Форум АЭС специалистов с осколков СССР

[NPP]

url

В Рос­сии раз­ра­ба­ты­ва­ют ги­брид ядер­но­го и тер­мо­ядер­но­го ре­ак­то­ров


6 апр — РИА Но­во­сти.

Cпециалисты Том­ско­го по­ли­тех­ни­че­ско­го уни­вер­си­те­та сов­мест­но с дру­ги­ми рос­сий­ски­ми уче­ны­ми
со­зда­ли и ис­пы­та­ли тер­мо­ядер­ный ком­по­нент уни­каль­но­го ги­брид­но­го ре­ак­то­ра.

Ре­зуль­та­ты их ра­бо­ты опуб­ли­ко­ва­ны в жур­на­ле Nuclear Engineering and Technology.

Как объ­яс­ни­ли ав­то­ры ис­сле­до­ва­ния, ги­брид­ные ре­ак­тор­ные си­сте­мы, или си­сте­мы "синтез-?деление",
объ­еди­ня­ют в себе на­деж­ность при­выч­ных ре­ак­то­ров де­ле­ния
и эко­ном­ность и эко­ло­ги­че­скую без­опас­ность тер­мо­ядер­ной энер­ге­ти­ки.

Со­сто­ят такие си­сте­мы из ис­точ­ни­ка тер­мо­ядер­ных ней­тро­нов и ак­тив­ной зоны
(так на­зы­ва­е­мо­го блан­ке­та),
в ко­то­рой про­те­ка­ет де­ле­ние тя­же­лых ядер.

Топ­ли­вом слу­жит смесь тория и ору­жей­но­го плу­то­ния.

Торий, по сло­вам уче­ных, сам по себе не может быть ис­точ­ни­ком энер­гии, зато из него об­ра­зу­ет­ся уран-233,
на­коп­ле­ние ко­то­ро­го в ак­тив­ной зоне уве­ли­чи­ва­ет дли­тель­ность топ­лив­но­го цикла.

За­ме­на то­ри­ем урана-238,
при­ме­ня­ю­ще­го­ся в обыч­ных ре­ак­то­рах де­ле­ния, поз­во­ля­ет резко сни­зить объем ра­дио­ак­тив­ных от­хо­дов.

В от­ли­чие от ре­ак­то­ров де­ле­ния, управ­ле­ние ко­то­ры­ми ос­но­ва­но на ис­поль­зо­ва­нии по­гло­ти­те­лей ней­тро­нов,
со­сто­я­ние блан­ке­та ги­брид­ной си­сте­мы ре­гу­ли­ру­ет­ся, на­про­тив, до­бав­кой ней­тро­нов из тер­мо­ядер­но­го ис­точ­ни­ка.

В про­ек­те уче­ных ТПУ им слу­жит га­зо­ди­на­ми­че­ская маг­нит­ная ло­вуш­ка, в ко­то­рой дей­те­рий и три­тий удер­жи­ва­ют­ся
в со­сто­я­нии вы­со­ко­тем­пе­ра­тур­ной плаз­мы.

В плаз­ме ионы дей­те­рия и три­тия, стал­ки­ва­ясь друг с дру­гом, объ­еди­ня­ют­ся в ядра гелия
с вы­де­ле­ни­ем вы­со­ко­энер­ге­ти­че­ских ней­тро­нов.

Те по­сту­па­ют из ва­ку­ум­ной ка­ме­ры в блан­кет в им­пульс­ном ре­жи­ме, под­дер­жи­вая де­ле­ние тя­же­лых ядер, ко­то­рое и дает ос­нов­ную энер­гию.

Клю­че­вое от­ли­чие ги­брид­ной си­сте­мы в том, что ядер­ный ма­те­ри­ал на­хо­дит­ся не в стро­го кри­ти­че­ском со­сто­я­нии, как в тра­ди­ци­он­ном ре­ак­то­ре, а в со­сто­я­нии,
близ­ком к кри­ти­че­ско­му, что ис­клю­ча­ет воз­мож­ность раз­ви­тия некон­тро­ли­ру­е­мой цеп­ной ре­ак­ции",

— объ­яс­нил до­цент от­де­ле­ния ядерно-?топливного цикла ТПУ Сер­гей Бе­ден­ко.

По сло­вам уче­ных, энер­гия, вы­де­ля­е­мая при де­ле­нии, от­во­дит­ся ге­ли­е­вым теп­ло­но­си­те­лем.

Разо­гре­тый до при­мер­но 730 гра­ду­сов Цель­сия гелий при под­клю­че­нии га­зо­тур­бин­ной уста­нов­ки и элек­тро­ге­не­ра­то­ра

можно ис­поль­зо­вать для про­из­вод­ства не толь­ко элек­тро­энер­гии, но и во­до­ро­да ме­то­дом па­ро­вой кон­вер­сии ме­та­на.

Раз­ра­ба­ты­ва­е­мый ги­брид­ный ре­ак­тор будет от­ли­чать­ся ком­пакт­ны­ми раз­ме­ра­ми, мощ­но­стью около 60-100 ме­га­ватт и спо­соб­но­стью ра­бо­тать без пе­ре­за­груз­ки топ­ли­ва более вось­ми лет. По мне­нию уче­ных, его можно при­ме­нять в труд­но­до­ступ­ных ре­ги­о­нах и
по­лу­чать элек­тро­энер­гию, тепло и эко­ло­ги­че­ски чи­стое во­до­род­ное топ­ли­во.

Га­зо­ди­на­ми­че­ская маг­нит­ная ло­вуш­ка, от­ме­ча­ют ав­то­ры ис­сле­до­ва­ния, поз­во­ля­ет удер­жи­вать вы­со­ко­тем­пе­ра­тур­ную плаз­му зна­чи­тель­но доль­ше дру­гих су­ще­ству­ю­щих си­стем.

Это по­мо­жет лучше ис­сле­до­вать как про­цесс тер­мо­ядер­но­го син­те­за, так и ра­бо­ту раз­лич­ных эле­мен­тов ре­ак­то­ра
в усло­ви­ях жест­ко­го ней­трон­но­го об­лу­че­ния.

Все это долж­но су­ще­ствен­но уско­рить раз­ви­тие тер­мо­ядер­ной энер­ге­ти­ки, под­чер­ки­ва­ют уче­ные.

В ходе про­ве­ден­ных ис­сле­до­ва­ний мы опре­де­ли­ли оп­ти­маль­ные па­ра­мет­ры тер­мо­ядер­но­го ис­точ­ни­ка ней­тро­нов для по­сто­ян­но­го под­дер­жа­ния блан­ке­та ги­брид­ной си­сте­мы в кон­тро­ли­ру­е­мом око­ло­кри­ти­че­ском со­сто­я­нии,

а также изу­чи­ли эф­фект "волны де­ле­ний ядер", воз­ни­ка­ю­щей после од­но­крат­но­го им­пуль­са тер­мо­ядер­но­го го­ре­ния",

— рас­ска­зал Сер­гей Бе­ден­ко.

Кон­цеп­цию то­ри­е­во­го ги­брид­но­го ре­ак­то­ра пред­ло­жил в 2019 году кол­лек­тив уче­ных Том­ско­го по­ли­тех­ни­че­ско­го уни­вер­си­те­та, Все­рос­сий­ско­го научно-исследовательского ин­сти­ту­та тех­ни­че­ской фи­зи­ки имени ака­де­ми­ка Е. И. За­ба­ба­хи­на и Ин­сти­ту­та ядер­ной фи­зи­ки имени Г. И. Буд­ке­ра Си­бир­ско­го от­де­ле­ния РАН.
Ис­сле­до­ва­ния про­во­дят­ся в рам­ках гран­та Рос­сий­ско­го фонда фун­да­мен­таль­ных ис­сле­до­ва­ний.

Ав­тор­ство: Копия чужих ма­те­ри­а­лов