КТМ токамагын сынамалық іске қосуды өткізу туралы ХАТТАМА

КТМ токамагын сынамалық іске қосуды өткізу туралы ХАТТАМА

 2010 жылғы 5 қыркүйекте КТМ токамагын сынамалық іске қосу өткізілді. КТМ токамагын сынамалық іске қосуды дайындау және өткізу жөніндегі жұмыстар 045-ші «Қазақстандық КТМ материалтану токамагын құру» бюджеттік бағдарламасын іске асыру барысында орындалды.

Сынамалық іске қосудың мақсаты – КТМ токамгының вакуумді камерасында жұмысшы газдың тесіп өтуін алу және 10-30 кА токты плазмалық бау қалыптастыру болып табылады.

  Плазмалық бау алу үшін токамак жүйелерін төмендегідей бабына келтіру өткізілді:

бірінші кезекті плазманың физикалық параметрлерінің диагностикаларын;

  • деректерді жинау және тіркеудің кіші жүйелерін;
  • жұмысшы газдың ион алды жүйелері;
  • КТМ-нің магниттік орамдарын электрмен қоректендіру жүйелері;
  • КТМ камерасын вакууммен кері айдау жүйесі.

Жұмыстар барысында төмендегілер орындалды:

найдены условия для устойчивой работы системы предионизации жұмысшы газды (аргонды) – иондау алды жүйесінің тұрақты жұмысы үшін жағдай жасалды;

  • вакуумді камерада төмен деңгейлі шашыраңқы магнит өрісі саласы табылды;
  • жұмыс газының тесіп шығуы және плазмалық токты берілген деңгейге дейін көтеру жүзеге асырылды;
  • негізгі физикалық параметрлерді тіркеу өткізілді.

Плазмалық бау қалыптастыру және тесіп оту үшін төмендегідей жүйелер қолданылды:

  • жұмысшы газды иондауға арналған иондау алды жүйесі;
  • тороидальді өрістің электр магнитті орамын қоректендіру көзі;
  • PF1, PF4 полоидаль өрістің электр магнитті орамдары мен орталық соленоидтің конденсаторлық қоректендіру көзі;
  • Физикалық параметрлерді диагностикалауға арналған магниттік диагностика, ПЗС бейнекамера және фотоэлектронды көбейткіш (ФЭК).

Жұмыс газының тесіп шығуы мен плазма тогы Роговский белбеуінің, кернеу датчиктерінің көмегімен тіркелді.

Плазма алу бойынша экспериментке қатысатын КТМ-нің кіші жүйелері суретте көрсетілген.

Электронды-циклотронды резонанспен иондау алдын құру үшін жиілігі 2,45 ГГцмагнетронды көз пайдаланылды, АЖЖ сәуле шығару қуаты - 900 Вт, сәуле шығару төмен магнит өріс тарапынан толқынжол арқылы берілді, АЖЖ сәуле шығару импульсінің ұзақтығы - 300 мс. Иондау алды жүйесі 2-суретте көрсетілген.

Вакуумді камера терезесінен газды иондау нәтижесінде жарқырау көрініп тұр.

Құйындық электр өрісін құру үшін полоидаль өріс орамдарына сыйымдылығы 22 мФ және кернеуі 5 кВ конденсаторлық батареяны разрядтау жолымен ток берілді.

Плазмалық бау қалыптастыру және тесіп өту алынған негізгі параметрлер: жұмыс газының (аргонның) қысымы - 10-4 торр, тесіп өту ауданындағы кернеу - 8,4 В, магнитное поле на оси тороидаль орам осіндегі магнит өрісі - 0,043 Тл, плазмалық разряд ұзақтығы ~ 40 мс.

3-суретте вакуумды камераның тік келтеқұбыр жақтан плазмалық бау алу кезіндегі бейнесуретінің кадрі көрсетілген (орталық соленоидке ток енгізудің басынан бастап шамамен 20-шы миллисекунд)

Қорытынды

1. Разработан сценарий пробного запуска токамака КТМ токамагын сынамалық іске қосу сценариі әзірленді. Бірінші кезекті плазманың физикалық параметрлерінің жүйесін бабына келтіру, деректерді тіркеу жүйесін, жұмысшы газды иондау алды жүйесін, КТМ электр магнитті орамдарын қоректендіру жүйесін, КТМ камерасын вакуумді дайындау жүйесін бабына келтіру өткізілді.

2. КТМ-ді сынамалық іске қосу өткізілді және КТМ токамагын сынамалық іске қосу міндеттеріне сәйкес плазманың 25 кА ең жоғарғы тогы алынды.

  • КТМ токамагын сынамалық іске қосуды өткізу туралы ХАТ

  • ВВР-К реакторы

  • Сындық стенд

  • ИВГ.1М реакторы

  • ИГР реакторы

  • "Лиана" cтенді

  • Эксперименттік кешендер

КТМ токамагын сынамалық іске қосуды өткізу туралы ХАТТАМА

КТМ токамагын сынамалық іске қосуды өткізу туралы ХАТТАМА

 2010 жылғы 5 қыркүйекте КТМ токамагын сынамалық іске қосу өткізілді. КТМ токамагын сынамалық іске қосуды дайындау және өткізу жөніндегі жұмыстар 045-ші «Қазақстандық КТМ материалтану токамагын құру» бюджеттік бағдарламасын іске асыру барысында орындалды.

Сынамалық іске қосудың мақсаты – КТМ токамгының вакуумді камерасында жұмысшы газдың тесіп өтуін алу және 10-30 кА токты плазмалық бау қалыптастыру болып табылады.

  Плазмалық бау алу үшін токамак жүйелерін төмендегідей бабына келтіру өткізілді:

бірінші кезекті плазманың физикалық параметрлерінің диагностикаларын;

  • деректерді жинау және тіркеудің кіші жүйелерін;
  • жұмысшы газдың ион алды жүйелері;
  • КТМ-нің магниттік орамдарын электрмен қоректендіру жүйелері;
  • КТМ камерасын вакууммен кері айдау жүйесі.

Жұмыстар барысында төмендегілер орындалды:

найдены условия для устойчивой работы системы предионизации жұмысшы газды (аргонды) – иондау алды жүйесінің тұрақты жұмысы үшін жағдай жасалды;

  • вакуумді камерада төмен деңгейлі шашыраңқы магнит өрісі саласы табылды;
  • жұмыс газының тесіп шығуы және плазмалық токты берілген деңгейге дейін көтеру жүзеге асырылды;
  • негізгі физикалық параметрлерді тіркеу өткізілді.

Плазмалық бау қалыптастыру және тесіп оту үшін төмендегідей жүйелер қолданылды:

  • жұмысшы газды иондауға арналған иондау алды жүйесі;
  • тороидальді өрістің электр магнитті орамын қоректендіру көзі;
  • PF1, PF4 полоидаль өрістің электр магнитті орамдары мен орталық соленоидтің конденсаторлық қоректендіру көзі;
  • Физикалық параметрлерді диагностикалауға арналған магниттік диагностика, ПЗС бейнекамера және фотоэлектронды көбейткіш (ФЭК).

Жұмыс газының тесіп шығуы мен плазма тогы Роговский белбеуінің, кернеу датчиктерінің көмегімен тіркелді.

Плазма алу бойынша экспериментке қатысатын КТМ-нің кіші жүйелері суретте көрсетілген.

Электронды-циклотронды резонанспен иондау алдын құру үшін жиілігі 2,45 ГГцмагнетронды көз пайдаланылды, АЖЖ сәуле шығару қуаты - 900 Вт, сәуле шығару төмен магнит өріс тарапынан толқынжол арқылы берілді, АЖЖ сәуле шығару импульсінің ұзақтығы - 300 мс. Иондау алды жүйесі 2-суретте көрсетілген.

Вакуумді камера терезесінен газды иондау нәтижесінде жарқырау көрініп тұр.

Құйындық электр өрісін құру үшін полоидаль өріс орамдарына сыйымдылығы 22 мФ және кернеуі 5 кВ конденсаторлық батареяны разрядтау жолымен ток берілді.

Плазмалық бау қалыптастыру және тесіп өту алынған негізгі параметрлер: жұмыс газының (аргонның) қысымы - 10-4 торр, тесіп өту ауданындағы кернеу - 8,4 В, магнитное поле на оси тороидаль орам осіндегі магнит өрісі - 0,043 Тл, плазмалық разряд ұзақтығы ~ 40 мс.

3-суретте вакуумды камераның тік келтеқұбыр жақтан плазмалық бау алу кезіндегі бейнесуретінің кадрі көрсетілген (орталық соленоидке ток енгізудің басынан бастап шамамен 20-шы миллисекунд)

Қорытынды

1. Разработан сценарий пробного запуска токамака КТМ токамагын сынамалық іске қосу сценариі әзірленді. Бірінші кезекті плазманың физикалық параметрлерінің жүйесін бабына келтіру, деректерді тіркеу жүйесін, жұмысшы газды иондау алды жүйесін, КТМ электр магнитті орамдарын қоректендіру жүйесін, КТМ камерасын вакуумді дайындау жүйесін бабына келтіру өткізілді.

2. КТМ-ді сынамалық іске қосу өткізілді және КТМ токамагын сынамалық іске қосу міндеттеріне сәйкес плазманың 25 кА ең жоғарғы тогы алынды.

ВВР-К реакторы

Жылу нейтрондарындағы бассейн типтес реактор. Жылутасығыш, баяулатқыш және шағылдырғыш - тұзсыздандырылған су.

Пайдалануға 1967 жылы енгізілген, 10МВт жылулық қуатында 1988 жылға дейін қалыпты режимдерден ауытқымай жұмыс істеп тұрды.

1988 - 1998 жылдары жоғары сейсмикалылық жағдайларындағы қауіпсіздікті нығайту бойынша жұмыстар өткізілді (есептер мен енгіздемелер, конструкцияларды нығайту, жүйелерді, қауіпсіздік үшін жауаптыларды дубльдеу, жаңа құжаттама ресімдеу). Активті аймақтың конфигурациясын өзгерту есебінен жылулық қуат 6 МВт дейін нейтронды ағындарды жоғалтпастан азайтылды.

Техникалық сипаттамалар

Жылулық қуат, МВт

6

Отын

UAl4

Тиеу 235U, кг

4,46

Байыту 235U, %

36

Активті аймақтың биіктігі, мм

600

Эксперименттік арна диаметрі, мм

68

Жылу нейтрондары ағынының тығыздығы:

Орталық арнада

1,4×1014 н/см2·с

активті аймақтың екі арнасында

1,1×1014 н/см2·с

перифериялық арналарда

1012 - 1013 н/см2·с

Кампания ұзақтығы

14 суток

Реактор гидропочтамен, пневмопочтамен, әмбебап тұзақты қондырғымен, нейтронды радиография қондырғысымен, уранқұрамды сынамаларды кешігуші нейтрондар әдісімен талдауға арналған қондырғымен, конструкциялық материалдарды төзімділікке және сырғымалылыққа сынауға арналған реакторішілік қондырғылармен, жоғарыактивті материалдармен жұмыс істеуге арналған ыстық камералар тізбегімен жарақталған.

Реактор негізінде, іргелі ядролық-физикалық және материалтану зерттеулері мен реакторішілік сынаулардан басқа, медициналық радиоизотоптар мен гамма-көздер өндірісі, кремнийді нейтронды легирлеу, нейтронды-активациялық талдау бойынша жұмыстар жүргізіледі. Активті аймақты төмен байытылған уранды пайдалану үшін жаңғырту мүмкіндігі зерделенуде. Ядролық қондырғыларды физикалық қорғау, ядролық материалдарды есепке алу және қадағалау бойынша ұлттық және халықаралық семинарлар өткізіліп тұрады.

Сындық стенд

Сындық стенд - жылулық нейтрондардағы жеңілсулы баяулатқышы мен шағылдырғышы (су немесе бериллий) бар кіші қуатты физикалық реактор. ВВР сыныпты су-сулы реакторлардың активті аймағының нейтронды-физикалық сипаттамаларын және басқа реакторлардың активті аймақтарының элементтерін зерттеуге, реакторлық қондырғылардың қауіпсіздігін негіздеудегі эксперименттерге, сондай-ақ тұзақтық арналарды және әртүрлі реакторішілік құрылғыларды сынау жағдайларын қалыптастыруға арналған. Орталық эксперименттік арналардың диаметрі - 65, 96, 140 және 380 мм, перифериялық арналардың диаметрі - 65, 96 және 140 мм, жылулық нейтрондар ағынының тығыздығы: 5×108 н/см2·c

ИВГ.1М реакторы

ИВГ.1М зерттеу реакторы жоғарытемпературалы газбен салқындатылатын реакторлардың, соның ішінде ядролық ракета қозғалтқыштары (ЯРД) реакторларының және ядролық энергоқозғалтқыш қондырғылардың (ЯЭДУ) жылубөлуші жинақтары (ЖБЖ) мен активті аймақтарының сынауларына арналған ИВГ.1 реакторының жаңғыртылған түрі болып табылады.

ИВГ.1М реакторы төмендегідей міндеттердің шешілуін қамтамасыз ететін зерттеулер жүргізуге мүмкіндік береді:

  • жұмыстың пайдалану режимдерінде ЖБЖ әртүрлі типтерін пысықтау;
  • ЖБЖ конструкциялық материалдарының реакторлық сынаулары;
  • ЖБЖ конструкциялары мен оның элементтерін пысықтау;
  • ықтимал апаттық оқиғаларды және оларды болдырмау жөніндегі іс-шараларды зерттеу.

Техникалық сипаттамалар

Жылулық қуат

72 МВт

Активті аймақтың тиімді диаметрі

548 мм

Активті аймақтың биіктігі

800 мм

Активті аймақтағы урана-235 мөлшері

4,6 кг

Жылулық нейтрондар ағынының тығыздығы

3,5×1014 н/см2·c

Реактор арқылы өтетін су шығыны

до 380 кг/с

Судың ең жоғары температурасы

950°С

Реакторда соңғы уақытта өткізілген неғұрлым маңызды жұмыстар мыналар болып табылады:

  • халықаралық термоядролық эксперименттік реактордың (ИТЭР) конструкциялық материалдарының сутегімен және оның изотоптарымен реакторлық сәулелену жағдайларында өзара әрекеттесуін зерттеу;
  • атом энергетикасының қауіпсіздігін негіздеуде  реакторлық сәулеленудің атмосферада сейілуін зерттеу.

ИГР реакторы

Әлемдегі ең көне зерттеу реакторларының бірі - ИГР реакторы бүгінгі күннің өзінде қуат өлшеу қарқынының жоғарылығымен ерекшеленетін нейтрондық және гамма-сәулеленудің бірегей көзі болып табылады.

ХХ ғасырдың 50-ші жылдарында реакторлық техниканың қарқынды дамуы реактивтілікті көп мөлшерде енгізген кезде реактордың активті аймағында туындайтын стационарлық емес физикалық процестерді экспериментті түрде зерттеуге арналған импульстік реактор құрудың алғышарты болды.

ИГР реакторының тарихы КОКП ОК мен КСРО МК 1958 жылғы 13 мамырдағы № 518-246 қаулысынан басталады, осы қаулыға сәйкес «Қорғаныс министрлігінің №905 объектісінде (Семей ядролық полигоны) жоғары температуралы гомогендік графит реакторының эксперименттік қондырғысын салу» көзделді.

ИГР реакторының ең қысқа уақытта салынуы 1961 жылдың өзінде импульстік реакторлардың динамикасын экспериментті түрде зерттеуге, ал 1962 жылдан бастап перспективалы реактор қондырғыларының отындық және конструкциялық материалдарының жай-күйін, соның ішінде ЯРД - ядролық ракета қозғалтқышын зерттеуге кірісуге мүмкіндік берді.

Техникалық сипаттамалары

Нейтрондар ағынының ең жоғары (max) тығыздығы

7×1016 н/см2·c

Жылу нейтрондарының ең жоғары (max) флюенсі

3,7×1016 н/см2

Импульстің ең аз (min) жартылай ені

0,12 c

ИГР зерттеу реакторы - жылусыйымдылық типтес гомогенді уран-графиттік активті аймағы бар жылу нейтрондарындағы импульстік реактор. Графиттің жоғары жылусыйымдылығы активті аймақтағы реактордың жұмысы барысында бөлінетін жылуды мәжбүрлі түсіру жүйесінсіз жұмыс істеуге мүмкіндік береді. Жылу тасығыштың әдеттегі контурының болмауы реактордағы радиациялық апат қаупін айтарлықтай төмендетеді.

ИГР реакторының ядролық қауіпсіздігі БҚЖ өзектерін шығарып алу арқылы оң реактивтілікті енгізумен басталатын кез-келген ықтимал қуат импульсін кепілді сөндіруді қамтамасыз ететін реактивтіліктің айтарлықтай шамадағы кері коэффициентімен шартты.

Импульстік реакторлардың арасында ИГР реакторы диаметрі 228 мм және биіктігі 3825 мм болатын эксперименттік қуыстағы жылу нейтрондарының ең жоғарғы флюенсіне және гамма-сәулеленудің біріккен дозасына ие.

"Лиана" cтенді

"Лиана" стенді конструкциялық материалдардағы сутегі изотоптарының ИВГ.1М реакторындағы сәулелендіру процесіндегі масса тасымалдауының жоғарытемпературалы  процестерін зерттеуге арналған.

Зерттеулер үздіксіз айдау режимінде суөтімділіктің дифференциал әдісімен жүргізіледі. Зерттелетін үлгі арқылы өтетін сутегі изотоптарының үлестік қысымын тіркеу реактор кешенінің тіркеу жүйесіне орнатылған ИПДО-1 масс-спектрометр негізіндегі компьютерленген бағдарламалық-техникалық кешенмен жүзеге асырылады.

Сутегі өтімділігінің зерттеулері ИВГ.1М реакторында шапшаң нейтрондардың 1013 н/см2c ағыны, жылулық нейтрондардың 1014 н/см2с ағыны кезінде, температуралардың 523-1023К диапазонында және сутегінің  10-2 - 106 Па кіріс қысымында Cr18Ni10Ti таттанбайтын болат, никель, V-4Cr-4Ti ванадий қорытпасы, CuCrZr мыс қорытпасы үлгілерінде орындалды.

техникалық сипаттамалары

Зерттеудің температуралық аралығы

500...1300 К

Үлгінің кіру жағындағы сутегі изотоптары қысымдарының диапазоны

102...106 Па

Үлгінің шығу жағындағы сутегі изотоптары қысымдарының диапазоны

10-4...10-7 Па

Эксперименттік кешендер

Ғылыми-зерттеу жұмыстарын орындау тиісті ғылыми-техникалық және өндірістік инфрақұрылыммен және ғылыми-техникалық қызметкерлердің жоғары әлеуетімен қамтамасыз етілген. Ғылыми зерттеулердің бірқатары МАГАТЭ, ХҒТО, ЕЭҚ жобаларымен және орталық институттарын аспаптармен және жабдықтармен айтарлықтай қайта жабдықтау ескерілген басқа да келісім-шарттық жұмыстармен қолданған. Эксперименттік кешендер:

Previous
Келесі

Конференции

ҚР ҰЯО жас ғалымдары
мен мамандарының

ҒЗТКЖ ХVI конференция-конкурсы
БІРІНШІ АҚПАРАТТЫҚ ХАБАРЛАМА  | Заявка

Сейчас на сайте

Қазір 42 қонақтар Онлайн

Байланыстар

071100, Қазақстан,
Курчатов қ., Красноармейская к-сі,ғ. 2 54 Б

тел. (722-51) 2-33-33,
факс (722-51) 2-38-58
E-mail: nnc@nnc.kz