В России сконструировали уникальный гибрид ядерного и термоядерного реакторов
Сотрудники Томского политехнического университета совместно с другими российскими учёными разработали и испытали термоядерный компонент уникального гибридного реактора.
Компактный гибридный реактор сможет работать без перезагрузки более восьми лет
Как сообщает РИА Новости со ссылкой на учёных Томского политехнического университета, гибридные реакторные системы, или системы «синтез-деление», объединяют в себе надёжность 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 тяжёлых ядер.
Топливом служит смесь тория и оружейного плутония. Торий 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 объём радиоактивных отходов. В отличие от реакторов деления, состояние топлива в бланкете 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», — объясняет доцент отделения ядерно-топливного цикла ТПУ Сергей Беденко.
«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», — добавил он. По словам учёных, энергия, выделяемая при делении, отводится гелиевым теплоносителем. Разогретый примерно до 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, как 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 жёсткого нейтронного облучения. «В ходе проведённых 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.
Читайте главные новости дня на ленте «Популярной механики» в Telegram
Компактный гибридный реактор сможет работать без перезагрузки более восьми лет
Как сообщает РИА Новости со ссылкой на учёных Томского политехнического университета, гибридные реакторные системы, или системы «синтез-деление», объединяют в себе надёжность 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 тяжёлых ядер.
Топливом служит смесь тория и оружейного плутония. Торий 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 объём радиоактивных отходов. В отличие от реакторов деления, состояние топлива в бланкете 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», — объясняет доцент отделения ядерно-топливного цикла ТПУ Сергей Беденко.
«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», — добавил он. По словам учёных, энергия, выделяемая при делении, отводится гелиевым теплоносителем. Разогретый примерно до 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, как 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 жёсткого нейтронного облучения. «В ходе проведённых 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.
Читайте главные новости дня на ленте «Популярной механики» в Telegram
Ещё новости по теме:
18:20