СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ: УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЕ РЕАКТОРЫ III И III+ ПОКОЛЕНИЙ

Д.П. Белозоров, Л.Н. Давыдов

Full Text   (2500 kB)

Анотація
На примере усовершенствованных ядерных реакторов третьего поколения анализируются основные тенденции развития ядерной энергетики начала 21 столетия. После определения поколений ядерных реакторов промышленного назначения кратко рассмотрены основные конструкции действующих реакторов второго поколения. Подробно рассмотрены существующие проекты и конструкции реакторов третьего поколения - как большой, так и малой мощности (мене 300 МВт(эл.)). Реакторы третьего поколения, представляя, как правило, эволюционное развитие предыдущего поколения, удовлетворяют ряду жестких требований и являются заметно экономичнее своих предшественников. Самым важным их отличием от реакторов второго поколения является присутствие механизмов пассивной, или внутренне присущей безопасности. В случае отказов или необходимости предотвращения аварии эти механизмы не требуют активного вмешательства персонала и основываются на физических принципах гравитации, естественной конвекции и достаточной термостойкости изделий. В обзоре перечислены различные типы разрабатываемых в мире реакторов третьего поколения - с водяным, жидкометаллическим, газовым и солевым теплоносителями, с графитовым и водяным замедлителем, с топливом в виде стержневых, шаровых и призматических тепловыделяющих элементов, с модульной, интегральной, корпусной или бассейновой конструкцией активной зоны и др. Россия является одной из ведущих стран мира в области реакторостроения, проекты которой реализованы на АЭС, действующих на территории Украины. В связи с этим отдельно рассматриваются реакторы третьего поколения, разрабатываемые и строящиеся в этой стране. Одна из целей обзора заключается в попытке выяснить, какие мировые достижения в области реакторостроения на сегодняшний день могут быть востребованы в нашей стране и на что может ориентироваться Украина в будущем в своей ядерно-энергетической программе. В работе приведен краткий анализ современного состоянии ядерной энергетики Украины и рассмотрены задачи ее развития в 21 столетии с учетом «Энергетической стратегии Украины» и соответствующего сценария развития ее ядерно-энергетического комплекса на период до 2030 года.

КЛЮЧОВІ СЛОВА: ядерный реактор, атомная энергетика, реактор с водой под давлением, быстрый реактор, газовый реактор, теплоноситель, мощность реактора, выгорание.

АНАЛИЗ ЗАРЯДОВЫХ ФОРМФАКТОРОВ ЯДРА ⁶LI НА ОСНОВЕ КЛАСТЕРНОЙ МОДЕЛИ

Ю.А. Бережной, В.В. Пилипенко

Full Text   (470 kB)

Анотація
Рассмотрено применение различных вариантов феноменологической кластерной модели ядра ⁶Li - модели a+d нуклонных ассоциаций и кластерной модели с дисперсией для систем a+d и a+p+n - для описания упругого зарядового формфактора ядра ⁶Li и формфактора неупругого рассеяния с возбуждением в ядре мишени первого состояния 3⁺. Из анализа экспериментально измеренных формфакторов найдены значения параметров изучаемых моделей. Показано, что рассмотренные кластерные модели дают хорошее описание как упругого, так и неупругого формфакторов, причем наиболее предпочтительной выглядит кластерная a+d модель с дисперсией.

КЛЮЧОВІ СЛОВА: ядро ⁶Li, кластерная модель, зарядовый формфактор, неупругий формфактор, среднеквадратичный радиус, параметр дисперсии.

ВЛИЯНИЕ ИМПУЛЬСНОГО ЛАЗЕРНОГО ОБЛУЧЕНИЯ НА СТРУКТУРУ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ ЦИРКОНИЕВЫХ СПЛАВОВ

В.Г. Кириченко, А.И. Кирдин, Т.А. Коваленко, А.В. Остапов

Full Text   (2600 kB)

Анотація
Обнаружено значительное изменение структуры и фазового состава поверхности железосодержащих сплавов на основе циркония при импульсном облучении лучом лазера АИГ: Nd³⁺ с длительностью импульса 50 нс и энергией в импульсе до 5 Дж. Изменение структуры проявляется в обнаруженных на поверхности ступенчато-волновых формированиях и в релаксации напряжений в области включений интерметаллических фаз. Изменение фазового состава обусловлено различным характером движения включений железосодержащих фаз при лазерном облучении: от поверхности вглубь для деформированных сплавов и из глубины к поверхности для отожженных сплавов.

КЛЮЧОВІ СЛОВА: сплавы циркония, импульсное лазерное облучение, поверхность, эволюция микроструктуры, фазовые превращения.

ОБЩЕРЕЛЯТИВИСТСКАЯ ПРЕЦЕССИЯ СПИНА КАК ПРОЯВЛЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ФАЗЫ РЫТОВА-ВЛАДИМИРСКОГО-БЕРРИ

Е.Е. Занимонский, Ю.П. Степановский

Full Text   (250 kB)

Анотація
Для реализации больших возможностей современных прецизионных квантовых измерительных систем необходимо проводить комплексный анализ соответствующих задач теоретической физики. Для квантовой метрологии важным является исследование поведения спина частиц, в частности фотонов, при их движении во внешних полях. В работе обсуждается понятие волновой функции безмассовой частицы с произвольным спином и рассматриваются релятивистсткие волновые уравнения, которым удовлетворяют эти волновые функции. Исследуется квазиклассическое движение безмассовой частицы с произвольным спином в общей теории относительности. Для расчета изменения состояния поляризации частицы применен метод геометрической фазы Рытова-Владимирского-Берри. Предложен простой вывод вычисления угловой скорости общерелятивистской прецессии спина частицы. Показано, что определяющую роль при расчете общерелятивистской прецессии играет условие Борна-Фока-Саймона.

КЛЮЧОВІ СЛОВА: безмассовая частица, спин, спиральность, прецессия, геометрическая фаза.

РАСЧЁТ НАВЕДЕННЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ ВБЛИЗИ ПРОВОДЯЩИХ СТРУКТУР

В.Н. Болотов, Р.А. Дружченко

Full Text   (430 kB)

Анотація
Рассчитаны распределения наведенных электрических полей вблизи плоских поверхностей конечных размеров, включая фрактальные структуры типа «ковер Серпинского». Построение расчетной схемы основано на том факте, что односвязная проводящая поверхность произвольной геометрии является эквипотенциальной поверхностью. Это дало возможность составить и решить систему алгебраических уравнений для плотности наведенных зарядов, а затем определить электрические поля в любой точке пространства. Расчеты проводили для разных расположений внешнего заряда относительно проводящих ограниченных поверхностей различных геометрий.

КЛЮЧОВІ СЛОВА: электростатика, наведенный заряд, фрактальные структуры, наведенные электрические поля.

ИССЛЕДОВАНИЕ СИНХРОТРОННОЙ ДИНАМИКИ В КОМПТОНОВСКОМ ИСТОЧНИКЕ

Е.В. Буляк, П.И. Гладких, В.В. Скоморохов

Full Text   (490 kB, Eng.) 

Анотація
В рамках модели электронного накопительного кольца, состоящего только из ВЧ-резонатора и дрейфового промежутка, исследуется продольная динамика электронных сгустков с большим энергетическим разбросом. При этом рассмотренная модель накопителя существенно не линейна и имеет малый линейный коэффициент уплотнения орбит. Для данной модели кольца построены конечно-разностные уравнения и дифференциальные уравнения движения в канонической форме. На основе дифференциальной модели исследована топология продольного фазового пространства и ее изменение в зависимости от соотношения параметров накопительного кольца. Также получено выражение для фактора, который определяет структуру продольного фазового пространства. Исследована зависимость величины области устойчивости пучка от величины и соотношения параметров системы. Показано, что увеличение энергетического акцептанса накопителя при уменьшении линейного коэффициента упаковки орбит ограничено наличием нелинейности. Уменьшая линейный коэффициент упаковки орбит ниже некоторого предельного значения, получаем обратный эффект - уменьшение акцептанса. На основе численного моделирования проведен сравнительный анализ конечно-разностной и дифференциальной моделей рассматриваемого накопителя. Результаты моделирования демонстрируют хорошее совпадение с теоретическими расчетами размеров и положения областей устойчивости.

КЛЮЧОВІ СЛОВА: накопительные электронные кольца, нелинейная синхротронная динамика, комптоновские рентгеновские источники.

ОСОБЕННОСТИ ИЗЛУЧЕНИЯ КОРОННОГО РАЗРЯДА ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ ПОЛЯРНОСТИ В ВОЗДУХЕ В РЕЖИМЕ ИМПУЛЬСОВ ТРИЧЕЛА

Л.М. Завада, Б.Б. Кадолин, О.В. Болотов, И.А. Пащенко, С.Г. Пугач, С.Н. Маньковский

Full Text   (310 kB)

Анотація
Представлены экспериментальные результаты исследования пространственно-временных характеристик излучения отрицательной короны в режиме импульсов Тричела в воздухе. Наряду с существованием общеизвестной области излучения в близи острийного электрода, показано существование излучения из прианодной области. Изучены его особенности. Интенсивность излучения у анода зависит от формы анода. Излучение из каждой приэлектродной области носит импульсный характер. Импульс излучения из прикатодной области начинается одновременно с импульсом разрядного тока. Интенсивность излучения коррелирует с изменением амплитуды токового импульса Тричела. Излучение из прианодной области начинается с задержкой после начала импульса разрядного тока. Длительность временной задержки между импульсом разрядного тока и импульсом излучения из прианодной области зависит от длины разрядного промежутка и величины приложенного высоковольтного напряжения. Интенсивность излучения из прианодной области зависит только от величины приложенного к разрядному промежутку напряжения.

КЛЮЧОВІ СЛОВА: отрицательная корона, импульс Тричела, излучение, зона дрейфа, анодная область, волна возмущения, форма анода.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОЛЬТАМПЕРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ДЕТЕКТОРОВ РЕНТГЕНОВСКОГО И ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ СТРУКТУР Me-CdZnTe-Me

Д.В. Кутний, В.Е. Кутний, А.В. Рыбка, И.Н. Шляхов, А.А. Захарченко, К.В. Кутний, А.А. Веревкин

Full Text   (340 kB)

Анотація
В работе рассмотрены особенности формирования барьерных контактов на высокоомном полупроводниковом соединении CdZnTe p-типа для создания детекторов рентгеновского и гамма-излучения. Предложена эквивалентная электрическая схема структуры металл-полупроводник-металл, позволяющая моделировать различные типы и варианты контактов. На основе структур Au-CdZnTe-In созданы детекторы для регистрации низкоэнергетического гамма-излучения, характеризующиеся малыми токами утечки ~ 1,5 нА при напряжении смещения 100 В.

КЛЮЧОВІ СЛОВА: CdZnTe, детектор, гамма-излучение, вольтамперная характеристика, контакт, структура металл-полупроводник-металл.

ЗАВИСИМОСТЬ ВРЕМЕНИ ЖИЗНИ ПУЧКА ЭЛЕКТРОНОВ В НАКОПИТЕЛЕ НЕСТОР ОТ ДАВЛЕНИЯ ОСТАТОЧНОГО ГАЗА

П.И. Гладких, В.Г. Гревцев, А.Ю. Зелинский, И.М. Карнаухов, Н.И. Мочешников, А.О. Мыцыков

Full Text   (290 kB)

Анотація
Рассмотрены основные механизмы потерь накопленных частиц: упругое и неупругое рассеяние на электронах и ядрах атомов остаточного газа, внутрипучковое рассеяние (эффект Тушека), квантовое время жизни в накопителе электронов НЕСТОР (Н-100М), который создается в ННЦ ХФТИ для генерации интенсивного пучка гамма-квантов на основе обратного комптоновского рассеяния. Показано, что в области низких энергий электронного пучка основные потери накопленного пучка происходят из-за упругого рассеяния частиц на ядрах, а в области высоких энергий преобладают эффекты неупругого рассеяния. Построены зависимости парциальных и суммарного времён жизни от энергии электронного пучка. Найдена величина максимального накопленного тока, исходя из времени жизни электронного пучка. Определены апертура вакуумной камеры и величина динамического давления в накопителе.

КЛЮЧОВІ СЛОВА: время жизни, электронный пучок, накопитель электронов, вакуумная камера, остаточный газ.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕНТГЕНОВСКОГО ФИЛЬТРА ИЗ ПИРОЛИТИЧЕСКОГО ГРАФИТА ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ЖЕЛЕЗА В ТЕТРАФТОРИДЕ ЦИРКОНИЯ

В.В. Левенец, А.П. Омельник, А.А. Щур, Е.А.Чернов

Full Text   (310 kB)

Анотація
В работе исследуются характеристики широкополосного фильтра на основе пиролитического графита для модификации спектра характеристического рентгеновского излучения, возбуждаемого пучком протонов. Определены параметры функции пропускания излучения фильтром при оптимизации условий определения железа в тетрафториде циркония. При пропускании 33% излучения К_a железа, коэффициент подавления линии К_a циркония равняется n´10³. Достигнут предел обнаружения для железа n´10^-5 мас.%., позволяющий использовать метод для изучения фторцирконатных стекол.

КЛЮЧОВІ СЛОВА: рентгеновское излучение, пиролитический графит, железо, фторцирконатные стекла, пучок протонов.

ВЛИЯНИЕ СИЛЬНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ НА ЭЛЕКТРОСОПРОТИВЛЕНИЕ И ТЕРМОЭДС ЦИРКОНИЯ

В.М. Ажажа, А.Н. Великодный, М.А. Тихоновский, И.Д. Толмачев, В.Г. Яровой

Full Text   (450 kB)

Анотація
Исследовано поведение электросопротивления и термоЭДС циркония, деформированного на холоду волочением с большими вытяжками. Показано, что термоЭДС (S) и относительное электросопротивление (r₂₉₃/r₇₇) убывают с увеличением истинной деформации (e) подобным образом. Удельное электросопротивление при 77 К с увеличением e монотонно растет, тогда как при комнатной температуре на этой зависимости в области e » 2 ¸ 5,5 наблюдается плато и даже некоторое снижение r₂₉₃ при e » 3. Обсуждаются возможные причины такого поведения электросопротивления.

КЛЮЧОВІ СЛОВА: интенсивная пластическая деформация, электросопротивление, температурный коэффициент сопротивления, термоЭДС.

ФОРМИРОВАНИЕ МНОГОСЛОЙНЫХ ПОКРЫТИЙ TiN/Mo ВАКУУМНО-ДУГОВЫМ МЕТОДОМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВЧ РАЗРЯДА

В.М. Береснев, А.Д. Погребняк, О.М. Швец, Е.В. Фурсова, Н.Н. Чернышов, Л.В. Маликов

Full Text   (670 kB)

Анотація
Показана возможность формирования нанослойных TiN/Mo покрытий методом вакуумно-дугового осаждения с использованием ВЧ разряда для подавления микрочастиц плазменного потока. Покрытия осаждали из двух источников. Установлены закономерности изменений структурно-фазовых характеристик, микротвердости Н_m покрытий TiN/Мо, получаемых при различных значениях ускоряющего потенциала подложки. Установлено изменение зависимости Н_m от потенциала смещения с максимумом значений 32ГПа в области 200В. Изучены трибологические характеристики нанослойных покрытий в сравнении с покрытием TiN.

КЛЮЧОВІ СЛОВА: ВЧ разряд, нанослойные покрытия, структура, микротвердость, трибологические характеристики.

ФОРМУЛА ДЛЯ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ ИОНИЗАЦИИ К-ОБОЛОЧКИ АТОМА Si РЕЛЯТИВИСТСКИМИ ЭЛЕКТРОНАМИ В ТОНКОМ СЛОЕ КРЕМНИЯ

А.В. Щагин, В.В. Сотников

Full Text   (250 kB)

Анотація
В работе анализируются данные по сечению К-ионизации атомов Si релятивистскими электронами в тонком слое кремния. Приведены имеющиеся результаты измерений и результаты расчетов сечения по различным формулам из литературы. Обсуждается влияние эффекта плотности на поведение сечения при высоких энергиях налетающих электронов. Получена простая формула, аппроксимирующая имеющиеся экспериментальные данные для кремния. Эта формула для расчета сечения К-ионизации Si может быть использована при анализе экспериментальных данных по выходу характеристического рентгеновского излучения из тонкого слоя кремния в диапазоне энергий налетающих электронов от единиц до сотен МэВ. Обсуждается использование характеристического рентгеновского излучения в экспериментах на пучках частиц высоких энергий.

КЛЮЧОВІ СЛОВА: сечение ионизации K-оболочки атомов электронами, характеристическое рентгеновское излучение, эффект плотности.