RSS feeds
РусскийEnglish
Issue 9, 2026
Volume year page
Issues Authors PACS Subscription For authors

Issues

 / 

2014

 / 

October

←  →

Instruments and methods of investigation


On the theory of plasma processing of spent nuclear fuel


National Research Centre ‘Kurchatov Institute’, pl. Akademika Kurchatova 1, Moscow, 123182, Russian Federation

This paper reviews the current theory of the processing of spent nuclear fuel by a plasma method using ion cyclotron heating. The method consists of selectively heating ash ions followed by extracting them from the cold plasma flow. It is shown that these processes are realizable for moderate values of system parameters. Through the analysis of spent fuel processing data, the paper yields results useful for other applications. A theory of helical wire antennas that are often used in plasma research is developed. A new interpretation is offered for the amplification of a HF electric field excited by such antennas. The concept of spatial instability is introduced for the stationary flow of a continuous medium, a phenomenon that leads to the downstream enhancement of perturbations due to nonmoving objects and can occur, for example, in a subsonic plasma flow along the magnetic field.

Fulltext pdf (980 KB)
Fulltext is also available at DOI: 10.3367/UFNe.0184.201410g.1101
PACS: 28.41.Kw, 52.30.−q, 52.35.Tc, 52.40.Fd, 52.50.−b (all)
DOI: 10.3367/UFNe.0184.201410g.1101
URL: https://ufn.ru/en/articles/2014/10/d/
000346960100006
2-s2.0-84920028028
2014PhyU...57..990T
Citation: Timofeev A V "On the theory of plasma processing of spent nuclear fuel" Phys. Usp. 57 990–1021 (2014)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Received: 2nd, October 2013, revised: 7th, November 2013, 12th, November 2013

Оригинал: Тимофеев А В «К теории плазменной переработки отработавшего ядерного топлива» УФН 184 1101–1133 (2014); DOI: 10.3367/UFNr.0184.201410g.1101

References (55) ↓ Cited by (36) Similar articles (6)

  1. ’’’?’?’?т’?’?’? ’B ’E ’? ’?р. Ya’?’?р’?ы’? т’?’?’?’?’?’?ы’? ts’?’?’?. ’v’?уch’?’?ya ’?’?’?ф. ’a’?’?’?т’?’?’? ’i’s, ’a’?с’?’?’?, ’?yu’?ь 2000 (’a.: ’a’?’?’?ст’?рст’?’? ’i’?сс’?’?с’?’?’? ’s’?’?’?р’?ts’?’? ’?’? ’?т’?’?’?’?’? э’?’?р’?’?’?, 2001) с. 65
  2. Ohkawa T, Miller R L Phys. Plasmas 9 5116 (2002)
  3. Cluggish B P et al. Phys. Plasmas 12 057101 (2005)
  4. Fetterman A J, Fisch N J Phys. Plasmas 18 103503 (2011)
  5. ’F’?’?ту’? Yu ’E, ’l’?’?’?’?’?’?’? ’M ’R, Yuф’?р’?’? ’E ’G ’E’?’?р. ’?т’?’?. ’?’?у’?’? т’?kh’?. ’l’?р. ’s’?’?’?’?’? р’?’?’?’?ts’?’?’?’?ыkh ’?’?’?р’?zh’?’?’?’?’? ’? р’?’?’?’?ts’?’?’?’?’?’? ’?’?т’?р’?’?’?’?’?’?’?’?’?’?’? (1 - 2) 149 (2008)
  6. ’l’?’?’?’?’?’?’? ’M ’R ’? ’?р. Zh. Tekh. Fiz. 79 (9) 138 (2009); Skibenko E I et al. Tech. Phys. 54 1380 (2009)
  7. Fetterman A J, Fisch N J Phys. Plasmas 18 094503 (2011)
  8. ’E’?’?’?с’?’? ’E ’R Fiz. Plazmy 23 811 (1997); Volosov V I Plasma Phys. Rep. 23 751 (1997)
  9. Fetterman A J, Fisch N J Plasma Sources Sci. Technol. 18 045003 (2009)
  10. ’l’?’?р’?’?’? ’E ’z ’? ’?р. ’s’?’?’?’?’?-kh’?’?’?ch’?с’?’?’? ’?р’?ts’?ссы ’?р’? с’?’?’?’?ts’?’? ’?т’?’?’?’? ’? ’?’?’?’?’?у’?: ’l’?. ’?’?’?’?’?’?’?’? IX ’Eс’?р’?с. (’a’?zh’?у’?’?р.) ’?’?уch. ’?’?’?ф., 4 - 8 ’?’?т. 2004 ’?., ’O’?’?’?’?’?’?р’?’? (’z’?’? р’?’?. Yu ’B ’F’?’?’?с’?’?’?’?’?’?) (’a.: Ts’v’R’R’?т’?’?’?’?ф’?р’?, ’n’i’d’E’B’v’n, 2004) с. 7
  11. ’l’?’?р’?’?’? ’E ’z ’? ’?р. Fiz. Plazmy 39 523 (2013); Smirnov V P et al. Plasma Phys. Rep. 39 456 (2013)
  12. ’a’?р’?’?’?’? ’B ’R ’E’?’?’?’?’?’?’? ’? ’?’?’?’?’?’?’?’?’?’?’?’?’?у (’a.: ’s’?’?’?’?т’?’?т, 2006)
  13. Zh’?’?ьts’?’? ’E ’B ’? ’?р. Atom. Energ. 101 302 (2006); Zhil’tsov V A et al. Atom. Energy 101 755 (2006)
  14. ’n’?’?’?ф’?’?’? ’B ’E Fiz. Plazmy 26 667 (2000); Timofeev A V Plasma Phys. Rep. 26 626 (2000)
  15. ’F’?рch’?’?с’?’?’? ’B ’R, ’aур’?’?’?’?’? Yu ’B ’R’?’?т’?’?ы: с’?’?’?ст’?’?, ’?’?’?уch’?’?’?’?, ’?р’?’?’?’?’?’?’?’? Т. 1 (’z’?’? р’?’?. ’E Yu ’G’?р’?’?’?’?’?) (’a.: ’s’?’?’?’?т’?’?т, 2005) с. 307
  16. ’K’?’?’?’?’?’?’?’?’? ’K ’B, ’aур’?’?’?’?’? Yu ’B Usp. Fiz. Nauk 179 369 (2009); Dolgolenko D A, Muromkin Yu A Phys. Usp. 52 345 (2009)
  17. Eubank H P, Wilkerson T D Phys. Fluids 4 1407 (1961)
  18. Eubank H P, Wilkerson T D Phys. Fluids 6 914 (1963)
  19. ’l’?фр’?’?’?’? ’G ’I, ’E’?’?ts’?’?ya ’E ’l, ’F’?’?’?’?’?’?’?’? ’R ’R Zh. Tekh. Fiz. 32 678 (1962); Safronov B G, Voitsenya V S, Konovalov I I Sov. Phys. Tech. Phys. 7 495 (1962)
  20. ’E’?’?ts’?’?ya ’E ’l ’? ’?р. Zh. Tekh. Fiz. 34 280 (1964); Voitsenya V S et al. Sov. Phys. Tech. Phys. 9 221 (1964)
  21. ’E’?’?ts’?’?ya ’E ’l ’? ’?р. ’s’?’?’?’?’? ’?’?’?’?’?ы ’? ’?р’?’?’?’?’?ы у’?р’?’?’?ya’?’?’?’?’? т’?р’?’?ya’?’?р’?’?’?’? с’?’?т’?’?’? ’Eы’?. 1 ’Rсс’?’?’?’?’?’?’?’?’? ’?’?’?’?’?’?’?’?ыkh с’?уст’?’?’? (Kh’?рь’?’?’?: ’R’?’?-’?’? ’B’v ’p’?р’l’l’i, 1965) с. 119
  22. Compant La Fontaine A et al. J. Phys. D Appl. Phys. 31 847 (1998)
  23. Compant La Fontaine A, Louvet P Plasma Sources Sci. Technol. 8 125 (1999)
  24. ’n’?’?’?ф’?’?’? ’B ’E Fiz. Plazmy 35 989 (2009); Timofeev A V Plasma Phys. Rep. 35 912 (2009)
  25. IAEA. Nuclear Data for Safeguards, http://www-nds.iaea.org/sgnucdat/c1.htm#92-Pu-239
  26. ’a’?kh’?’?’?’?’?с’?’?’? ’B ’G ’n’?’?р’?ya ’?’?’?’?’?’?’?’?ыkh ’?’?уст’?’?ch’?’?’?ст’?’? Т. 2 (’a.: ’Bт’?’?’?’?’?’?т, 1971); Mikhailovskii A B Theory Of Plasma Instabilities Vol. 2 (New York: Consultants Bureau, 1974)
  27. ’G’?’?’?’?’?’? ’a ’R, ’O’?’?’?’?’?’? ’B ’E, ’n’?’?’?ф’?’?’? ’B ’E ’z’?т’?’?т ’i’s №742900 ’?т 5.07.1993
  28. ’n’?’?’?ф’?’?’? ’B ’E Fiz. Plazmy 33 971 (2007); Timofeev A V Plasma Phys. Rep. 33 890 (2007)
  29. ’n’?’?’?ф’?’?’? ’B ’E, ’Fуya’?’?’? ’B Yu Fiz. Plazmy 36 991 (2010); Timofeev A V, Kuyanov A Yu Plasma Phys. Rep. 36 931 (2010)
  30. Mack J M, Radziemski L J Physica 102 66 (1980)
  31. ’s’?рт’?’? ’E ’M (’I’?. р’?’?.) ’e’?ts’?’?’?’?’?’?’?’?ya ’?’?’?’?’?т’?’?’?’?р’?тур’?’?’? ’?’?’?’?’?ы. ’E’?’?’?’?ы’? т’?’?, ’F’?. 1 (’a.: ’v’?у’?’?, 2000)
  32. ’’’?’?’?’?’?’?’? ’B ’E, ’lт’?’?’?’?’?’? ’F ’v ’Eыс’?’?’?ch’?ст’?т’?ы’? ’?’?’?р’?’? ’?’?’?’?’?ы: ’a’?т’?р’?’?’?ы ’Eс’?с’?yu’?. с’?’?’?shch’?’?’?ya, ’I’?рь’?’?’?, 21 - 25 ’?yu’?ya 1982 ’?. (’dт’? р’?’?. ’B ’I ’’’?т’?’?’?) (’I’?рь’?’?’?: ’R’z’s ’B’v ’l’l’l’i, 1983) с. 105; Longinov A V, Stepanov K N High-Frequency Plasma Heating (Ed. A G Litvak) (New York: American Institute of Physics, 1992) p. 93
  33. Stix T H The Theory Of Plasma Waves (New York: McGraw-Hill, 1962); ’lт’?’?с ’n ’n’?’?р’?ya ’?’?’?’?’?’?’?’?ыkh ’?’?’?’? (’a.: ’Bт’?’?’?’?’?’?т, 1965)
  34. Compant La Fontaine A, Pashkovsky V G Phys. Plasmas 2 4641 (1995)
  35. ’n’?’?’?ф’?’?’? ’B ’E Fiz. Plazmy 31 1087 (2005); Timofeev A V Plasma Phys. Rep. 31 1012 (2005)
  36. ’n’?’?’?ф’?’?’? ’B ’E Usp. Fiz. Nauk 176 1227 (2006); Timofeev A V Phys. Usp. 49 1197 (2006)
  37. ’n’?’?’?ф’?’?’? ’B ’E Fiz. Plazmy 37 60 (2011); Timofeev A V Plasma Phys. Rep. 37 56 (2011)
  38. Abramowitz M, Stegun I A (Eds) Handbook Of Mathematical Functions With Formulas, Graphs, And Mathematical Tables (New York: Dover Publ., 1972); ’B’?р’?’?’?’?’?ts ’a, ’lт’?’?’?’? ’R (’i’?’?.) ’l’?р’?’?’?ch’?’?’? ’?’? с’?’?ts’?’?’?ь’?ы’? фу’?’?ts’?ya’? с ф’?р’?у’?’?’?’?, ’?р’?ф’?’?’?’?’? ’? ’?’?т’?’?’?т’?ch’?с’?’?’?’? т’?’?’?’?ts’?’?’? (’a.: ’v’?у’?’?, 1979)
  39. ’n’?’?’?ф’?’?’? ’B ’E ’i’?’?’?’?’?’?с’?ы’? ya’?’?’?’?’?ya ’? ’?’?’?’?’?’?’?’?yakh ’?’?’?’?’?ы (’a.: ’s’?’?’?’?т’?’?т, 2009)
  40. Canobbio E Nucl. Fusion 9 27 (1969)
  41. ’F’?’?’?’?ts’?’? ’G ’G ’F’?’?’?’?’?т’?’?’?ы’? ya’?’?’?’?’?ya ’? ’?’?’?’?’?’? (’a.: ’v’?у’?’?, 1976); Kadomtsev B B Reviews Of Plasma Physics Vol. 22 (Ed. V D Shafranov) (New York: Kluwer Acad./Plenum Publ., 2001) p. 1
  42. ’’’?’?ь’?’? ’E ’l Fiz. Plazmy 20 523 (1994); Laz’ko V S Plasma Phys. Rep. 20 470 (1994)
  43. Palmadesso P, Schmidt G Phys. Fluids 14 1411 (1971)
  44. ’F’?’?’?’?ts’?’? ’G ’G ’E’?’?р’?сы т’?’?р’?’? ’?’?’?’?’?ы Т. 4 (’z’?’? р’?’?. ’a ’B ’’’?’?’?т’?’?’?ch’?) (’a.: ’I’?с’?т’?’?’?’?’?’?т, 1964) с. 188; Kadomtsev B B Plasma Turbulence (London: Academic Press, 1965)
  45. Krasheninnikov S I, D’Ippolito D A, Myra J R J. Plasma Phys. 74 679 (2008)
  46. ’n’?’?’?ф’?’?’? ’B ’E Fiz. Plazmy 19 940 (1993); Timofeev A V Plasma Phys. Rep. 19 488 (1993)
  47. Schmidt G Phys. Fluids 3 961 (1960)
  48. Alterkop B et al. J. Appl. Phys. 79 6791 (1996)
  49. ’z’?’?’?р’?ы’? ’E ’’, ’Fр’?с’?’? ’E ’R Fiz. Plazmy 37 1057 (2011); Papernyi V L, Krasov V I Plasma Phys. Rep. 37 988 (2011)
  50. ’Gр’?’?’?’?с’?’?’? ’l ’R ’E’?’?р’?сы т’?’?р’?’? ’?’?’?’?’?ы Т. 1 (’z’?’? р’?’?. ’a ’B ’’’?’?’?т’?’?’?ch’?) (’a.: ’I’?с’?т’?’?’?’?’?’?т, 1963) с. 183; Braginskii S I Reviews In Plasma Physics Vol. 1 (Ed. M A Leontovich) (New York: Consultants Bureau, 1965) p. 205
  51. Longmire C L Elementary Plasma Physics (New York: Interscience Publ., 1963); ’’’?’?’?’?’?’?р ’F ’s’?’?’?’?’? ’?’?’?’?’?ы. ’e’?’?’?’?’?т’?р’?ы’? ’?урс (’a.: ’Bт’?’?’?’?’?’?т, 1966)
  52. ’F’?’?’?’?ts’?’? ’G ’G ’dс’?’?’?ы ф’?’?’?’?’? ’?’?’?’?’?ы т’?’?’?’?’?’?’? (’Rт’?’?’? ’?’?у’?’? ’? т’?kh’?’?’?’?. ’l’?р. ’s’?’?’?’?’? ’?’?’?’?’?ы, ’n. 10, Ch. 1 , ’z’?’? р’?’?. ’E ’K Sh’?фр’?’?’?’?’?) (’a.: ’E’R’v’R’n’R, 1991) с. 3; Kadomtsev B B Tokamak Plasma: A Complex Physical System (Bristol: Institute of Physics Publ., 1992)
  53. ’n’?’?’?ф’?’?’? ’B ’E ’z’?сь’?’? Zh’e’n’s 97 7 (2013); Timofeev A V JETP Lett. 97 5 (2013)
  54. Chen F F Plasma Diagnostic Techniques (Eds R H Huddlestone, S L Leonard) (New York: Academic Press, 1965) p. 113; Ch’?’? ’s ’K’?’?’?’?’?ст’?’?’? ’?’?’?’?’?ы (’z’?’? р’?’?. ’i Kh’?’?’?’?ст’?у’?’?, ’l ’’’?’?’?’?р’?’?) (’a.: ’a’?р, 1967) с. 94
  55. ’’’?’?’?’?у ’’ ’K, ’’’?фsh’?ts ’M ’a ’I’?’?р’?’?’?’?’?’?’?’?’? (’a.: ’v’?у’?’?, 1986); Landau L D, Lifshitz E M Fluid Mechanics (Oxford: Pergamon Press, 1987)
© 1918–2026 Uspekhi Fizicheskikh Nauk
Email: ufn@ufn.ru Editorial office contacts About the journal Terms and conditions