ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ, МАШИНОСТРОЕНИЯ, МЕХАНИКИ И ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ

Атомная энергетика

Проведен термодинамический анализ химического равновесия и фазового состава в системе UO₂ – PuO₂ – C – N₂ – H₂. Получены новые данные по термодинамическим свойствам соединений урана и плутония, проведено моделирование различных систем, содержащих эти элементы, в широком диапазоне температур и давлений. (ИТЭС ОИВТ РАН)

Разработана модифицированная версия интегрированной компьютерной системы NOSTRADAMUS, предназначенная для обеспечения поддержки принятия решений на региональном уровне при выбросах радиоактивных веществ в атмосферу. Система использует данные метеорологического прогноза Росгидромета, передаваемые по каналам связи и работает в реальном времени. В систему внедрен специальный блок, позволяющий осуществлять анализ экологической обстановки вокруг промышленных объектов. Система является частью создаваемой Российской системы кодов для анализа тяжелых аварий на АЭС. Для системы NOSTRADAMUS разработан блок расчета переноса токсичных веществ и токсидоз, позволяющий оперативно анализировать обстановку при аварийных выбросах токсичных веществ на объектах газовой отрасли и химической промышленности. (ИБРАЭ РАН)

Проведены теоретические исследования удержания расплава ядерного топлива в корпусе реактора при тяжелой аварии на АЭС, сопровождающейся расплавлением активной зоны, в частности, свободной конвекции тепловыделяющей жидкости. Впервые, по отношению к жидкости с внутренними источниками тепла, разработан метод аналитических оценок, базирующийся на общих принципах, связанных со свойствами симметрии, законами сохранения физических величин, а также соображениями размерности и подобия. Метод позволил произвести классификацию физических режимов конвекции и получить полуколичественные закономерности теплоотдачи жидкости с внутренними источниками тепла во всем представляющем практический интерес диапазоне параметров. Кроме того, проанализированы особенности свободной конвекции в зависимости от геометрии емкостей, содержащих тепловыделяющую жидкость. (ИБРАЭ РАН)

Разработаны научные основы построения системы нормирования показателей надежности, обеспечивающих безопасность систем АЭС при функционировании их в различных природно-климатических условиях. Рассмотрены модели действующей и усовершенствованной схемы электроснабжения, резервирования электроснабжения собственных нужд АЭС с учетом воздействия на них неблагоприятных природно-климатических условий (ОЭП СНЦ РАН).

Электрофизика

Развиты новые методы диагностики пылевой плазмы с помощью частиц-зондов микронного размера: проведено измерение зарядов левитирующих пылевых частиц с помощью пролетающих заряженных частиц-зондов и последующего анализа кинетики взаимодействия сталкивающихся частиц, сделаны выводы о виде потенциала взаимодействия пылевых частиц в газоразрядной плазме; проведено экспериментальное исследование сил, действующих на заряженную частицу-зонд в различных областях индуктивного ВЧ-разряда; сделан вывод о значительном вкладе силы ионного увлечения и термофоретической силы. (ИТЭС ОИВТ РАН)

Получена протяженная пылевая структура в плазменной термофоретической ловушке при температуре жидкого азота. С помощью термоэлементов Пельтье экспериментально показано, что силами термофореза можно изменять форму и объем пылевой структуры и даже разделить ее на части. (ИТЭС ОИВТ РАН)

Построена теоретическая модель динамической диэлектрической проницаемости вырожденного электронного газа и на её основе проведены расчёты динамической зависимости коэффициентов переноса ряда металлов в жидкой и закритических фазах. (ИТЭС ОИВТ РАН)

Исследованы транспортные характеристики макрочастиц в пылевой плазме емкостного высокочастотного разряда в условиях микрогравитации на Международной космической станции. Проведен анализ динамики макрочастиц в сильнонеидеальной пылевой плазме, включая процессы диффузии и формирование пылевых вихрей. (ИТЭС ОИВТ РАН)

Проведено исследование взаимодействия потоков электромагнитной энергии с объектами, содержащими материалы с отрицательными значениями диэлектрической и магнитной проницаемостей. Построены электродинамические модели композитных структур, проявляющих такие свойства. Предложены новые радиофизические устройства, работа которых основана на особых законах преломления и распространения волн в таких средах. (ИТПЭ ОИВТ РАН)

Проведен анализ предельных значений магнитной проницаемости тонких ферромагнитных пленок в СВЧ диапазоне при произвольной ориентации легкой оси намагничивания с учетом возможного существования полосовой доменной структуры. (ИТПЭ ОИВТ РАН)

Проведено моделирование активных метаматериалов. Показано, что на основе таких материалов может быть создано широкополосное радиопоглощающее покрытие, превосходящее по своим параметрам пассивные материалы. (ИТПЭ ОИВТ РАН)

Проведен цикл теоретических и экспериментальных исследований нового типа генератора низкотемпературной плазмы – генератора с расширяющимся каналом выходного электрода. (НТЦ ЭПУ ОИВТ РАН)

Впервые в мировой практике проведены исследования эрозионных анодных и катодных струй в разрядах в воздухе и водороде при плотности тока 10⁵-10⁷ А/см², амплитуде 10⁵ - 10⁶ А и концентрации электронов 10¹⁹-10²⁰ см ^-3 с длительностью полупериода до 500 мс. Определены параметры плазмы в приэлектродных областях разряда, зоны аномально высоких падений напряжения у электродов (до 1 кВ при токах 1 МА). Впервые в мировой практике обнаружены симметричные выбросы материала со всей поверхности электрода в жидкой фазе, обусловленные пинчеванием разряда и спадом магнитного и газокинетического давлений за максимумом тока, не компенсирующими давление над расплавленной поверхностью электрода. Полученные результаты позволяют создавать принципиально новые сильноточные плазменные технологические системы. (ИПЭФ РАН)

Разработана двустадийная плазмохимическая технология по переработке и уничтожению твердых токсичных отходов. Исследования проводились на плазменной установке производительностью до 50 кг/час. Разработанная технология позволяет обеспечить достижение санитарных норм в выбросах в атмосферу. Результаты проведенных исследований позволяют перейти к проектированию плазмохимических пиролитических (с использованием плазмотронов переменного тока) промышленных установок нового поколения по уничтожению отходов, в том числе с получением синтез-газа в интересах энергетики. (ИПЭФ РАН)

Впервые выполнен уникальный эксперимент по частотному зондированию земной коры в крайненизко- и сверхнизкочастотных диапазонах с использованием промышленной ЛЭП длиной более 30 км, идущей в меридиональном направлении с непосредственными измерениями пяти компонент электромагнитного поля (Н_х, Н_у, Н_z, E_х, E_у), что позволило уточнить глубинную электропроводность земной коры на расстоянии до 400 км от контролируемого источника с использованием тензорной технологии частотного зондирования. Установлены причины серьезных нарушений в работе ответственных магистральных кабелей связи при включении геофизической генераторной станции в промышленную ЛЭП, работающую в несимметричных антенных режимах. (ИФТПЭС КНЦ РАН)

Разработан мощный генератор коротких импульсов на основе субнаносекундных SOS-диодов и твердотельного двухступенчатого полупроводникового обострителя, работающего в режиме задержанной ударно-ионизационной волны. Достигнуты рекордные значения для твердотельных коммутаторов по скорости нарастания импульса напряжения и тока в нагрузке: при импульсной мощности 500 МВт фронт импульса напряжения лежит в диапазоне 200-250 пс, а максимальные скорости роста тока и напряжения составляют 10 кА/нс и 500 кВ/нс, соответственно. (ИЭФ УрО РАН)