Известия вузов. Ядерная энергетика

Рецензируемый научно-технический журнал. ISSN: 0204-3327

Проблемы ядерно-лазерной энергетики и способы их решения

24.06.2019 2019 - №02 Актуальные проблемы ядерной энергетики

П.П. Дьяченко А.В. Зродников О.Ф. Кухарчук А.А. Суворов

DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2019.2.02

УДК: 621.039

В середине 1980 х гг. в ГНЦ РФ ФЭИ была сформулирована концепция мощной реакторно-лазерной системы на основе оптического квантового усилителя с ядерной накачкой (ОКУЯН). Суть ее состоит в том, что усилителем в известной схеме «задающий лазер двухпроходовый усилитель с обращением волнового фронта (ОВФ)» является широкоапертурный ОКУЯН.

В состав такого усилителя входит система двух нейтронно связанных блоков – запального реакторного (РБ) и лазерного (ЛБ). Запальный блок представляет собой компактный многозонный импульсный реактор на быстрых нейтронах. Лазерный блок работает на тепловых нейтронах и в нейтронно физическом отношении является подкритической бустерной зоной запального реактора.

Для обоснования основных положений концепции ОКУЯН и доказательства возможности ее практической реализации, верификации расчетных кодов и отработки элементной базы в ФЭИ создан и в 1999 г. введен в эксплуатацию уникальный, не имеющий аналогов в мире реакторно-лазерный комплекс с демонстрационным образцом импульсной реакторно-лазерной системы на основе ОКУЯН – стенд «Б».

Обсуждаются проблемы разработки и создания стенда «Б», обоснования нейтронно физических и лазерных характеристик демонстрационного образца ОКУЯН. Приводятся результаты детального расчетно-экспериментального изучения характеристик демонстрационного образца, системных исследований прямого преобразования энергии деления ядер в энергию лазерного излучения в сложных реакторно лазерных устройствах и результаты рассмотрения перспектив развития ядерно-лазерной энергетики.

Ссылки

  1. Гулевич А.В., Дьяченко П.П., Зродников А.В., Кухарчук О.Ф. Связанные реакторные сис темы импульсного действия. – М.: Энергоатомиздат, 2003. – 360 с.
  2. Карелин А.В. Физические основы реактора лазера. Москва: ФГУП «НПП ВНИИЭМ», 2007. – 260 с.
  3. Мельников С.П., Сизов А.Н., Синянский А.А. Лазеры с ядерной накачкой. Монография. – Саров: ФГУП «РФЯЦ ВНИИЭФ», 2008. – 440 с.
  4. Melnikov S.P1., Sizov A.N.1, Sinyanskii A.A., Miley G.H. Lasers with Nuclear Pumping. Springer Science + Business Media (New York), 2015. – 455 p. [ Russian Federal Nuclear Center – All Russian Scientific Research Institute of Experimental Physics, Sarov, Nizhniy Novgorod reg., Russia. 2 University of Illinois, Urbana, USA].
  5. Prelas Mark. Nuclear Pumped Lasers. – Θ Springer International Publishing Switzerland, 2016. – 417 p.
  6. Walters R., Schneider R., Borland R. Nuclear Pumped Laser Reactors. // Trans. ANS. – 1979. – Vol. 31. – P. 742.
  7. McArthur D.A., Shmidt Th.R., Tolefsrud Ph.B. Concepts for Construction of Large Reactor Exited Laser Systems. SAND 76-0584. 1977.
  8. Дьяченко П.П. История исследований в области прямого преобразования ядерной энергии в энергию лазерного излучения. В кн.: «Государственный научный центр Российской Федерации –Физико энергетический институт, 50 лет». – Обнинск: ГНЦ РФ ФЭИ, 1996. – С. 40.
  9. Дьяченко П.П., Еловский О.А., Прохоров Ю.А., Фокин Г.Н., Якубов П.А., Снопков А.А. Реакторно лазерный комплекс «Стенд Б». – // Атомная энергия. – 2000. – Т. 88. – Вып. 5. – С. 337-342.
  10. Дьяченко П.П., Фокин Г.Н. Реакторно лазерная установка с прямой накачкой осколка ми деления. – Патент на изобретение RU 2502140 C1, 2012.
  11. Дьяченко П.П., Серегина Е.А., Тихонов Г.В. Активный материал для жидкостных лазе ров и усилителей. – Патент на изобретение RU 2075143 C1, 1997.
  12. Леваков Б.Г., Лукин А.В., Магда Э.П., Погребов И.С., Снопков А.А., Терехин В.А. Импуль сные ядерные реакторы РФЯЦ ВНИИТФ. / Под ред. А.В. Лукина. – Снежинск: Изд-во РФЯЦ-ВНИИТФ, 2002.
  13. Дьяченко П.П. О состоянии исследований в ГНЦ РФ ФЭИ им. А.И. Лейпунского по пря мому преобразованию энергии деления ядер в энергию лазерного излучения. / Труды конференции «Проблемы лазеров с ядерной накачкой и импульсные реакторы». – Сне жинск: ВНИИТФ, 2003. – С. 5-30.
  14. Дьяченко П.П., Фокин Г.Н. Запальный реактор и параметры импульса накачки в реак торно-лазерной системе. // Атомная энергия. – 2012. – Т. 112. – Вып. 5. – С. 277-282.
  15. Seifritz W., Wydler P. Criticality of Neptunium 237 and its Possible Utilization in Nuclear Reactors. // Nucl. Sci. Engng. – 1979. – Vol. 72. – No. 2. – PP. 272-276.
  16. Конев В.Н. Нептуний 237. Свойства, структура сплавов и соединений. Препринт № 11 (68). – М.: ВНИИНМ, 1981.
  17. Колесов В.Ф. Апериодические импульсные реакторы. Монография. – Саров: ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», 1999. - Монография в 2 х т. Изд. 2 е переработанное и дополненное. – Саров: ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», 2007.
  18. Шабалин Е.П., Аксенов В.Л., Комышев Г.Г., Рогов А.Д. Высокопоточный импульсный исследовательский реактор на основе нептуния // Атомная энергия. – 2018. – Т. 124. –№ 6. – С. 309-313.
  19. Дьяченко П.П., Дьяченко Н.П., Полетаев Е.Д. Влияние диаметра активного элемента и толщины уранового покрытия на эффективность газового лазера с ядерной накачкой. // Атомная энергия. – 2015. – Т. 118. – Вып. 4. – С. 183-187.
  20. Денежкин И.А., Дьяченко П.П., Степанов С.П. Генерационные характеристики кадмиевого лазера с накачкой осколками деления. / Труды научной конференции «Импульсные реакторы: история создания и перспективы использования». – Саров: ВНИИЭФ, 2015. – Т. 2. – С. 129-132.
  21. Денежкин И.А., Дьяченко П.П., Степанов С.П. Характеристики активного элемента ла зера с ядерной накачкой на парах кадмия. // Атомная энергия. – 2019 (в печати).
  22. Лапидус В.И., Добровольский А.Ф., Дьяченко П.П., Серегина Е.А., Тихонов Г.В.Эффективность накачки и время жизни уровня 4F3/2 иона неодима в жидкой лазерно активной среде POCl3 – SnCl4 – UO2 2+ – Nd3+ при импульсном облучении осколками деления на реакторе Барс 6. // Квантовая электроника. – 2003. – Т. 33. – № 6. – С. 507-510.
  23. Дьяченко П.П., Куликов П.А., Серегина Е.А., Серегин А.А., Тихонов Г.В. Пропускание ла зерного пучка неорганической жидкостью, активированной неодимом и уранилом, при импульсном возбуждении осколками деления урана. // Атомная энергия. – 2016. – Т. 121. – Вып. 6. – С.350-356.

многозонный ядерный реактор нейтроны осколки деления ядерная накачка лазер оптический квантовый усилитель с ядерной накачкой