nucВестник НЯЦ РКNNC RK Bulletin1729-75161729-7885Национальный ядерный центр Республики Казахстан10.52676/1729-7885-2020-1-122-128nuc-230Research ArticleСтатьиМЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ РЕАКТОРНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ИЗОТОПОВ ВОДОРОДА С ЛИТИЕВОЙ КПС МЕТОДОМ ДИНАМИЧЕСКОЙ СОРБЦИИREACTOR EXPERIMENTS TECHNIQUE ON STUDYING THE INTERACTION OF HYDROGEN ISOTOPES WITH LITHIUM CPS BY DYNAMIC SORPTION METHODТулубаевЕ. Ю.TulubaevE. Yu.

Курчатов

Kurchatov

ПонкратовЮ. В.PonkratovYu. V.

Курчатов

Kurchatov

ГордиенкоЮ. Н.GordienkoYu. N.

Курчатов

Kurchatov

СамархановК. К.SamarkhanovK. K.

Курчатов

Kurchatov

БочковВ. С.BochkovV. S.

Курчатов

Kurchatov

ЗаурбековаЖ. А.ZaurbekovaZh. A.

Курчатов

Kurchatov

ПрозороваИ. В.ProzorovaI. V.

Курчатов

Kurchatov

МартыненкоЕ. А.MartynenkoE. A.

Курчатов

Kurchatov

Филиал «Институт атомной энергии» РГП НЯЦ РККазахстанBranch “Institute of Atomic Energy” RSE NNC RKKazakhstan20203003202001122128Copyright © Тулубаев Е.Ю., Понкратов Ю.В., Гордиенко Ю.Н., Самарханов К.К., Бочков В.С., Заурбекова Ж.А., Прозорова И.В., Мартыненко Е.А., 20202020Тулубаев Е.Ю., Понкратов Ю.В., Гордиенко Ю.Н., Самарханов К.К., Бочков В.С., Заурбекова Ж.А., Прозорова И.В., Мартыненко Е.А.Tulubaev E.Y., Ponkratov Y.V., Gordienko Y.N., Samarkhanov K.K., Bochkov V.S., Zaurbekova Z.A., Prozorova I.V., Martynenko E.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journals.nnc.kz/jour/article/view/230

Настоящая работа посвящена разработке методики проведения реакторных экспериментов по исследованию взаимодействия изотопов водорода с литиевой КПС методом динамической сорбции. В результате проведённых работ была разработана конструкция экспериментального облучательного устройства для проведения реакторных экспериментов. Выполнены нейтронно-физические и теплофизические расчеты с целью обоснования этой конструкции для использования в реакторных экспериментах. Разработана методика проведения экспериментов с образцом литиевой КПС, в результате которой определены методические условия испытаний: температура образца; уровни потоков дейтерия, подаваемых в экспериментальную ячейку; размер образца; условия предварительной обработки образца; режим откачки системы, режим регулировки температуры образца, режим масс-спектрометрических измерений состава газа над образцом. Проведены методические эксперименты по определению температурной зависимости изменения состава газа в камере с литиевой КПС при подаче разныхпотоков дейтерия. Проведены термодесорбционные эксперименты с образцом литиевой КПС.

This work is devoted to the development of a methodology for conducting reactor experiments to study the interaction of hydrogen isotopes with lithium CPS by the dynamic sorption method. As a result of the work the design of an experimental irradiation device for conducting reactor experiments was developed. Neutron-physical and thermophysical calculations were performed to justify this design for use in reactor experiments. A technique was developed for conducting experiments with a sample of lithium CPS as a result of which the methodological conditions of the tests were determined: sample temperature; levels of deuterium flux supplied to the experimental cell; sample size; sample pretreatment conditions; system pump out mode, sample temperature adjustment mode, mass spectrometric measurements of the gas composition above the sample. Methodical experiments were carried out to determine the temperature dependence of the gas composition change in the chamber with a lithium CPS when various deuterium flows were applied. Thermal desorption experiments with a sample of lithium CPS were carried out.

Работа выполнена в рамках реализации НТП КТМ по теме «Испытания и отработка режимов работы макета литиевого дивертора на основе капиллярно-пористой системы».ReferencesMazzitell, G. FTU results with a liquid lithium limiter / G. Mazzitelli [et al.] // Nuclear Fusion. – Vienna: IAEA, 25 May 2011.– Vol. 51, № 7.Mazzitell, G. FTU results with a liquid lithium limiter / G. Mazzitelli [et al.] // Nuclear Fusion. – Vienna: IAEA, 25 May 2011.– Vol. 51, № 7.Kugel, H.W. NSTX plasma operation with a Liquid Lithium Divertor. / H.W. Kugel [et al.] // Fusion Engineering and Design.– 10 October 2012.– Vol. 87.– P. 1724–1731.Kugel, H.W. NSTX plasma operation with a Liquid Lithium Divertor. / H.W. Kugel [et al.] // Fusion Engineering and Design.– 10 October 2012.– Vol. 87.– P. 1724–1731.Mirnov S.V. Recent lithium experiments in tokamak T-11M / S.V. Mirnov [et al.] // Journal of Nuclear Materials.– July 2013.– Vol. 438, Supplement.– P. S224–S228.Mirnov S.V. Recent lithium experiments in tokamak T-11M / S.V. Mirnov [et al.] // Journal of Nuclear Materials.– July 2013.– Vol. 438, Supplement.– P. S224–S228.Zharkov, M.Yu. Development of Lithium CPS Based Limiters for Realization of a Concept of Closed Lithium Circulation Loop in Tokamak / M.Yu. Zharkov [et al.] // Physics Procedia. – 2015.– Vol. 71.– P. 47–51.Zharkov, M.Yu. Development of Lithium CPS Based Limiters for Realization of a Concept of Closed Lithium Circulation Loop in Tokamak / M.Yu. Zharkov [et al.] // Physics Procedia. – 2015.– Vol. 71.– P. 47–51.Mirnov, S.V. Experimental test of the system of vertical and longitudinal lithium limiters on T-11M tokamak as a prototype of plasma facing components of a steady-state fusion neutron source / S.V. Mirnov [et al.] // Nucl. Fusion.– 2015. – 55 123015 doi:10.1088/0029-5515/55/12/123015.Mirnov, S.V. Experimental test of the system of vertical and longitudinal lithium limiters on T-11M tokamak as a prototype of plasma facing components of a steady-state fusion neutron source / S.V. Mirnov [et al.] // Nucl. Fusion.– 2015. – 55 123015 doi:10.1088/0029-5515/55/12/123015.Mazzitelli, G. Experiments on FTU with an actively water cooled liquid lithium limiter / G. Mazzitelli, [et al.] // Journal of Nuclear Materials.– August 2015.– Vol. 463.– P. 1152–1155.Mazzitelli, G. Experiments on FTU with an actively water cooled liquid lithium limiter / G. Mazzitelli, [et al.] // Journal of Nuclear Materials.– August 2015.– Vol. 463.– P. 1152–1155.Scotti, F. Lithium sputtering from lithium-coated plasma facing components in the NSTX divertor / F. Scotti [et al.] // Journal of Nuclear Materials.– August 2015.– Vol. 463.– P. 1165–1168.Scotti, F. Lithium sputtering from lithium-coated plasma facing components in the NSTX divertor / F. Scotti [et al.] // Journal of Nuclear Materials.– August 2015.– Vol. 463.– P. 1165–1168.Chen, Zhaoxi Preliminary design and performance study of EAST liquid lithium limiter based on CPS / Zhaoxi Chen [et al.] // Fusion Engineering and Design.– 11 November 2014.– Vol. 89. – P. 2685–2690.Chen, Zhaoxi Preliminary design and performance study of EAST liquid lithium limiter based on CPS / Zhaoxi Chen [et al.] // Fusion Engineering and Design.– 11 November 2014.– Vol. 89. – P. 2685–2690.Lyublinski, I. E. Development of lithium and tungsten limiters for test on T-10 tokamak at high heat load condition / I. E. Lyublinski, A. V. Vertkov, M. Yu. Zharkov, V. A. Vershkov and S. V. Mirnov // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering.– 2016.– Vol.130.– 012019 doi:10.1088/1757-899X/130/1/012019.Lyublinski, I. E. Development of lithium and tungsten limiters for test on T-10 tokamak at high heat load condition / I. E. Lyublinski, A. V. Vertkov, M. Yu. Zharkov, V. A. Vershkov and S. V. Mirnov // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering.– 2016.– Vol.130.– 012019 doi:10.1088/1757-899X/130/1/012019.Tabarés, Francisco L. First liquid lithium limiter biasing experiments in the TJ-II stellarator / Francisco L. Tabarés, [et al. TJ-II Team] // Journal of Nuclear Materials.– August 2015.– Vol. 463.– P. 1142–1146.Tabarés, Francisco L. First liquid lithium limiter biasing experiments in the TJ-II stellarator / Francisco L. Tabarés, [et al. TJ-II Team] // Journal of Nuclear Materials.– August 2015.– Vol. 463.– P. 1142–1146.Lyublinski, Igor E. Status of design and experimental activity on module of lithium divertor for KTM tokamak / Igor E. Lyublinski [et al.] // Fusion Engineering and Design. – 2013. – October. – Vol. 88, Issues 9-10. – P. 1862–1865.Lyublinski, Igor E. Status of design and experimental activity on module of lithium divertor for KTM tokamak / Igor E. Lyublinski [et al.] // Fusion Engineering and Design. – 2013. – October. – Vol. 88, Issues 9-10. – P. 1862–1865.Lyublinski, I. Protection of tokamak plasma facing components by a capillary porous system with lithium / I. Lyublinski, A. Vertkov, S. Mirnov, V. Lazarev // Journal of Nuclear Materials.– August 2015.– Vol. 463.– P. 1156–1159.Lyublinski, I. Protection of tokamak plasma facing components by a capillary porous system with lithium / I. Lyublinski, A. Vertkov, S. Mirnov, V. Lazarev // Journal of Nuclear Materials.– August 2015.– Vol. 463.– P. 1156–1159.Tazhibayeva, Irina. Results of reactor irradiation of liquid lithium saturated with deuterium / Irina Tazhibayeva, Yuriy Ponkratov, Timur Kulsartov, Yuriy Gordienko, Mazhyn Skakov, Zhanna Zaurbekova, Igor Lyublinski, Alexey Vertkov, Giuseppe Mazzitelli // Fusion Engineering and Design.– April 2017.– Vol. 117.– P. 194–198.Tazhibayeva, Irina. Results of reactor irradiation of liquid lithium saturated with deuterium / Irina Tazhibayeva, Yuriy Ponkratov, Timur Kulsartov, Yuriy Gordienko, Mazhyn Skakov, Zhanna Zaurbekova, Igor Lyublinski, Alexey Vertkov, Giuseppe Mazzitelli // Fusion Engineering and Design.– April 2017.– Vol. 117.– P. 194–198.Kulsartov, T. Investigation of hydrogen isotopes interaction with lithium CPS under reactor irradiation // T. Kulsartov, I. Tazhibayeva, Yu. Ponkratov, Yu. Gordienko, Zh. Zaurbekova, V. Baklanov, Ye. Chikhray, M. Skakov, Ye. Koyanbayev, A. Korovikov, E. Nesterov // Fusion Eng. Des. (2017).Kulsartov, T. Investigation of hydrogen isotopes interaction with lithium CPS under reactor irradiation // T. Kulsartov, I. Tazhibayeva, Yu. Ponkratov, Yu. Gordienko, Zh. Zaurbekova, V. Baklanov, Ye. Chikhray, M. Skakov, Ye. Koyanbayev, A. Korovikov, E. Nesterov // Fusion Eng. Des. (2017).Ponkratov, Yuriy. Determination of tritium generation and release parameters at lithium CPS under neutron irradiation / Viktor Baklanov, Mazhyn Skakov, Timur Kulsartov, Irina Tazhibayeva, Yuriy Gordienko, Zhanna Zaurbekova, Yevgeniy Tulubayev, Yevgeniy Chikhray, Igor Lyublinski, Alexey Vertkov // Fusion Engineering and Design.– 2016.– V. 109-111.– P. 52–56.Ponkratov, Yuriy. Determination of tritium generation and release parameters at lithium CPS under neutron irradiation / Viktor Baklanov, Mazhyn Skakov, Timur Kulsartov, Irina Tazhibayeva, Yuriy Gordienko, Zhanna Zaurbekova, Yevgeniy Tulubayev, Yevgeniy Chikhray, Igor Lyublinski, Alexey Vertkov // Fusion Engineering and Design.– 2016.– V. 109-111.– P. 52–56.Sadvakassova A.O. et. al. Research of reactor radiation influence upon processes of hydrogen isotopes interaction with materials of the fusion facility. Fusion Science and Technology. 2011. Vol. 60. P. 9–15. https://doi.org/10.13182/FST11-A12398Sadvakassova A.O. et. al. Research of reactor radiation influence upon processes of hydrogen isotopes interaction with materials of the fusion facility. Fusion Science and Technology. 2011. Vol. 60. P. 9–15. https://doi.org/10.13182/FST11-A12398Гордиенко Ю.Н., Применение метода водородной проницаемости в реакторных экспериментах по исследованию взаимодействия изотопов водорода с конструкционными материалами / Ю.Н. Гордиенко, T.В. Кульсартов, Ж.A. Заурбекова, Ю.В. Понкратов, В.С. Гныря, Н.Н. Никетенков. // Известия Tомского Политехнического Университета: Математика и механика. Физика [Бюллетень Томского Политехнического Университета: Математика и механика. Физика] 324 (2014) 149–162.Гордиенко Ю.Н., Применение метода водородной проницаемости в реакторных экспериментах по исследованию взаимодействия изотопов водорода с конструкционными материалами / Ю.Н. Гордиенко, T.В. Кульсартов, Ж.A. Заурбекова, Ю.В. Понкратов, В.С. Гныря, Н.Н. Никетенков. // Известия Tомского Политехнического Университета: Математика и механика. Физика [Бюллетень Томского Политехнического Университета: Математика и механика. Физика] 324 (2014) 149–162.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.