© Depositphotos / fineart

МОСКВА, 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.

• • 100
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5