Выпуски

 / 

2017

 / 

Октябрь

  

Обзоры актуальных проблем


О разделении смесей химических элементов в плазме

,
Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт», пл. акад. Курчатова 1, Москва, 123182, Российская Федерация

Рассмотрены предложения по плазменной переработке радиоактивных отходов (РАО) и отработавшего ядерного топлива (ОЯТ). Химическая переработка ОЯТ, основанная на экстракции его компонентов из водных растворов, является весьма дорогостоящей и оставляет новые отходы. Представлены экспериментальные работы по сепарации в плазме смесей химических элементов и изотопов, результаты которых могут способствовать оценке плазменных методов переработки РАО и ОЯТ. Анализ показывает, что общим препятствием для применения плазменных методов является различие в уровне ионизации компонентов РАО и ОЯТ при переводе их в плазменную фазу.

Текст: pdf
Войдите или зарегистрируйтесь чтобы получить доступ к полным текстам статей.
English fulltext is available at IOP
Ключевые слова: плазменная центрифуга, магнитная ловушка, центробежная ловушка, ионный циклотронный резонанс, отработавшее ядерное топливо
PACS: 28.41.Kw, 52.25.Xz, 52.30.−q, 52.75.−d (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2016.12.038016
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2017/10/b/
Цитата: Долголенко Д А, Муромкин Ю А "О разделении смесей химических элементов в плазме" УФН 187 1071–1096 (2017)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 18 октября 2016, доработана: 9 декабря 2016, 21 декабря 2016

English citation: Dolgolenko D A, Muromkin Yu A “On separation of mixtures of chemical elements in plasmaPhys. Usp. 60 994–1017 (2017); DOI: 10.3367/UFNe.2016.12.038016

Список литературы (166) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (18) Похожие статьи (20)

  1. Prusakov V N, Simonov N F, Trotsenko N M Proc. of the Second United Nations Intern. Conf. on the Peaceful Uses of Atomic Energy Vol. 17 (Geneva: United Nations, 1958) p. 468
  2. Верятин У Д и др. Атомная энергия 31 375 (1971)
  3. Троценко Н М Изотопы: свойства, получение, применение Т. 2 (Под ред. В Ю Баранова) (М.: Физматлит, 2005) с. 173
  4. Ohkawa T, Miller R L Phys. Plasmas 9 5116 (2002)
  5. Litvak A et al. Proc. of the 30th European Physical Society Conf. on Controlled Fusion and Plasma Physics, St. Petersburg, Russia, 7 - 11 July 2003 Vol. 27 (London: ECA, 2003) p. O1.6A
  6. Ohkawa T "Plasma mass filter" US Patent No. 6,096,220 (2000)
  7. Ohkawa T "Tandem plasma mass filter" US Patent No. 6,235,202 B1 (2001)
  8. Cluggish B P et al. Phys. Plasmas 12 057101 (2005)
  9. Cairns J B S Proc. of Intern. Conf. on Uranium Isotope Separation, London, 1975 (London: British Nuclear Energy Society, 1975)
  10. Белорусов А В и др. Письма в ЖТФ 2 664 (1976)
  11. Белорусов А В и др. Физика плазмы 5 1239 (1979)
  12. Власов В В и др. Письма в ЖЭТФ 27 264 (1978); Vlasov V V et al. JETP Lett. 27 247 (1978)
  13. Морозов А И и др. Докл. VII Всероссийской (Международной) научной конференции "Физико-химические процессы при селекции атомов и молекул" (M.: ЦНИИатоминформ, 2002) с. 148
  14. Смирнов В П и др. Докл. IX Всероссийской (Международной) научной конференции "Физико-химические процессы при селекции атомов и молекул" (М.: ЦНИИатоминформ, 2004) с. 7
  15. Жильцов В А и др. Атомная энергия 101 302 (2006); Zhil'tsov V A et al. Atom. Energy 101 755 (2006)
  16. Skibenko E I et al. Proc. of the 2nd Intern. Conf. Current Problems in Nuclear Physics and Atomic Energy, NPAE-2008, Kyiv, Ukraine, June 9 - 15, 2008 p. 657
  17. Егоров А М и др. Вестн. Нац. тех. ун-та Харьковский политехнический ин-т (41) 78 (2009)
  18. Юферов В Б и др. Вопросы атомной науки и техники (3) 96 (2012)
  19. Fetterman A J, Fisch N J PPPL-4627 Report (Princeton: Princeton Plasma Physics Laboratory, 2011)
  20. Fetterman A J , Fisch N J Phys. Plasmas 18 094503 (2011)
  21. Krishnan M, Geva M, Hirshfield J L Phys. Rev. Lett. 46 36 (1981)
  22. Geva M, Krishnan M, Hirshfield J L J. Appl. Phys. 56 1398 (1984)
  23. Lafferty J M (Ed.) Vacuum Arcs. Theory and Application (New York: Wiley, 1980); Пер. на русск. яз., Лафферти Дж (Ред.) Вакуумные дуги. Теория и приложение (М.: Мир, 1982)
  24. Louvet P Proc. of the Second Workshop on Separation Phenomena in Liquids and Gases Vol. 1 (Eds P Louvet, P Noe, Soubbaramayer) (Versailles-Saclay: Univ. Paris-Saclay, 1989) p. 5
  25. Grossman M W, Shepp T A IEEE Trans. Plasma Sci. 19 1114 (1991)
  26. Устинов А Л Итоги науки и техники. Сер. Физика плазмы Т. 12 Плазменные методы разделения изотопов (Под ред. А И Карчевского) (М.: ВИНИТИ, 1991) с. 42
  27. Карчевский А И, Потанин Е П Изотопы: свойства, получение, применение Т. 1 (Под ред. В Ю Баранова) (М.: Физматлит, 2005) с. 326
  28. Whichello J V, Evans P J, Simpson S W Proc. of the 4th Workshop on Separation Phenomena in Liquids and Gases (Ed. C Ying) (Beijing: Tsinghua Univ., 1994) p. 215
  29. US DOE Small Business Innovation Research, http://www.sbir.gov/sbirsearch/detail/407517
  30. Krishnan M, Prasad R R J. Appl. Phys. 57 49 (1985)
  31. Арцимович Л А Управляемые термоядерные реакции (М.: Физматгиз, 1963); Пер. на англ. яз., Artsimovich L A Controlled Thermonuclear Reactions (New York: Gordon and Breach Sci. Publ., 1964)
  32. Волосов В И Физика плазмы 23 811 (1997); Volosov V I Plasma Phys. Rep. 23 751 (1997)
  33. Volosov V I Nucl. Fusion 46 820 (2006)
  34. Арцимович Л А, Лукьянов С Ю Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях (М.: Наука, 1978); Пер. на англ. яз., Artsimovich L A, Lukyanov S Yu Motion of Charged Particles in Electric and Magnetic Fields (Moscow: Mir, 1980)
  35. Бондаренко В Г, Кузьмин Р Н Изотопы : свойства, получение, применение Т. 1 (Под ред. В Ю Баранова) (М.: Физматлит, 2005) с. 290
  36. Морозов А И, Савельев В В Физика плазмы 31 458 (2005); Morozov A I, Savel'ev V V Plasma Phys. Rep. 31 417 (2005)
  37. Бардаков В М и др. Изв. вузов. Ядерная энергетика (2) 123 (2011)
  38. Смирнов В П и др. Физика плазмы 39 523 (2013); Smirnov V P et al. Plasma Phys. Rep. 39 456 (2013)
  39. Паперный В Л, Лебедев Н В Физика плазмы 40 90 (2014); Papernyi V L, Lebedev N V Plasma Phys. Rep. 40 78 (2014)
  40. Бабичев А П, Муромкин Ю А, Потанин Е П Докл. X Международ. научной конф. "Физико-химические процессы при селекции атомов и молекул" (М.: ЦНИИатоминформ, 2005) с. 124
  41. Морозов А И Введение в плазмодинамику (М.: Физматлит, 2008)
  42. Тимофеев А В УФН 184 1101 (2014); Timofeev A V Phys. Usp. 57 990 (2014)
  43. Paskalov G, Wong A Intern. Symp. on Plasma Physics, ISPC 19, Bochum, Germany, 27 - 31 July 2009 (Bochum: Ruhr-Univ., 2009) p. Paper 25
  44. Slepian J J. Appl. Phys. 26 1283 (1955)
  45. Bonnevier B Ark. Fys. 33 255 (1966)
  46. Bonnevier B Plasma Phys. 13 763 (1971)
  47. Lehnert B Phys. Scripta 7 102 (1973)
  48. Шпольский Э В Атомная физика Т. 1 (М: Физматлит, 1963); Пер. на англ. яз., Shpol'skii E V Atomic Physics Vol. 1 (London: Iliffe Books, 1963)
  49. James B W, Simpson S W Phys. Lett. A 46 347 (1974)
  50. Коробцев С В, Русанов В Д Плазменная центрифуга — плазмохимический реактор нового типа (М.: ЦНИИатоминформ, 1988)
  51. Коробцев С В и др. ДАН СССР 270 876 (1983); Korobtsev S V et al. Sov. Phys. Dokl. 28 504 (1983)
  52. Кикоин И К (Ред.) Таблицы физических величин. Справочник (М.: Атомиздат, 1976)
  53. Wijnakker M M B, Granneman E H A Z. Naturforsch. A 35 883 (1980)
  54. Потанин Е П, Устинов А Л Физика плазмы 10 1040 (1984)
  55. Alfvén H Rev. Mod. Phys. 32 710 (1960)
  56. Lai Shu T Rev. Geophys. 39 471 (2001)
  57. Ellis R F et al. Phys. Plasmas 12 055704 (2005)
  58. Teodorescu C et al. Phys. Plasmas 17 052503 (2010)
  59. Ellis R F et al. Phys. Plasmas 8 2057 (2001)
  60. Белорусов А В, Карчевский А И ПТЭ (2) 213 (1977)
  61. Белорусов А В ЖТФ 55 919 (1985)
  62. Belorusov A V et al. XVII Intern. Conf. on Phenomena in Ionized Gases, Budapest 8 - 12 July 1985. Contributed Papers Vol. 2 (Budapest: The Conference, 1985) p. 765
  63. Muromkin Yu A et al. XIX Intern. Conf. on Phenomena in Ionized Gases, Belgrade, 10 - 14 July 1989. Contributed Papers Vol. 1 (Belgrade: Univ. of Belgrade, 1989) p. 246
  64. Hirshfield J L, Levin L A, Danziger O IEEE Trans. Plasma Sci. 17 695 (1989)
  65. Карчевский А И, Аверин В Г, Безмельницын В Н ЖЭТФ 58 1131 (1970); Karchevskii A I, Averin V G, Bezmel'nitsyn V N Sov. Phys. JETP 31 605 (1970)
  66. Бабичев А П ЖТФ 42 1219 (1972)
  67. Ikehata T et al. Appl. Phys. Lett. 55 1289 (1989)
  68. Krishnan M, Hirshfield J L Rev. Sci. Instrum. 51 911 (1980)
  69. Prasad R R, Krishnan M J. Appl. Phys. 61 113 (1987)
  70. Hole M J et al. Phys. Rev. E 65 046409 (2002)
  71. Krishnan M Phys. Fluids 26 2676 (1983)
  72. Кикоин А К, Кикоин И К Молекулярная физика (М.: Наука, 1976); Пер. на англ. яз., Kikoin A K, Kikoin I K Molecular Physics (Moscow: Mir, 1978)
  73. Prasad R R, Krishnan M J. Appl. Phys. 61 4464 (1987)
  74. Del Bosco E, Dallaqua R S, Simpson S W Proc. of 5th Workshop on Separation Phenomena in Liquids and Gases, Foz do Iguacu, Brasil, 1996 (Eds C Schwab, N A S Rodriges, H G Wood) p. 169
  75. Simpson S W, Dallaqua R S, Del Bosco E J. Phys. D 29 1040 (1996)
  76. Yue Y, Simpson S W J. Phys. D 29 2866 (1996)
  77. Бабичев А П и др. Докл. VII (Международ.) научной конф. "Физико-химические процессы при селекции атомов и молекул" (M.: ЦНИИатоминформ, 2002) с. 208
  78. Пашковский В Г Докл. VII (Международ.) научной конф. "Физико-химические процессы при селекции атомов и молекул" (M.: ЦНИИатоминформ, 2002) с. 214
  79. Белорусов А В Письма в ЖТФ 6 358 (1980)
  80. Горбунова Е Ф, Карчевский А И, Муромкин Ю А Физика плазмы 12 1087 (1986)
  81. Потанин Е П, Карчевский А И, Устинов А Л ЖТФ 48 472 (1978)
  82. Карчевский А И, Потанин Е П, Сазыкин А А Физика плазмы 5 1355 (1979)
  83. Белорусов А В и др. ЖТФ 50 931 (1980)
  84. Gueroult R, Fisch N J Plasma Sources Sci. Technol. 23 035002 (2014)
  85. Dawson J M et al. Phys. Rev. Lett. 37 1547 (1976)
  86. Abdrashitov G F et al. Nucl. Fusion 31 1275 (1991)
  87. Бехтенев А А, Волосов В И ЖТФ 48 1657 (1978)
  88. Tsushima A et al. Phys. Rev. Lett. 56 1815 (1986)
  89. Lehnert B Nucl. Fusion 11 485 (1971)
  90. Shinohara S, Horii S Jpn. J. Appl. Phys. 46 4276 (2007)
  91. Boswell R W Plasma Phys. Control. Fusion 26 1147 (1984)
  92. Keiter P A, Scime E E, Balkey M M Phys. Plasmas 4 2741 (1997)
  93. Light M, Chen F F, Colestock P L Plasma Sources Sci. Technol. 11 273 (2002)
  94. Юферов В Б и др. Вопросы атомной науки и техники (5) 100 (2013)
  95. Ильичева В О и др. Вопросы атомной науки и техники (4) 112 (2012)
  96. Yuferov V B et al. East Eur. J. Phys. 1 96 (2014)
  97. Рожков А М и др. Письма в ЖЭТФ 10 71 (1969); Rozhkov A M et al. JETP Lett. 10 46 (1969)
  98. Rozhkov A M et al. Plasma Phys. 12 519 (1970)
  99. Франк-Каменецкий Д А Лекции по физике плазмы (М.: Атомиздат, 1964)
  100. Завойский Е К Атомная энергия 14 57 (1963)
  101. Довбня А Н и др. Вопросы атомной науки и техники (4) 51 (2004)
  102. Gabor D Nature 160 89 (1947)
  103. Михайловский А Б, Цыпин В С Письма в ЖЭТФ 3 247 (1966); Mikhailovskii A B, Tsypin V S JETP Lett. 3 158 (1966)
  104. Елисеев Ю Н, Рожков А М, Степанов К Н Укр. физ. журн. 27 688 (1982)
  105. Rynn N et al. Phys. Rev. Lett. 33 765 (1974)
  106. Ломинадзе Д Г Циклотронные волны в плазме (Под ред. А Б Михайловского) (Тбилиси: МЕЦНИЕРЕБА, 1975); Пер. на англ. яз., Lominadze D G Cyclotron Waves in Plasma (Oxford: Pergamon Press, 1975)
  107. Schmitt J P M Phys. Fluids 21 1461 (1978)
  108. Муромкин Ю А, Пашковский В Г Физика плазмы 14 737 (1988); Muromkin Yu A, Pashkovskii V G Sov. J. Plasma Phys. 14 436 (1988)
  109. Ковтун Ю В и др. ЖТФ 80 (5) 143 (2010); Kovtun Yu V et al. Tech. Phys. 55 735 (2010)
  110. Ковтун Ю В и др. ЖТФ 81 (5) 35 (2011); Kovtun Yu V et al. Tech. Phys. 56 623 (2011)
  111. Kovtun Yu V et al. Ukr. J. Phys. 58 450 (2013)
  112. Wijnakker M M B, Granneman E H A, Kistemaker J Z. Naturforsch. A 34 672 (1979)
  113. Ghosh J et al. Phys. Plasmas 13 022503 (2006)
  114. Teodorescu C et al. Phys. Rev. Lett. 105 085003 (2010)
  115. Gueroult R, Fisch N J Phys. Plasmas 19 122503 (2012)
  116. Fetterman A J, Fisch N J Plasma Sources Sci. Technol. 18 045003 (2009)
  117. Bekhtenev A A et al. Nucl. Fusion 20 579 (1980)
  118. Boyer K et al. Proc. of the Second United Nations Intern. Conf. on the Peaceful Uses of Atomic Energy Vol. 31 (Geneva: UNITED NATIONS, 1958) p. 319
  119. Compant La Fontaine A et al. J. Phys. D 31 847 (1998)
  120. Gueroult R et al. Plasma Sources Sci. Technol. 25 035024 (2016)
  121. Елисеев В А, Поплавская Е В Атомная энергия 96 193 (2004)
  122. Морозов А И, Лебедев С В Вопросы теории плазмы Т. 8 (Под ред. М А Леонтовича) (М.: Атомиздат, 1974) с. 332
  123. Бардаков В М, Кичигин Г Н, Строкин Н А Письма в ЖТФ 36 (4) 75 (2010); Bardakov V M, Kichigin G N, Strokin N A Tech. Phys. Lett. 36 185 (2010)
  124. Bardakov V M, Ivanov S B, Strokin N A Phys. Plasmas 21 033505 (2014)
  125. Bardakov V M et al. Plasma Sci. Technol. 17 862 (2015)
  126. Демиденко И И и др. ЖТФ 34 1183 (1964)
  127. Самохин А А и др. ЖТФ 86 (2) 127 (2016); Samokhin A A et al. Tech. Phys. 61 283 (2016)
  128. Тимофеев А В Физика плазмы 26 667 (2000); Timfeev A V Plasma Phys. Rep. 26 626 (2000)
  129. Сафронов Б Г и др. ЖТФ 32 678 (1962)
  130. Войценя В С и др. ЖТФ 34 280 (1964)
  131. Паперный В Л, Красов В И Письма в ЖТФ 37 (11) 53 (2011); Papernyi V L, Krasov V I Tech. Phys. Lett. 37 988 (2011)
  132. Паперный В Л, Красов В И Физика плазмы 37 1057 (2011); Papernyi V L, Krasov V I Plasma Phys. Rep. 37 988 (2011)
  133. Becker E W Uranium Enrichment (Ed. S Villani) (Berlin: Springer-Verlag, 1979); Пер. на русск. яз., Беккер Е В Обогащение урана (Под ред. С Виллани) (М.: Энергоатомиздат, 1983) с. 233
  134. Babichev A P et al. Proc. of the Conf. on Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research Vol. 2 (Vienna: IAEA, 1966) p. 191
  135. Калмыков А А и др. ПТЭ (5) 142 (1963)
  136. Romessor T E et al. IEEE Intern. Conf. Record Abstracts, 1983 IEEE Int. Conf. Plasma Science p. 71
  137. Mussetto M et al. IEEE Intern. Conf. Record Abstracts, 1983 IEEE Intern. Conf. Plasma Science p. 70
  138. Stevenson N R, Bigelow T S, Tarallo F J J. Rad. Nucl. Chem. 257 153 (2003)
  139. Grossbeck M L, Renier J-P A, Bigelow T "Development of improved burnable poisons for commercial nuclear power reactors" Final Report on NERI Project Number 99-0074 (Tennessee: Univ. of Tennessee, 2003)
  140. Carty J S, Wong A, Rosenthal G 4th Intern. Conf. on Isotopes, Cape Town, South Africa. 2002, Final Programme and Abstracts p. 36
  141. La Fontaine A C, Gil Ch, Louvet P C.R. Acad. Sci. II 308 821 (1989)
  142. Louvet P et al. Proc. of the 4th Workshop on Separation Phenomena in Liquids and Gases (Ed. C Ying) (Beijing: Tsinghua Univ., 1994) p. 83
  143. Pailloux A, Compant la Fontaine A, Louvet P Proc. of the Sixth Workshop on Separation Phenomena in Liquids and Gases (Ed. I Yamamoto) (Nagoya: Nagoya Univ., 1998) p. 332
  144. La Fontaine A C et al. J. Phys. D 31 847 (1998)
  145. La Fontaine A C, Louvet P Plasma Sources Sci. Technol. 8 125 (1999)
  146. Карчевский А И и др. Препринт ИАЭ-5239/7 (М.: ИАЭ, 1990)
  147. Карчевский А И и др. Физика плазмы 19 411 (1993); Karchevskii A I et al. Sov. J. Plasma Phys. 19 214 (1993)
  148. Горшунов Н М и др. Прикладная физика (3) 34 (2001)
  149. Бабичев А П и др. Физика плазмы 40 864 (2014); Babichev A P et al. Plasma Phys. Rep. 40 760 (2014)
  150. Муромкин Ю А Итоги науки и техники Сер. Физика плазмы Т. 12 Плазменные методы разделения изотопов (М.: ВИНИТИ, 1991) с. 83
  151. Карчевский А И, Муромкин Ю А Изотопы: свойства, получение, применение Т. 1 (Под ред. В Ю Баранова) (М.: Физматлит, 2005) с. 307
  152. Долголенко Д А, Муромкин Ю А УФН 179 369 (2009); Dolgolenko D A, Muromkin Yu A Phys. Usp. 52 345 (2009)
  153. Muromkin Yu A J. Ener. Power Eng. 7 306 (2013)
  154. Адамов Е О и др. Вопросы атомной науки и техники. Сер. Обеспечение безопасности АЭС (4) 5 (2004)
  155. Адамов Е О и др. Вопросы атомной науки и техники. Сер. Обеспечение безопасности АЭС (4) 26 (2004)
  156. Тимофеев А В Физика плазмы 33 971 (2007); Timofeev A V Plasma Phys. Rep. 33 890 (2007)
  157. Тимофеев А В Физика плазмы 35 989 (2009); Timofeev A V Plasma Phys. Rep. 35 912 (2009)
  158. Тимофеев А В Физика плазмы 25 232 (1999); Timofeev A V Plasma Phys. Rep. 253 207 (1999)
  159. Wong A Y, Rosenthal G B US Patent No. 5,981,955 (1999)
  160. Dolgolenko D A et al. Proc. of the 4th Workshop on Separation Phenomena in Liquids and Gases (Ed. C Ying) (Beijing: Tsinghua Univ., 1994) p. 93
  161. Долголенко Д А, Карчевский А И, Потанин Е П Докл. V Всероссийской (Международ.) научной конф. "Физико-химические процессы при селекции атомов и молекул" (М.: ЦНИИатоминформ, 2000) с. 130
  162. Тимофеев А В, Куянов А Ю Физика плазмы 36 991 (2010); Timofeev A V, Kuyanov A Yu Plasma Phys. Rep. 36 931 (2010)
  163. Rax J-M, Robiche J, Fisch N J Phys. Plasmas 14 043102 (2007)
  164. Аверин В Г и др. ЖТФ 48 66 (1978)
  165. Fetterman A J, Fisch N J Phys. Plasmas 18 103503 (2011)
  166. Амиров Р Х Труды МФТИ 6 (1) 136 (2014)

© Успехи физических наук, 1918–2020
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение