Безопасное обращение с ядерными материалами
В работе рассмотрена применяемая в настоящее время классификация удаляемых радиоактивных отходов, принятая в Российской Федерации, а также произведено ее сравнение с классификацией, рекомендованной в публичных материалах МАГАТЭ. Даны обоснования целесообразности ввода новых категорий РАО в существующую классификацию (освобожденные от контроля отходы, а также очень короткоживущие радиоактивные отходы), представлены “критические моменты” в существующей классификации ТРО, принятой в РФ. На основе критических моментов были предложены рекомендации, необходимые к внесению в существующее законодательство для совершенствования классификации РАО с учетом публичных рекомендаций международной комиссии по атомной энергии МАГАТЭ а также практик различных стран.
Материалы и технология для новых источников энергии
Исследована эффективность метода лазерно-индуцированной десорбции как детектора изотопов водорода при импульсном лазерном облучении (длина волны 1064 нм, 100 мДж, длительность 10 нс) для различных плотностей мощности падающего излучения на насыщенные дейтерием тонкие титановые пленки. При увеличении плотности потока мощности в 16 раз интенсивность пика термодесорбции возрастает более чем на 2 порядка по величине. Долговременное многократное облучение поверхности не приводит к существенному истощению содержания изотопов водорода в изучаемых слоях, позволяя проводить их дальнейший ex-situ анализ.
Процессы эрозии и переосаждения обращенных к плазме материалов термоядерных установок (ТЯУ) являются важнейшими факторами, влияющими на конечные параметры получаемой плазмы, ресурс первой стенки и ТЯУ в целом. Метод анализа тонких слоев на поверхности с помощью рассеяния ионов водорода кэвных энергий расширяет функциональные возможности определения скорости эрозии и осаждения слоев с большим атомных номером на подложку из легкого элемента, либо, наоборот, легких слоев на тяжелую подложку, что характерно для современных термоядерных установок. Анализ осаждения и/или эрозии заключается в помещении в плазменную установку специальных маркерных мишеней со слоями материала с малым атомным номером и/или материала с большим атомным номером в те места установки, в которых предполагается исследовать скорость эрозии и/или осаждения, с последующим анализом энергетических спектров, отраженных от экспонированных мишеней ионов водорода с энергиями в килоэлектронвольтном диапазоне. В данной работе приведены оценки применимости данной методики непосредственно в ТЯУ с учетом характерных параметров пристеночной плазмы.
Математическое моделирование в ядерных технологиях
Рассматривается взаимодействие нейтрино, излучаемых искусственными источниками, изотопами 37Ar, 51Cr, 65Zn, с ядрами галлия-71, что представляет интерес для калибровочных экспериментов, направленных на обнаружение стерильных нейтрино. Сечение поглощения нейтрино рассчитывается с учетом новых экспериментальных результатов по измерению величины порога реакции. На основе данных, полученных при изучении реакции перезарядки, проводится оценка вкладов в сечение возбужденных состояний германия-71.
В данной статье изучается фазовая диаграмма Квантовой Хромодинамики при таких внешних параметрах, как температура, барионный химический потенциал и магнитное поле с помощью метода решеточного суперкомпьютерного моделирования. Вычисления проводятся с тремя легкими кварками при мнимом химическом потенциале. Для действительных значений химического потенциала результаты получены методом аналитического продолжения. С помощью перенормированного кирального конденсата и петли Полякова были определены положение (критическая температура) и ширина фазовых переходов конфайнмент-деконфайнмент и нарушение-восстановление киральной симметрии в зависимости от магнитного поля и барионной плотности.
Сначала рассматривается случай (0 + 1)-мерной неравновесной квантовой механики на примере модели Юкавы во внешнем скалярном поле φcl (t) = m/L+a/L*t. Показывается, что точные фермионные пропагаторы не меняются со временем, а рост бозонных пропагаторов определяется вкладом в квантовое среднее поля и отвечает так называемым диаграммам типа “головастик”. Затем рассматривается теория Юкавы взаимодействующего массивного дираковского поля и безмассового действительного скалярного поля в (1 + 1)-мерном пространстве Минковского с сигнатурой (+1, –1). В этой теории находятся сначала классический ток, а затем и квантовые поправки для дираковского поля во внешнем зависящем от координаты скалярном поле с взаимодействием Юкавы. Изучается отклик рождения пар фермионов на внешнее линейно зависящее от координаты бозонное поле.
В данной работе исследуются изменения топологических свойств четырехмерной компактной электродинамики на решетке. Требование компактности модели приводит к возникновению топологических дефектов (монополей), создающих магнитные токи. Существующие вычисления продемонстрировали наличие фазового перехода по рождению монополей. В данной работе обнаружены фазовый переход между различными состояниями внутри этой фазы и указания на возможностьь разделения единой “монопольной” фазы на более мелкие, отличающиеся упорядоченностью расположения магнитных токов и их интенсивностью. Обоснована регулярность подобного рассмотрения, а также следствия, подтверждающие наличие второго фазового перехода в модели. Продемонстрирована зависимость корреляционных свойств магнитных токов от направления. Предложен новый способ анализа фазовых переходов при помощи геометрического построения, наглядно раскрывающий изменения, происходящие с токами в различных состояниях.
Инженерное проектирование ядерно-физической аппаратуры
Приводятся результаты испытаний прототипа вторично-эмиссионного зонда, работающего в режиме автоколебательной развертки напряжения, предназначенного для диагностики неравновесной плазмы в присутствии надтепловой группы электронов. Ранее апробация метода автоколебательного зонда проводилась с использованием алюминиевой водоохлаждаемой контактной поверхности с формированием наноразмерного по толщине высокоэмиссионного оксидного покрытия. Особенностью конструкции описываемого зонда является применение тугоплавкого тантала, способного работать в режиме радиационного охлаждения, что упрощает конструкцию и повышает надежность зонда. Показано, что тантал с оксидным покрытием по вторично эмиссионным характеристикам позволяет получать под плазменной нагрузкой хорошо выраженную N-образную ВАХ с большим превышением электронно-эмиссионной составляющей тока над ионным насыщением и удовлетворяет всем требованиям для реализации метода автоколебательного зонда.
Одним из важнейших конструктивных элементов токамака является вакуумная разрядная камера, к которой предъявляются специфические требования, связанные с индукционным способом генерации плазмы и, соответственно, наличием переменных магнитных полей, дополнительно воздействующих на камеру. Кроме того, камера не только должна обеспечить возможность создания и удержания в ней токовой плазмы, но предоставлять возможности диагностики ее параметров через соответствующие патрубки. Создаваемый в МИФИ малый сферический токамак, предназначенный как для учебных, так и для исследовательских целей, имеет обширную программу таких исследований, поэтому разрядная камера должна позволять не только быстро создавать вакуум, выдерживать переменные магнитные поля, но и быть удобной для измерения ее параметров с помощью различных диагностик, а также позволять быстро осуществлять замену внутренних элементов и ввод в камеру дополнительной мощности. В данной работе описана удовлетворяющая этим требованиям конструкция вакуумной камеры токамака МИФИСТ-1 и приведены расчеты в обосновании выбора материала, толщины характерных элементов камеры, а также приведены результаты испытаний готовой камеры.
В Лаборатории физики высоких энергий разработаны 16-ти канальные прототипы детекторов со считыванием сигнала на основе SiPM производства Ketek и Hamamatsu для применения в калориметре под нулевым углом, а также для измерения профиля пучка нейтронов низких энергий. В работе представлен метод определения напряжения излома шумовой характеристики фотоумножителей в многоканальном детекторе и его температурная зависимость в диапазоне от 27.7 до 39.1 °C. Был исследован отклик от светодиодного источника калиброванных световых импульсов и получено временное разрешение.
ISSN 2079-5637 (Online)