Разработка новых методов, комплексов физических и математических моделей для решения проблем безопасного использования атомной и термоядерной энергии, инновационных ядерных энерготехнологий и ядерного топливного цикла, комплексной утилизации и вывода из эксплуатации ядерно- и радиационно-опасных объектов, реабилитации радиационно-загрязненных территорий, обращения с РАО на основе фундаментальных исследований явлений, рабочих процессов и свойств материалов с использованием вероятностно-детерминистических методов.

В рамках работы по теме выполнено 6 НИР. По НИР «Разработка асимптотической теории неклассического переноса радионуклидов в режиме диффузии-адвекции в неоднородной среде без ограничительных условий». На основе предложенного ранее асимптотического подхода, задача о переносе радионуклидов в режиме диффузии-адвекции в неоднородной среде на расстояниях от источника примеси, значительно превосходящих размер основной области ее локализации, сведена к уравнению в частных производных первого порядка. Это позволило на основе действующего в таких случаях канонического формализма (формализм Гамильтона – Якоби в классической механике) концентрацию примеси представить в квадратурах – через интегралы вдоль линии, условно названной траекторией квазилуча. Эта последняя определяется из вариационного принципа, который является аналогом принципа Ферма в геометрической оптике, или Мопертюи в классической механике. По сравнению с прямыми численными расчетами на основе уравнения в частных производных второго порядка, в расчетах переноса примеси в неоднородной среде, базирующихся на разработанной здесь асимптотической теории, наряду с их простотой ожидается значительная экономия расчетного времени. По НИР «Разработка математической модели поведения газожидкостных включений в галитах под действием высоких градиентов температуры для задач изоляции радиоактивных отходов». Объектом исследования является процесс эволюции жидких включений в геологических средах галитов, которые рассматриваются как среда для захоронения радиоактивных отходов. Работа посвящена разработке моделей эволюции жидких включений в галитах в поле градиента температуры с учетом поверхностных явлений. Исследования процесса термомиграции жидких включений необходимы для обоснования безопасности захоронения тепловыделяющих радиоактивных отходов в соляных породах (галитах). Для описания эволюции жидких включений в галитах разработаны два типа моделей: - в простейшем приближении для ансамбля включений было получено уравнение типа Больцмана для функции распределения в зависимости от изотермического размера включения с учетом коалесценции и мгновенного равновероятностного распада. Был создан программный комплекс для численной реализации кинетической модели. Модель эволюции единичного жидкого включения в галитах в поле градиента температуры с учетом поверхностных явлений. По НИР «Развитие теоретико-полевого калибровочного подхода для исследования динамики частиц со спином и их взаимодействий с внешними полями общего вида, исследование физических эффектов в сильных полях заряженных атомных кластеров». Анализировалась роль спина и спиновые эффекты в рамках калибровочной гравитационной теории, которая является наиболее адекватным теоретико-полевым формализмом для исследования динамики материи с микроструктурой. Основные результаты включают построение квантово-гидродинамического формализма для бозе-эйнштейновского конденсата спина 1, анализ проблемы нарушения четности в калибровочной гравитации, установление спинового спектра в калибровочных моделях с динамической связностью, построение общековариантного формализма электродинамики адекватного задачам спиновой динамики частиц в накопителях и столкновениях тяжелых ионов. Показано, что специфический эффект затягивания пространства приводит к непертурбативной модели электрона совместимой с квантовой электродинамикой и с гравитацией Керра-Ньюмена, в которой с помошью преобразование Аппеля устанавливается соответствие между точечной и струнной частицей, придавая струне фермионную структуру, и в результате, гравитационное поле активно участвует в формировании фермионой структуры электрона. Было продолжено изучение квантовых электронных состояний положительно заряженного фуллерена, существование объемно-локализованных уровней энергии строго подтверждено численными вычислениями с применением современных программных средств, вычислены основные физические характеристики заряженных фуллернов, включая времена жизни возбужденных объемно-локализованных состояний. По НИР «Развитие новых численных методик по моделированию динамического воздействия на защитную оболочку реакторного отделения АЭС обрыва напряженного арматурного каната». Защитная оболочка АЭС должна обеспечивать стабильную работу на всем протяжении эксплуатации энергоблока. Опыт эксплуатации показывает, что система преднапряжения защитной оболочки АЭС с ВВЭР-1000 требует постоянного контроля и, в некоторых случаях, нуждается в замене отдельных арматурных канатов. В период эксплуатации АЭС с ВВЭР-1000 имели место различные случаи обрыва арматурных канатов: самопроизвольный обрыв каната без приложения дополнительной нагрузки, обрыв при демонтаже арматурного каната СПН-1000. При обосновании возможности замены арматурных канатов во время работы реактора на мощности требуется учитывать динамические воздействия в случае возможного обрыва арматурных канатов. Демонтаж арматурного каната СПН-1000 требует его дополнительного натяжения для освобождения фиксирующей гайки, повышая вероятность обрыва. Обрыв арматурного каната может создавать динамическое воздействие на защитную оболочку, сопоставимое с падением легкого самолета. В этой связи возникает необходимость выполнения расчетной оценки отклика защитной оболочки на динамическое воздействие вследствие обрыва арматурного каната. По НИР «Создание моделей контактного взаимодействия между таблеткой и оболочкой с определением поверхности контакта в процессе решения. Создание интерфейсов для интеграции моделей поведения продуктов деления и радиационного распухания, вызванного газообразными продуктами деления ПД». Целью работы является разработка и апробация моделей и программ расчета теплового состояния, напряженно-деформированного состояния и прочности твэлов, с учетом процессов радиационного распухания топлива и выделения газообразных продуктов деления, которые в значительной степени определяют напряженно-деформированное состояние оболочек тепловыделяющих элементов. Приведены модели расчета изменения объема материалов твэла вследствие радиационного распухания и накопления и выхода газообразных продуктов деления. В результате распухания таблетки появляются локальные области контакта, а затем вся поверхность таблетки вступает в соприкосновение с оболочкой. Для описания такого соприкосновения разработаны модели контактного взаимодействия по деформируемой поверхности, определяемой в процессе моделирования поведения твэла. Разработан алгоритм внедрения в МКЭ программу моделей радиационного распухания и выхода газообразных продуктов деления. Это внедрение проводится посредством создания интерфейса передачи данных от подпрограммы расчета распухания в основную МКЭ программу. По НИР «Разработка методики расчета выхода продуктов деления из двухслойного расплава при нижнем положении оксидного слоя (учет турбулентной диффузии и хим. реакций). Анализ процессов в расслоенном расплаве при окислительной атмосфере над ним (водяной пар, включая поверхностное окисление паром и турбулентный перенос). Применения к задачам моделирования тяжелых аварий водо-водяных реакторов». Разработана общая модель выхода продуктов деления из расслоённого расплава при верхнем/нижнем положении оксидного слоя. Учитывается окислительная атмосфера над расплавом и ограничения на состав паров, связанные с турбулентным массопереносом в расплаве и в атмосфере, а также реакции в газовой среде. Модель применена в численном решении задач моделирования бассейна расплава, образующегося на поздней стадии тяжелой аварии водо-водяного реактора.