В России сконструировали уникальный гибрид ядерного и термоядерного реакторов
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.
Компактный гибридный реактор сможет работать без перезагрузки более восьми лет