.4.10. Новые применения ядерной техники в управляемом |
| термоядерном синтезе (27). 1.4.11. Развитие технологии получения |
| и регенерации ядерного топливного цикла (27). |
| 1.5. Роль ядерной энергетики в мировом энергообеспечении | 28 |
| 1.6. Структура и стоимость ядерного топливного цикла | 32 |
| 1.7. Перспективные направления развития ядерного топливного цикла, |
| основанные на применении электротехнологии | 36 |
| 1.7.1. Сорбционный, экстракционный и ректификационный аффинаж |
| в технологии получения ядерных материалов (37). 1.7.2. Применение |
| плазмы в химико-металлургических процессах (38). |
| |
Г л а в а 2. Общий анализ плазменной техники для
химико-технологических и металлургических приложений | 43 |
| |
| 2.1. Краткий причинно-исторический очерк развития плазмотронной |
| техники | 43 |
| 2.2. Схемы электропитания дуговых плазмотронов на постоянном токе | 45 |
| 2.3. Схема электропитания дуговых плазмотронов на переменном токе | 47 |
| 2.4. Электродуговые плазмотроны на постоянном токе |
| для химико-металлургических приложений | 48 |
| 2.4.1. Плазмотроны с самоустанавливающейся длиной дуги (49). |
| 2.4.2. Плазмотроны с фиксированной длиной дуги (51). |
| 2.5. Обобщённые уравнения для расчёта параметров электродуговых |
| плазмотронов | 55 |
| 2.5.1. Вольт-амперная характеристика электрической дуги (55). |
| 2.5.2. Тепловой КПД плазмотрона (55). 2.5.3. Вольт-амперные |
| характеристики электрической дуги в воздухе для однокамерного |
| плазмотрона (55). 2.5.4. Вольт-амперная характеристика |
| электрической дуги в воздухе для двухкамерного плазмотрона (56). |
| 2.5.5. Вольт-амперная характеристика электрической дуги для |
| однокамерного плазмотрона (57). 2.5.6. Данные по тепловому КПД |
| плазмотрона (57). |
| 2.6. Мощные электродуговые плазмотроны постоянного тока с полыми |
| трубчатыми электродами, нашедшие промышленное применение | 58 |
| 2.6.1. Плазмотрон фирмы Хюльс (Huls) (58). 2.6.2. Плазмотрон |
| фирмы Юнион Карбайд (Union Carbide) (59). 2.6.3. Плазмотрон |
| прямого действия фирмы Юнион Карбайд (Union Carbide) (59). |
| 2.6.4. Плазмотрон фирмы Вестингауз (Westinghouse) (59). |
| 2.6.5. Плазмотрон фирмы Тиоксайд (Tioxide) (60). |
| 2.6.6. Плазмотроны фирмы Плазма Енерджи Корпорейшн (Plasma |
| Energy Corporation) (61). 2.6.7. Плазмотроны фирмы Эрспейсиаль |
| (Aerospatiale) (62). 2.6.8. Плазмотрон фирмы СКФ (5КР) (62). |
| 2.7. Мощные электродуговые плазмотроны постоянного тока |
| со стержневым катодом и коаксиальным анодом, нашедшие |
| промышленное применение | 63 |
| 2.7.1. Плазмотрон фирмы Даидо (Daido) (63). 2.7.2. Плазмотрон |
| фирмы Вест Альпин (Voest Alpine) (63). 2.7.3. Плазмотрон фирмы |
| Тетроникс (Tetronics) (64). 2.7.4. Плазмотрон фирмы Крупп |
| (Krupp) (64). 2.7.5. Плазмотрон фирмы Айонарк (Ionarc) (65). |
| 2.8. Источники электропитания дуговых плазмотронов | 65 |
| 2.9. Проблемы износа электродов дуговых плазмотронов | 71 |
| 2.9.1. Износ катодов плазмотронов с торцевым внутренним катодом |
| и медным цилиндрическим анодом (72). 2.9.2. Испарение |
| и химический унос материала катода (74). 2.9.3. Внутренние |
| процессы в теле электрода (76). 2.9.4. Эрозия медного |
| цилиндрического катода электродугового плазмотрона (78). |
| 2.9.5. Износ анодов электродуговых плазмотронов (79). |
| 2.9.6. Термохимические катоды (79). |
| 2.10. Практические результаты по эрозии электродов электродуговых |
| плазмотронов и мероприятия по повышению ресурса электродов | 80 |
| 2.10.1. Ресурс работы вольфрамового катода и медного анода |
| в воздушной плазме (80). 2.10.2. Качество материалов, получаемых |
| на пилотных плазменных установках, по примесям из электродов |
| (83). 2.10.3. Электродуговые плазмотроны с катодом, заменяемым |
| в процессе работы (без остановки плазмотрона) (84). |
| 2.10.4. Расщепление единого сильноточного столба дуги |
| на несколько отдельных каналов с самостоятельными приэлектродными |
| участками (85). 2.10.5. Регенерируемые катоды электродуговых |
| плазмотронов (88). 2.10.6. Материаловедческий подход к решению |
| проблемы повышения ресурса работы анодов электродуговых |
| плазмотронов (90). |
| 2.11. Частотные плазмотроны | 91 |
| 2.12. Оптические разряды (k ≪ 1) | 93 |
| 2.13. Сверхвысокочастотные (микроволновые) разряды | 96 |
| 2.13.1. Конфигурации микроволновых реакторов для |
| химико-технологических приложений (97). |
| 2.13.2. Цельнометаллический микроволновый плазмотрон (102). |
| 2.13.3. Другие подходы к созданию цельнометаллического |
| микроволнового плазмотрона (105). 2.13.4. Некоторые особенности |
| системы «микроволновый генератор — микроволновый плазмотрон» |
| (107). |
| 2.14. Ультракоротковолновые разряды | 108 |
| 2.15. Высокочастотные ёмкостные разряды и плазмотроны | 109 |
| 2.16. Высокочастотные индукционные плазмотроны | 110 |
| 2.16.1. Высокочастотные индукционные плазмотроны, изготовленные |
| из диэлектрических материалов (112). 2.16.2. Комбинированные |
| металлодиэлектрические плазмотроны (116). 2.16.3. Некоторые |
| параметры колебательного контура высокочастотного генератора, |
| имеющие принципиальное значение для практической реализации |
| (124). |
| 2.17. Общий анализ состояния плазменной техники для промышленных |
| применений в химической технологии, металлургии и технологии |
| обработки материалов | 127 |
| |
Г л а в а 3. Плазменная техника и технология в процессах вскрытия
руд и рудных концентратов | 130 |
| |
| 3.1. Введение | 130 |
| 3.2. Плазменная технология переработки цирконийсодержащих минералов | 132 |
| 3.3. Плазменно-фторидная технология переработки цирконийсодержащих |
| минералов | 138 |
| 3.3.1. Фторидно-сублимационная технология очистки циркония |
| от примесей (143). 3.3.2. Конденсационная очистка кремния |
| от примесей (144). 3.3.3. Проблема отходов плазменно-фторидной |
| технологии комплексной переработки циркона (144). 3.4. Применение |
| плазменной технологии для извлечения никеля и других металлов |
| из серпентина | 144 |
| 3.5. Плазменный процесс выделения дисперсных порошков вольфрама |
| и молибдена из аммонийных солей вольфрамовой и молибденовой |
| кислот | 146 |
| 3.6. Другие плазменные процессы вскрытия рудного сырья с получением |
| металлов и оксидов металлов | 148 |
| 3.6.1. Получение оксида марганца из минерала родонита (148). |
| 3.6.2. Плазменное вскрытие ильменитового концентрата (149). |
| 3.6.3. Получение металлов при плазменном разложении сульфидного |
| сырья (149). |
| 3.7. Общий анализ уровня техники и технологии в области плазменного |
| вскрытия рудных минералов и концентратов | 151 |
| 3.7.1. Мощный электродуговой плазмотрон ЭДН-ВС с графитовыми |
| электродами (152). 3.7.2. Электродуговые плазмотроны Института |
| теплофизики СО РАН с торцевым вольфрамовым катодом и медным |
| анодом мощностью до 1 МВт (153). 3.7.3. Мощные электродуговые |
| плазмотроны с цилиндрическими электродами (159). |
| 3.8. Возможные применения плазменной техники в технологии вскрытия |
| ториевых руд | 159 |
| 3.9. Нестандартные применения высокотемпературной обработки руд |
| и рудных концентратов | 161 |
| |
Г л а в а 4. Плазменная технология получения оксидов природного
и регенерированного урана из растворов, реэкстрактов и расплавов
гидратированных солей | 162 |
| |
| 4.1. Принципы процесса | 162 |
| 4.2. Схема плазменного процесса разложения нитратных растворов |
| урана на оксиды урана и азотную кислоту | 164 |
| 4.3. Математическое моделирование процесса разложения |
| дезинтегрированного раствора нитрата уранила в воздушной плазме | 167 |
| 4.3.1. Уравнение движения конденсированной фазы (169). |
| 4.3.2. Уравнение нагрева капель раствора и испарения растворителя |
| (170). 4.3.3. Уравнение изменения температуры солевого остатка |
| в процессе его термического разложения (172). 4.3.4. Уравнение |
| баланса массы для двухфазного потока (172). 4.3.5. Уравнение |
| сохранения импульса и энергии для двухфазного потока (173). |
| 4.4. Результаты расчёта процесса, проверка на соответствие |
| экспериментальным данным | 174 |
| 4.5. Некоторые вопросы тепло-, массообмена и кинетики химических |
| реакций при взаимодействии химически активных систем с потоками |
| плазмы | 179 |
| 4.6. Разложение полидисперсно распыленных нитратных растворов |
| металлов в потоке плазмы | 189 |
| 4.7. Разработка плазменного процесса получения оксидов |
| регенерированного урана | 195 |
| 4.8. Плазменный процесс разложения растворов уранилнитрата на оксиды |
| урана и раствор азотной кислоты | 198 |
| 4.8.1. Плазменный реактор (200). 4.8.2. Система подачи |
| и распыления раствора (202). 4.8.3. Система газоснабжения (203). |
| 4.8.4. Системы разгрузки реактора, пылеулавливания и очистки |
| газового выхлопа от оксидов урана (203). 4.8.5. Прочие элементы |
| пилотного завода (203). |
| 4.9. Описание работы плазменной установки для переработки растворов; |
| результаты экспериментов и испытаний | 204 |
| 4.10. Разработка и проектирование крупномасштабного плазменного |
| оборудования для получения оксидов регенерированного урана |
| из уранилнитратных реэкстрактов для производства гексафторида |
| урана | 207 |
| 4.11. Технико-экономическое сравнение процессов плазменного |
| и гидрохимического получения оксидов урана | 212 |
| 4.12. Производство оксидов урана для изготовления сердечников ТВЭЛ |
| плазменным разложением нитратных реэкстрактов регенерированного |
| урана | 215 |
| 4.13. Поведение примесей, содержащихся в плаве гексагидрата нитрата |
| уранила, полученном из реэкстрактов регенерированного урана, |
| в процессе плазменной денитрации | 220 |
| 4.13.1. Некоторые замечания по технологии производства дисперсных |
| оксидов керамического сорта плазменной денитрацией плава |
| гексагидрата уранилнитрата регенерированного урана (220). |
| 4.13.2. Общая характеристика сырья (222). 4.13.3. Априорный |
| анализ распределения примесей, сопутствующих урану в плаве |
| ГГНУ, при плазменном разложении (226). 4.13.4. Экспериментальное |
| исследование поведения продуктов деления урана при плазменной |
| денитрации растворов уранилнитрата (228). |
| 4.14. Неурановые крупномасштабные применения плазменной технологии |
| для получения оксидных материалов из нитратных растворов: |
| разработка плазменного процесса получения оксида магния для |
| нанесения служебных покрытий на электротехническую сталь | 234 |
| |
Г л а в а 5. Плазменные и частотные процессы денитрации смесевых
нитратных растворов и получение оксидных композиций | 244 |
| |
| 5.1. Введение | 244 |
| 5.2. О возможности получения топливных оксидных композиций плазменным |
| разложением смесевых нитратных растворов | 246 |
| 5.3. Получение уран-хромовой оксидной композиции | 247 |
| 5.4. Микроволновая технология производства уран-плутониевых, |
| уран-ториевых и прочих оксидных композиций | 253 |
| 5.5. Микроволновая плазменная технология получения оксидного |
| смесевого U-Th- и U-Pu-топлива | 255 |
| 5.6. Неядерные применения процесса разложения смесевых нитратных |
| растворов для получения оксидных композиций, обладающих |
| высокотемпературной сверхпроводимостью | 262 |
| 5.7. Морфология частиц, полученных плазменной денитрацией нитратного |
| сырья | 268 |
| 5.7.1. Влияние температурного коэффициента растворимости соли |
| на морфологию частицы (269). 5.7.2. Влияние гидродинамики потока |
| на морфологию частиц (270). 5.7.3. Влияние химической природы |
| сырья и продуктов (оксидов) на морфологию частиц (271). |
| 5.8. Исследование кинетики химических реакций в условиях плазменного |
| нагрева | 271 |
| |
Г л а в а 6. Плазменные карботермическйе процессы и оборудование
для восстановления урана из оксидного сырья | 281 |
| |
| 6.1. Роль металлического урана в ядерном топливном цикле | 281 |
| 6.2. Термодинамика процесса карботермического восстановления урана |
| из оксидного уранового сырья | 283 |
| 6.3. Достигнутый уровень техники и технологии карботермического |
| производства урана из оксидного сырья | 288 |
| 6.3.1. Высокочастотное индукционное восстановление урана |
| из оксидов урана (290). 6.3.2. Получение металлического урана |
| в электрической дуге высокой интенсивности (294). |
| 6.4. Плазменное восстановление урана из оксидного уранового сырья |
| в плазменной шахтной печи | 295 |
| 6.4.1. Результаты крупномасштабных экспериментов |
| по плазменно-карботермическому восстановлению урана из оксидного |
| сырья (299). 6.4.2. Выбор теплоносителя для плазменного |
| карботермического процесса восстановления урана из оксидного |
| сырья (303). |
| 6.5. Рафинирование урана в электронно-плазменной печи | 306 |
| 6.5.1. Электронно-лучевые нагреватели (306). |
| 6.5.2. Электронно-плазменные печи в технологии рафинирования |
| урана и тугоплавких редких металлов (310). |
| 6.6. Современный уровень плазменной техники и технологии |
| осуществления процесса плазменно-карботермического восстановления |
| урана из оксидного сырья | 314 |
| 6.7. Уровень развития электрометаллургии основанной на применении |
| технологии «холодного тигля» | 319 |
| 6.8. Предлагаемая схема плазменного карботермического восстановления |
| природного и регенерированного урана из оксидного сырья |
| на современном уровне | 320 |
| |
Г л а в а 7. Высокочастотные индукционные процессы получения
карбидных и боридных материалов для ядерной энергетики | 323 |
| |
| 7.1. Введение | 323 |
| 7.2. Применение бескислородных керамических материалов в атомной |
| энергетике | 327 |
| 7.3. Высокочастотные газофазные процессы получения бескислородных |
| керамических материалов | 329 |
| 7.3.1. Получение карбида бора (333). 7.3.2. Получение карбида |
| кремния (335). |
| 7.4. Научно-технические принципы синтеза карбидных материалов |
| в высокочастотном электромагнитном поле | 337 |
| 7.5. Основные расчётные соотношения, описывающие высокочастотный |
| синтез | 342 |
| 7.6. Взаимодействие высокочастотного электромагнитного поля |
| с химически активной переменной по электрофизическим свойствам |
| нагрузкой | 345 |
| 7.7. Разработка принципов аппаратурного оформления процесса синтеза |
| карбидов и родственных соединений в высокочастотном |
| электромагнитном поле | 356 |
| 7.7.1. Высокочастотная индукционная установка «Плутон-2» (356). |
| 7.7.2. Разработка и создание высокочастотного источника |
| электропитания установки «Плутон-2», работающего на химически |
| активную нагрузку с переменными тепло- и электрофизическими |
| свойствами (361). 7.7.3. Разработка и испытания |
| металлодиэлектрического реактора для получения карбида бора |
| и родственных соединений в высокочастотных индукционных |
| установках «Плутон» (367). |
| 7.8. Высокочастотная индукционная установка «Плутон-3» | 372 |
| 7.9. Расчёт металлодиэлектрического реактора | 379 |
| 7.9.1. Определение геометрических размеров реактора (381). |
| 7.9.2. Определение числа секций реактора и величины межсекционных |
| зазоров (381). 7.9.3. Тепловой расчёт реактора (383). |
| 7.9.4. Электрический расчёт индукционного нагревателя (384). |
| 7.9.5. Расчёт охлаждения реактора (387). |
| 7.10. Отработка непрерывного режима процесса получения карбида бора |
| на установке «Плутон-3» | 388 |
| 7.11. Выявление параметров регулирования с целью автоматизации |
| установок «Плутон»; разработка технологической линии для |
| производства карбида бора | 391 |
| 7.11.1. Определение тепло- и электрофизических параметров |
| загрузки. Исследование переходных процессов при разогреве |
| шихты (391). 7.11.2. Выявление параметров регулирования с целью |
| оптимизации и автоматизации процесса (395). |
| 7.11.3. Автоматизированная линия производства тугоплавких |
| материалов (396). 7.11.4. Результаты конструирования и испытаний |
| металлодиэлектрического реактора (397). 7.11.5. Результаты |
| испытаний технологической линии по производству карбида |
| бора (400). 7.11.6. Результаты испытаний карбида бора, |
| полученного способом прямого индукционного нагрева шихты |
| 2B2O3 + 7C (403). |
| 7.12. Частотные процессы в технологии получения карбидов других |
| элементов, боридов и других тугоплавких соединений | 403 |
| 7.12.1. Синтез карбидов кремния, титана и других химических |
| элементов (404). 7.12.2. Синтез боридов в высокочастотном |
| электромагнитном поле (407). |
| 7.13. Заключение | 407 |
| |
Г л а в а 8. Высокочастотные и плазменные процессы в технологии
извлечения фтора из фторсодержащих природных и синтетических
минералов применительно к технологии производства гексафторида урана | 412 |
| |
| 8.1. Высокочастотный процесс выделения фтора из флюорита в виде |
| фторида водорода | 414 |
| 8.2. Анализ результатов по плазменно-дуговым карботермическим |
| процессам извлечения фтора из флюорита в виде фторидов углерода | 416 |
| 8.3. Процесс конверсии флюорита в карбид кальция и фториды углерода |
| при низкочастотном прямом индукционном нагреве шихты CaF2 + 5/2C | 421 |
| 8.4. Процесс конверсии флюорита в карбид кальция и фториды углерода |
| при высокочастотном прямом индукционном нагреве шихты CaF2 + 5/2C | 423 |
| 8.5. Плазменно-дуговой процесс конверсии флюорита в карбид кальция |
| и фториды углерода при нагреве шихты CaF2 + 5/2C | 432 |
| 8.6. Комбинированный процесс плазменно-высокочастотной конверсии |
| флюорита в карбид кальция и фториды углерода при |
| электротермической обработке шихты CaF2 + 5/2C | 435 |
| 8.7. Плазменная технология извлечения фтора из выхлопных газов |
| фтористоводородного производства | 438 |
| 8.8. Плазменно-сорбционная технология извлечения чистого кремния |
| для микроэлектронных приложений и фторида водорода |
| из синтетических фторсодержащих минералов | 445 |
| 8.8.1. Технологическая и аппаратурная схемы плазменно-сорбционной |
| конверсии фторсиликата натрия на кремний и фторид водорода (448). |
| 8.8.2. Аппаратурная схема получения гранулированного |
| поликристаллического кремния (453). 8.8.3. Нормы расхода сырья, |
| материалов и энергоресурсов из расчёта на производительность |
| завода 1000 т (Si)/г (453) |
| 8.9. Высокотемпературное оборудование для получения гексафторида |
| урана фторированием фторидного и оксидного уранового сырья | 455 |
| 8.9.1. Параметры, определяющие тепловую устойчивость пламенного |
| реактора (456). 8.9.2. Влияние диаметра пламенного реактора |
| на режим фторирования уранового сырья (456). 8.9.3. Влияние |
| температуры пламени на режим работы пламенного реактора (457). |
| 8.9.4. Влияние диаметра пламенного реактора на его тепловые |
| характеристики (459). 8.9.5. Влияние температуры стенки |
| пламенного реактора (460). 8.9.6. Влияние размеров частиц |
| уранового сырья (460). 8.9.7. Практические результаты |
| проектирования и эксплуатации различных пламенных реакторов |
| применительно к фторированию UF4 и U3O8 (461). 8.9.8. Общая |
| схема технологической цепи для производства UF6 на основе |
| пламенного реактора (464). |
| |
Г л а в а 9. Плазменные и лазерные процессы в технологии
разделения изотопов урана | 465 |
| |
| 9.1. Введение | 465 |
| 9.2. Краткая характеристика состояния промышленной технологии |
| разделения изотопов урана; взаимоотношения центрифужной |
| и лазерной технологий | 467 |
| 9.3. Плазменные технологии, предлагаемые для разделения изотопов |
| урана | 471 |
| 9.4. Разделение изотопов урана методом лазерного фотовозбуждения | 473 |
| 9.5. Лазерное изотопное разделение атомного пара | 474 |
| 9.6. Коммерческая реализация процесса AVLIS | 479 |
| 9.7. Лазерное молекулярное изотопное разделение | 484 |
| 9.8. Конструкция разделительного каскада | 487 |
| 9.9. Метод JANAI-LIS для разделения изотопов урана | 488 |
| 9.10. Расширение области применения метода MLIS | 489 |
| |
| Г л а в а 10. Технологические применения уран-фторной плазмы | 490 |
| |
| 10.1. Общие сведения об уран-фторной плазме | 490 |
| 10.2. Физико-химические процессы в гексафториде урана при высоких |
| температурах | 491 |
| 10.2.1. Термодинамика (U-F)-плазмы (491). |
| 10.2.2. Электропроводность (U-F)-плазмы (494). 10.2.3. Кинетика |
| образования (U-F)-плазмы (496). |
| 10.3. Практические результаты по получению устойчивых потоков |
| уран-фторной плазмы | 499 |
| 10.3.1. Тлеющий разряд постоянного тока в UF6 (499). |
| 10.3.2. Безреагентное восстановление урана из UF6 |
| в высокочастотном безэлектродном разряде (502). |
| 10.3.3. Диагностика потоков (U-F)-плазмы (506). 10.3.4. Закалка |
| (U-F)-плазмы (512). 10.3.5. Микроволновый разряд в гексафториде |
| урана (521). |
| 10.4. Параметры потоков радиочастотной (U-F)-плазмы как объекта |
| химико-металлургических приложений | 522 |
| 10.4.1. Расчётные параметры потоков высокочастотной индукционной |
| (U-F)-плазмы (523). 10.4.2. Расчёт мощности высокочастотного |
| источника электропитания для получения потока высокочастотной |
| индукционной (U-F)-плазмы (527). |
| 10.5. Анализ блоков высокочастотного источника электропитания для |
| получения потоков уран-фторной плазмы | 529 |
| 10.6. Анализ влияния параметров металлодиэлектрического плазмотрона |
| на связь источника электропитания с высокочастотной индукционной |
| уран-фторной плазмой | 533 |
| 10.7. Перспективные схемы получения потоков уран-фторной плазмы | 535 |
| 10.7.1. Генератор высокочастотной индукционной (U-F)-плазмы |
| с перераспределением колебательной энергии по двум каналам: |
| индукционный канал и канал связи через высокочастотный факельный |
| электрод (538). 10.7.2. Генератор высокочастотной индукционной |
| (U-F)-плазмы со вспомогательным электродуговым плазмотроном |
| постоянного тока, работающим на UF6 (540). 10.7.3. Генератор |
| высокочастотной индукционной (U-F)-плазмы с использованием |
| вспомогательного микроволнового плазмотрона работающего на |
| UF6 (543). 10.7.4. Генератор высокочастотной индукционной |
| (U-F)-плазмы, усиленный лазером (545). |
| 10.8. Химико-металлургические приложения генератора уран-фторной |
| технологической плазмы | 547 |
| |
Г л а в а 11. Плазменные процессы конверсии отвального по изотопу
U-235 гексафторида урана | 549 |
| |
| 11.1. Характеристика проблемы, известные подходы к её решению | 549 |
| 11.2. Основные принципы плазменной технологии конверсии отвального |
| по изотопу U-235 гексафторида урана в водопаровой плазме |
| на оксиды урана и безводный фторид водорода | 552 |
| 11.2.1. Термодинамика образования (U-F-O-H)-плазмы (553). |
| 11.2.2. Кинетика конверсии UF6 в (H-OH)-плазме и образования |
| (U-F-O-H)-плазмы (557). |
| 11.3. Экспериментальное исследование плазменного процесса конверсии |
| отвального по нуклиду U-235 гексафторида урана: характеристика |
| пилотного завода | 567 |
| 11.3.1. Техническая характеристика испарителя UF6 (569). |
| 11.3.2. Компрессор (569). 11.3.3. Узел подготовки водяного |
| пара (570). 11.3.4. Пароводяной плазмотрон ЭДП-145 (570). |
| 11.3.5. Металлотканевый фильтр (570). 11.3.6. Накопители |
| оксидов урана (570). 11.3.7. Технические характеристики |
| пилотного завода в целом (570). 11.3.8. Экспериментальное |
| исследование процесса конверсии отвального по изотопу U-235 |
| гексафторида урана: результаты комиссионных испытаний пилотного |
| завода (571). |
| 11.4. Плазменно-ректификационная технология конверсии отвального |
| по изотопу U-235 гексафторида урана | 573 |
| 11.5. Принципы работы водопарового плазмотрона | 575 |
| 11.5.1. Стабильная генерация сухого перегретого пара |
| для паровихревых плазмотронов (583). 11.5.2. Концепция парового |
| автоплазмотрона (584). 11.5.3. Эрозия электродов паровых |
| плазмотронов (586). |
| 11.6. Плазменно-водородная технология переработки отвального |
| по изотопу U-235 гексафторида урана в металлический уран |
| и безводный фторид водорода | 591 |
| 11.6.1. Общая схема плазменно-водородной технологии переработки |
| гексафторида урана в металлический уран и безводный фторид |
| водорода (591). 11.6.2. Кинетика плазменно-водородного |
| восстановления гексафторида урана (597). 11.6.3. Конденсация UF4, |
| формирование его гранулометрического состава (604). |
| 11.6.4. Исследование процесса плазменно-водородного |
| восстановления урана из отвального UF6 до тетрафторида |
| урана (606). 11.6.5. Водородное восстановление урана |
| из тетрафторида урана при высоких температурах (611). |
| 11.6.6. Существующий научно-технический уровень плазменной |
| и высокочастотной индукционной техники для реализации |
| плазменно-водородной технологии конверсии отвального гексафторида |
| урана на металлический уран и безводный фторид водорода |
| по патенту (613). |
| |
Г л а в а 12. Плазменная технология в процессах получения оксидного
ядерного топлива из гексафторида урана для энергетических реакторов | 616 |
| |
| 12.1. Критерии оценки качества дисперсного керамического диоксида |
| урана | 616 |
| 12.1.1. Химический состав дисперсного UO2 (616). |
| 12.1.2. Физико-химические свойства порошка UO2 (618). |
| 12.1.3. Технологические свойства порошков UO2 (619). |
| 12.1.4. Влияние способа получения диоксида урана на его свойства |
| и технико-экономические параметры процесса (620). |
| 12.2. Плазменная технология конверсии слабообогащённого по U-235 |
| (до 5%) гексафторида урана в оксиды урана и раствор |
| фтористоводородной кислоты | 621 |
| 12.3. Кинетика конверсии UF6 в (H-OH)-плазме и образования |
| (U-F-N-O-H)-плазмы | 624 |
| |
Г л а в а 13. Новая техника и технология разделения газовых
и дисперсных продуктов плазмохимических процессов | 631 |
| |
| 13.1. Характеристика проблемы разделения компонентов двухфазных |
| технологических потоков | 631 |
| 13.2. Общий технологический подход к решению проблемы разделения |
| дисперсных и газовых продуктов плазменных технологических |
| процессов | 634 |
| 13.3. Сепарации дисперсной и газовой фаз, выходящих из плазменных |
| реакторов, в вихревых пылеуловителях | 639 |
| 13.3.1. Разработка вихревого пылеуловителя для разделения |
| дисперсных и газовых продуктов, полученных в плазменном |
| денитраторе ядерно-безопасной геометрии (644). 13.3.2. Испытания |
| узлов системы улавливания оксидной дисперсной фазы при работе |
| пилотной плазменной установки «ТОР» (645). |
| 13.4. Сепарация дисперсных и газовых продуктов плазменных процессов |
| при фильтрации двухфазных технологических сред через |
| металлокерамические фильтры: некоторые общие сведения |
| по изготовлению и работе металлокерамических фильтров | 649 |
| 13.5. Механизм сепарации дисперсных и газовых продуктов |
| плазмотехнологических процессов | 652 |
| 13.5.1. Диффузионный механизм осаждения аэрозолей (652). |
| 13.5.2. Механизм касания (654). 13.5.3. Инерционное осаждение |
| (654). 13.5.4. Гравитационное осаждение (655). 13.5.5. Механизм |
| осаждения пыли под действием электростатических сил (655). |
| 13.6. Разработка двухслойных фильтроэлементов | 656 |
| 13.6.1. Технология изготовления матрицы двухслойных |
| фильтроэлементов (656). 13.6.2. Способ формирования |
| мелкозернистого слоя в матрице двухслойных фильтроэлементов |
| (660). 13.6.3. Сварка фильтроэлементов (663). |
| 13.7. Технология регенерации металлокерамических фильтров | 664 |
| 13.8. Экспериментальное обоснование оптимальных размеров узла |
| эжекционной импульсной регенерации фильтра | 667 |
| 13.9. Методика расчёта фильтра | 672 |
| 13.9.1. Определение оптимальных размеров эжектора и его |
| гидравлических характеристик (674). 13.9.2. Определение объёма |
| ресивера и времени между регенерациями (674). |
| 13.10. Ресурсные испытания двухслойных фильтроэлементов | 676 |
| 13.11. Уровень техники для разделения тонкодисперсной и газовой фаз |
| на основе многослойных металлокерамических и керамических |
| фильтров, разработанных в РНЦ «Курчатовский институт» | 678 |
| 13.12. Перспективная схема разделения дисперсных и газовых продуктов |
| плазмохимических процессов | 681 |
| |
Г л а в а 14. Частотная технология производства ядерно-чистого
циркония, гафния, скандия и других редких и редкоземельных металлов | 686 |
| |
| 14.1. Введение | 686 |
| 14.2. Роль циркония в ядерной энергетике | 687 |
| 14.3. Некоторые замечания относительно технологии производства |
| циркония для ядерной энергетики | 688 |
| 14.4. Высокочастотный индукционный плавитель прямого нагрева типа |
| «холодный тигель» для восстановления и плавки металлов | 690 |
| 14.4.1. Принципы работы частотного химико-металлургического |
| оборудования с «холодным тиглем» (690). 14.4.2. Электрические |
| параметры индукционной плавки в «холодном тигле» (692). |
| 14.4.3. Число секций «холодного тигля» и величина межсекционных |
| зазоров (696). |
| 14.5. Оборудование для восстановления циркония, редких |
| и редкоземельных металлов с использованием технологии «холодного |
| тигля» | 698 |
| 14.6. Использование прямого индукционного нагрева для рафинирования |
| металлов и сплавов | 699 |
| 14.7. Другие применения частотного оборудования в металлургии: |
| плавление металлического скрапа | 701 |
| 14.8. Комбинированное плазменно-частотное оборудование для |
| производства металлов и сплавов | 702 |
| 14.8.1. Переплавка скрапа (704). 14.8.2. Дегазация ванны |
| расплава (705). 14.8.3. Испарение примесей (705). |
| 14.8.4. Десульфуризация (705). 14.8.5. Дефосфоризация (706). |
| |
Г л а в а 15. Использование микроволновой, высокочастотной
и плазменной технологии для переработки радиоактивных отходов | 707 |
| |
| 15.1. Введение. Классификация жидких радиоактивных отходов | 707 |
| 15.2. Существующая промышленная технология остекловывания |
| высокоактивных жидких радиоактивных отходов | 710 |
| 15.2.1. AVM-процесс [3] (711). 15.2.2. Pamela-процесс (712). |
| 15.2.3. Технология, применяемая на радиохимическом заводе |
| комбината «Маяк» (714). |
| 15.3. Новые подходы к технологии переработки ЖРАО: микроволновая |
| технология | 715 |
| 15.4. Высокочастотная технология переработки радиоактивных отходов | 717 |
| 15.5. Плазменная технология переработки конденсированных |
| радиоактивных отходов | 720 |
| 15.5.1. Остекловывание жидких РАО в установке с плазменным |
| реактором (723). 15.5.2. Плазменное плавление твёрдых негорючих |
| РАО (725). 15.5.3. Плазменная переработка несортированных твёрдых |
| РАО в шахтной печи с топливно-плазменными горелками (726). |
| |
Г л а в а 16. Анализ общей гипотетической схемы ядерного
энергетического цикла, модернизированного на основе
электротехнологии, с технической, экологической и экономической
точек зрения | 731 |
| |
| Список литературы | 739 |
