Физико-технические аспекты создания устройств магнитоплазменного разделения вещества на элементы и их изотопы на основе пучково-плазменного разряда

Abstract

Приведены авторские и литературные данные, посвященные изучению возможности создания магнито- плазменного сепарационного устройства на основе пучково-плазменного разряда (ППР), а также возможности его реализации на современном уровне. Сформулированы и обоснованы физические предпосылки (ос- новы) решения подобной задачи в части представления концепции проекта и выбора его параметров, условий создания и нагрева требуемой плазмы, которые должны обеспечиваться развитием физических механизмов (процессов) в самой плазме, приводящих к эффективному самовозбуждению СВЧ- и ВЧ-колебаний, ответственных за нагрев электронов и ионов. Проведен сравнительный анализ действующих и разрабатываемых магнитоплазменных сепараторов (МПС). Рассмотрены вопросы инжекции разделяемого вещества с помощью пучково-плазменного разряда для ионно-атомных сепарационных технологий, тепловые и газо(паро)динамические характеристики блока фазовых превращений, оценены возможные величины производительности МПС при получении изотопно чистых веществ, и возможность использования их для пере- работки ОЯТ и РАО.

Наведені авторські та літературні дані, присвячені вивченню можливості створення магніто-плазмового сепараційного пристрою на основі пучково-плазмового розряду (ППР), а також можливості його реалізації на сучасному рівні. Сформульовані та обгрунтовані фізичні засади вирішення подібної задачі в частині представлення концепції проекту та вибору його параметрів, умов створення та нагрівання потрібної плазми, які повинні забезпечуватись розвитком фізичних механізмів в самій плазмі, що приводить до ефективного самозбудження НВЧ та ВЧ-коливань, відповідальних за нагрівання електронів та іонів. Проведено порівняльний аналіз діючих та розроблюваних магнітоплазмових сепараторів (МПС). Розглянуті питання інжекції речовини, що розділяється, за допомогою пучково-плазмового розряду для іонно-атомних сепараційних технологій, теплові та газо(паро)динамічні характеристики блоку фазових перетворень, оцінені можливі величини продуктивності МПС при одержанні ізотопночистих речовин та можливість їх використання для переробки ВЯП та РАВ.

The review contains the authors’ and literature data about the study of possibilities in the development of a magneto-plasma separation apparatus on the beam-plasma discharge (BPD) base and its implementation in the state of the art. There formulated and substantiated is the physical background for solution of such a problem concerning a conception of the project, selection of its characteristics, conditions for required plasma formation and heating which should be provided by the evolution of physical mechanisms (processes) inside the plasma leading to the effective self-excitation of microwave and high-frequency oscillations responsible for the electron- and ion heating. Comparative analysis of existing and magneto-plasma separators (MPS) and being developed ones is carried out. The problems on the separated material injection by means of the beam-plasma discharge for ion-atomic separation technologies, thermal and gas (vapor) dynamic characteristics of the phase transformation unit are considered, the capacity of MPS for production of isotopic-purity materials is estimated, and the prospects of using them for reprocessing of NW and RAW are discussed.