npeЯдерная физика и инжинирингNuclear Physics and Engineering2079-56292079-5637МИФИ10.56304/S2079562924060265ZIUXKAnpe-401Research ArticleБезопасное обращение с ядерными материаламиSafe Handling of Nuclear MaterialsТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ИОННО-ПЛАЗМЕННОЙ КАМЕРНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ДЕЗАКТИВАЦИИ БЛОКОВ ОБЛУЧЕННОГО ГРАФИТА РБМКTHERMOPHYSICAL PARAMETERS OF ION-PLASMA CHAMBER TECHNOLOGY FOR DEACTIVATION OF IRRADIATED GRAPHITE OF RBMKПетровскаяА. С.PetrovskayaA. S.anita3425@yandex.ruЦыгановА. Б.TsyganovA. B.anita3425@yandex.ruЛаборатория физики плазмы, ООО “ИнноПлазмаТех”РоссияPlasma Application Laboratory, InnoPlasmaTech LLCRussian Federation202425122024156515521Copyright © Петровская А.С., Цыганов А.Б., 20242024Петровская А.С., Цыганов А.Б.Petrovskaya A.S., Tsyganov A.B.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://npe.elpub.ru/jour/article/view/401

Для дезактивации облученных графитовых блоков впервые разрабатывается новый подход “сухая” ионно-плазменная камерная технология дезактивации. Технология основана на применении однородного укороченного плазменного разряда в инертном газе (аргон) для ионной и термической обработки одновременно всех поверхностей графитового блока в специальной камере. Дезактивация графитового блока кладки реактора осуществляется посредством ионного распыления радионуклидов с его поверхностей, а также за счет их термодиффузии из объема блока благодаря нагреву плазменным разрядом. При этом технология позволяет сохранить интегральную целостность дезактивированных блоков графитовой кладки реактора для эффективного захоронения. В статье получены теплофизические параметры ионно-плазменной камерной технологии на примере дезактивации реакторного графита марки ГР-280.

A new “dry” ion-plasma chamber deactivation technology is developed for the first time to deactivate irradiated graphite blocks. The technology is based on a homogenous shortened plasma discharge in an inert gas (argon) for the ion and thermal treatment of all graphite block surfaces simultaneously in a special chamber. The deactivation of graphite block of the reactor masonry is carried out by the ion sputtering of radionuclides from the block surfaces, as well as due to the thermal diffusion of radionuclides from the graphite block volume under plasma discharge heating. The technology provides a maintenance of the graphite masonry blocks integrity during the deactivation process for the effective burial of radionuclides. The thermophysical parameters of the ion plasma in chamber technology for the deactivation of the grade GR-280 reactor graphite have been obtained.

ионно-плазменная технология дезактивации в камереядерные энергетические установкидезактивацияоблученный реакторный графитвывод из эксплуатацииреактор большой мощности канальныйion plasma chamber deactivation technologynuclear power plantsdeactivationirradiated reactor graphitenuclear plant decommissionhigh-power channel-type reactorИсследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 24-29-00321, https://rscf.ru/project/2429-00321/.ReferencesGurau D., Deju R. // Radiat. Phys. Chem. 2015. V. 106 (1). P. 371.Gurau D., Deju R. // Radiat. Phys. Chem. 2015. V. 106 (1). P. 371.Romenkov A.A., Tuktarov M.A., Sudareva N.A., et al. // Ann. Report. 2012. Moscow: NIKIET JSC.Romenkov A.A., Tuktarov M.A., Sudareva N.A., et al. // Ann. Report. 2012. Moscow: NIKIET JSC.Podruzhina T. // Report No. Juel-4166. 2004. Julich: Forschungszentrum Jülich in der Helmholtz-Gemeinschaft. P. 127.Podruzhina T. // Report No. Juel-4166. 2004. Julich: Forschungszentrum Jülich in der Helmholtz-Gemeinschaft. P. 127.Dmitriev S.A., Karlina O.K., Klimov V.L., et al. // Patent RU No. 2192057. 2002.Dmitriev S.A., Karlina O.K., Klimov V.L., et al. // Patent RU No. 2192057. 2002.Romenkov A.A., Tuktarov M.A., Karlina O.A., et al. // Patent RU No. 2546981. 2015.Romenkov A.A., Tuktarov M.A., Karlina O.A., et al. // Patent RU No. 2546981. 2015.Cleaver J., McCrory S., Smith T.E., Dunzik-Gougar M.L. // WM Conf. 2012. Phoenix, Arizona, USA.Cleaver J., McCrory S., Smith T.E., Dunzik-Gougar M.L. // WM Conf. 2012. Phoenix, Arizona, USA.Fachinger J., von Lensa W., Podruhzina T. // Nucl. Eng. Des. 2008. V. 238. P. 3086.Fachinger J., von Lensa W., Podruhzina T. // Nucl. Eng. Des. 2008. V. 238. P. 3086.Mason J.B., Bradbury D. // Nucl. Energy. 2000. V. 39 (5). P. 305.Mason J.B., Bradbury D. // Nucl. Energy. 2000. V. 39 (5). P. 305.El-Genk M.S., Tournier J.P. // J. Nucl. Mater. 2011. V. 41. P. 193.El-Genk M.S., Tournier J.P. // J. Nucl. Mater. 2011. V. 41. P. 193.Ojovan M.I., Lee W.E., Sobolev I.A., et al. // Proc. Inst. Mech. Engin., Part E: J. Process Mechanical Engineering. 2004. V. 218 (4). P. 261.Ojovan M.I., Lee W.E., Sobolev I.A., et al. // Proc. Inst. Mech. Engin., Part E: J. Process Mechanical Engineering. 2004. V. 218 (4). P. 261.Womack R.K. // Met. Mater. Soc. 1999. V. 51 (10). P. 14.Womack R.K. // Met. Mater. Soc. 1999. V. 51 (10). P. 14.Lee W.E., Ojovan M.I., Stennett M.C., Hyatt N.C. // Adv. Appl. Ceram. 2006. V. 105 (1). P. 3.Lee W.E., Ojovan M.I., Stennett M.C., Hyatt N.C. // Adv. Appl. Ceram. 2006. V. 105 (1). P. 3.Алешин А.М., Змитродан А.А., Кривобоков В.В. // Технологии обеспечения жизненного цикла ядерных энергетических установок. 2019. № 4 (18). С. 34.Алешин А.М., Змитродан А.А., Кривобоков В.В. // Технологии обеспечения жизненного цикла ядерных энергетических установок. 2019. № 4 (18). С. 34.Kim S.W., Park S.Y., Roh C.H., et al. // Nucl. Engin. Technol. 2022. V. 54. P. 2329.Kim S.W., Park S.Y., Roh C.H., et al. // Nucl. Engin. Technol. 2022. V. 54. P. 2329.Wood C.J. // Prog. Nucl. Energy. 1990. V. 23. P. 35.Wood C.J. // Prog. Nucl. Energy. 1990. V. 23. P. 35.Liu S., He Y., Xie H. // Sustainability. 2022. V. 14. P. 4021.Liu S., He Y., Xie H. // Sustainability. 2022. V. 14. P. 4021.LaBrier D., Dunzik-Gougar M.L. // J. Nucl. Mater. 2014. V. 448. P. 113.LaBrier D., Dunzik-Gougar M.L. // J. Nucl. Mater. 2014. V. 448. P. 113.Dunzik-Gougar M.L., Smith T.E. // J. Nucl. Mater. 2014. V. 451. P. 328.Dunzik-Gougar M.L., Smith T.E. // J. Nucl. Mater. 2014. V. 451. P. 328.LaBrier D., Dunzik-Gougar M.L. // J. Nucl. Mater. 2015. V. 460. P. 174.LaBrier D., Dunzik-Gougar M.L. // J. Nucl. Mater. 2015. V. 460. P. 174.Vulpius D., Baginski K., Fischer C., Thomauske B. // J. Nucl. Mater. 2013. V. 438. P. 163.Vulpius D., Baginski K., Fischer C., Thomauske B. // J. Nucl. Mater. 2013. V. 438. P. 163.Payne L., Heard P.J., Scott T.B. // PLoS ONE. 2016. V. 11 (10). P. e0164159. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0164159Payne L., Heard P.J., Scott T.B. // PLoS ONE. 2016. V. 11 (10). P. e0164159. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0164159Петровская А.С., Кладков А.Ю., Суров С.В., Цыганов А.Б. // ВАНТ. Сер.: Ядерно-реакторные константы. 2018. Т. 4. С. 185.Петровская А.С., Кладков А.Ю., Суров С.В., Цыганов А.Б. // ВАНТ. Сер.: Ядерно-реакторные константы. 2018. Т. 4. С. 185.Contescu C.I., Arregui-Mena J.D., Campbell A.A., Edmondson P.D. et al. // Carbon. 2019. V. 141. P. 663.Contescu C.I., Arregui-Mena J.D., Campbell A.A., Edmondson P.D. et al. // Carbon. 2019. V. 141. P. 663.Laudone G.M., Gribble C.M., Matthews G.P. // Carbon. 2014. V. 73. P. 61.Laudone G.M., Gribble C.M., Matthews G.P. // Carbon. 2014. V. 73. P. 61.Petrovskaya A.S., Tsyganov A.B. Kladkov A.Yu., Surov S.V., et al. // Proc. Int. Conf. Electrical Engineering and Photonics (EExPolytech). 2021. P. 164. https://doi.org/10.1109/EExPolytech53083.2021.9614889Petrovskaya A.S., Tsyganov A.B. Kladkov A.Yu., Surov S.V., et al. // Proc. Int. Conf. Electrical Engineering and Photonics (EExPolytech). 2021. P. 164. https://doi.org/10.1109/EExPolytech53083.2021.9614889Petrovskaya A.S., Tsyganov A.B. // Phys. Solid State. 2023. V. 65 (12). P. 2184.Petrovskaya A.S., Tsyganov A.B. // Phys. Solid State. 2023. V. 65 (12). P. 2184.Petrovskaya A.S., Tsyganov A.B., Surov S.V., Blokhin D.A. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2023. V. 87 (10). P. 1552. https://doi.org/10.3103/S1062873823703689Petrovskaya A.S., Tsyganov A.B., Surov S.V., Blokhin D.A. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2023. V. 87 (10). P. 1552. https://doi.org/10.3103/S1062873823703689Петровская А.С., Кладков А.Ю., Суров С.В., Блохин Д.А., Цыганов А.Б. // Ядерная физика и инжиниринг. 2023. Т. 14 (2). С. 131. [Petrovskaya A.S., Kladkov A.Yu., Surov S.V., Blokhin D.A., Tsyganov A.B. // Phys. At. Nucl. 2022. V. 85. P. 1992. https://doi.org/10.1134/S1063778822100416]. https://doi.org/10.56304/S2079562922050359Петровская А.С., Кладков А.Ю., Суров С.В., Блохин Д.А., Цыганов А.Б. // Ядерная физика и инжиниринг. 2023. Т. 14 (2). С. 131. [Petrovskaya A.S., Kladkov A.Yu., Surov S.V., Blokhin D.A., Tsyganov A.B. // Phys. At. Nucl. 2022. V. 85. P. 1992. https://doi.org/10.1134/S1063778822100416]. https://doi.org/10.56304/S2079562922050359Petrovskaya A.S., Tsyganov A.B., Stakhiv M.R. // Patent RU No. 2711292. 2020.Petrovskaya A.S., Tsyganov A.B., Stakhiv M.R. // Patent RU No. 2711292. 2020.Petrovskaya A.S., Tsyganov A.B., Stakhiv M.R. // Int. Patent Appl. WO2019RU00816, US Patent Appl. US20210272715, European Patent Appl. EP19888171.6, Canada Patent Appl. CA3105179A1, CN112655056Aю 2021.Petrovskaya A.S., Tsyganov A.B., Stakhiv M.R. // Int. Patent Appl. WO2019RU00816, US Patent Appl. US20210272715, European Patent Appl. EP19888171.6, Canada Patent Appl. CA3105179A1, CN112655056Aю 2021.Petrovskaya A.S., Tsyganov A.B. // Patent RU No. 2771172. 2022.Petrovskaya A.S., Tsyganov A.B. // Patent RU No. 2771172. 2022.Petrovskaya A.S., Tsyganov A.B., Surov S.V., Kladkov A.Yu. // Nucl. Eng. Des. 2022. V. 386. P. 111561.Petrovskaya A.S., Tsyganov A.B., Surov S.V., Kladkov A.Yu. // Nucl. Eng. Des. 2022. V. 386. P. 111561.Петровская А.С., Цыганов А.Б., Суров С.В., Блохин Д.А. // Вопросы материаловедения. 2022. Т. 4 (112). С. 199–211. https://doi.org/10.22349/1994-6716-2022-112-4-199-211Петровская А.С., Цыганов А.Б., Суров С.В., Блохин Д.А. // Вопросы материаловедения. 2022. Т. 4 (112). С. 199–211. https://doi.org/10.22349/1994-6716-2022-112-4-199-211

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