Экспериментальное исследование процессов вакуумно-дугового испарения и ионизации вещества (гадолиния), моделирующего уран, для разработки технологии плазменной сепарации отработавшего ядерного топлива

Статья. Опубликована в ТРУДЫ МФТИ. — 2014. — Том 6, № 1, С. 136-145Одной из ключевых проблем при разработке технологии плазменной сепарации ОЯТ является конструирование источника плазмы, использующего в качестве сырья твердое вещество отработавшего ядерного топлива (ОЯТ). Данная работа посвящена экспериментальному изучению процессов испарения и ионизации вещества (гадолиния), моделирующего ОЯТ. Для этого создавалась вакуумная дуга с подогреваемым катодом на рабочем веществе — гадолинии — и исследовались ее параметры в разных режимах горения. В ходе эксперимента контролировались температура катода, ток, напряжение и спектр плазмы вакуумного дугового разряда, проводились зондовые измерения. Было установлено, что при увеличении мощности подогрева катода напряжение между электродами существенно падает (до 3 В). Этот факт позволяет понизить энергию электронов дуги и получить однократно ионизованную плазму высокой степени ионизации и выполнить одно из требований для осуществления плазменной сепарации ОЯТ. Этот же вывод подтверждается полученными спектрами плазмы вакуумного дугового разряда и результатами зондовой диагностики.