Специалисты трех российских институтов (Российский Федеральный Ядерный Центр – Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина - РФЯЦ-ВНИИТФ; Национальный исследовательский Томский политехнический университет – ТПУ; Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН – ИЯФ СО РАН) провели компьютерное моделирование топливного цикла ториевого гибридного реактора, в котором в качестве источника дополнительных нейтронов используется высокотемпературная плазма, удерживаемая в длинной магнитной ловушке. Среди преимуществ такого гибридного реактора по сравнению с используемыми сейчас ядерными реакторами можно отметить умеренную мощность, относительно небольшие размеры, высокую безопасность при эксплуатации и малый уровень радиоактивных отходов. Исследования по этой тематике поддержаны грантами РНФ № N 14-50-00080 и РФФИ №19-29-02005. Результаты опубликованы в журнале Plasma and Fusion Research.
Для получения энергии гибридные ядерно-термоядерные реакторы используют одновременно реакции деления тяжелых ядер и синтеза лёгких, поэтому можно ожидать, что такие установки усилят положительные особенности и нивелируют недостатки, присущие энергетике на основе раздельного использования этих ядерных реакций. Для эффективного использования реакции управляемого термоядерного синтеза в производстве энергии необходимо сначала получить, а затем постоянно поддерживать стабильное состояние плазмы с очень высокой температурой (выше 100 млн. °С) при её высокой плотности. Создание реактора, работающего по гибридной схеме, представляется более легкой задачей, поскольку в этом случае плазма используется не для получения энергии, а всего лишь в качестве источника дополнительных нейтронов для поддержания необходимой схемы протекания ядерных реакций. Таким образом, требования, предъявляемые к ее характеристикам, становятся менее жесткими.
В условиях, когда в плазме генерируются нейтроны, дополнительно поступающие в ядерный реактор, появляется возможность заменить большую (до 95 %) часть используемого в качестве топлива делящегося урана на неделящийся – сырьевой - торий. В отличие от урана торий представлен в природе практически одним изотопным состоянием, и поэтому он легко и с малыми затратами выделяется из природного сырья. При поглощении нейтронов изотоп тория 232Th превращается в изотоп урана 233U, который хорошо делится тепловыми нейтронами. По количеству выделяемой энергии эта реакция сопоставима с реакцией, используемой в ядерных реакторах с топливным циклом, использующем только природные изотопы урана 235U и 238U. Особенность применения ториевого топлива состоит в том, что в такой гибридной энерговыделяющей установке при прекращении поступления дополнительных нейтронов от внешнего источника ядерные реакции деления сразу же затухают. Таким образом, гибридные реакторы на ториевом топливе не способны к «саморазгону», что обеспечивает значительно большую безопасность ториевой энергетики.
В настоящее время уже существуют различные проекты гибридных реакторов, в которых плазменным источником нейтронов служит токамак. Альтернативой может стать использование в качестве источника дополнительных нейтронов длинной магнитной ловушки. Команда исследователей, сформированная по инициативе ученых ИЯФ СО РАН, в которую также вошли специалисты ТПУ и РФЯЦ-ВНИИТФ, представила концепцию относительно компактного реактора такого типа.
О принципах работы длинной магнитной ловушки в качестве источника нейтронов рассказывает главный научный сотрудник ИЯФ СО РАН, доктор физико-математических наук, профессор Андрей Аржанников:
«На начальном этапе при помощи специальных плазменных пушек создается относительно холодная плазма, количество которой поддерживается дополнительной подпиткой газом из атомов тяжелого водорода - дейтерия. Инжекция в такую плазму нейтральных (атомарных) пучков с энергией частиц масштаба 100 кэВ обеспечивает образование в ней высокоэнергетичных ионов дейтерия и трития (это тяжелые изотопы водорода), а также поддержание необходимой температуры. Сталкиваясь друг с другом, ионы дейтерия и трития соединяются в ядро гелия, при этом происходит выделение высокоэнергетических нейтронов. Такие нейтроны беспрепятственно выходят через стенки вакуумной камеры, где магнитным полем удерживается плазма, и поступая в область с ядерным топливом, после замедления поддерживают протекание реакции деления тяжёлых ядер, которая служит основным источником выделяемой в гибридном реакторе энергии».
По словам Андрея Аржанникова, энергия нейтронов настолько высока, что они пронизывают стенки камеры из нержавеющей стали и медную обмотку, которая обеспечивает необходимое магнитное поле в плазме. Эти нейтроны глубоко проникают в топливную сборку (бланкет) ядерного реактора и попадают на графитовые блоки, где при рассеянии на ядрах углерода происходит их торможение. Замедленные нейтроны хорошо поглощаются ядерным топливом и поддерживают необходимый уровень количества делящихся ядер в единицу времени. Выделившаяся в виде тепла энергия разлетающихся фрагментов ядра, делящегося при поглощении нейтрона, снимается потоками газообразного гелия, который под высоким давлением прокачивается через цилиндрические каналы в топливной сборке. Топливо также размещается в специальных каналах, для этого оно заключено в специальные цилиндрические графитовые стержни. Эти стержни заполняются покрытыми защитным слоем из карбида кремния микрокапсулами, содержащими торий и небольшой процент энергетического или оружейного плутония.
Схема заполнения топливного блока ядерным топливом. Слева направо: торий-плутониевые микрокапсулы и их расположение в топливных таблетках – цилиндрических графитовых стержнях; внешний вид топливных таблеток; топливный блок с каналами размещения топливных таблеток и охлаждающего газа – гелия. Иллюстрация предоставлена Игорем Шаманиным
«Торий-232 (232Th) – это воспроизводящий или, как еще его называют, сырьевой изотоп, который при захвате нейтрона превращается в делящийся изотоп уран-233 (233U). – рассказывает руководитель Отделения естественных наук, заведующий лабораторией ТПУ, доктор физико-математических наук, профессор Игорь Шаманин. – Ядра плутония в ториевой топливной композиции выполняют функцию запала. Плутоний, оружейный или энергетический, делится тепловыми нейтронами и позволяет поддерживать в размножающей системе цепную реакцию деления. Через некоторое время после "старта" ядра плутония выгорят, а в системе установится режим, в котором скорость наработки ядер урана-233 станет равна скорости выгорания этих ядер. Размножающая система станет самодостаточной».
Топливный цикл проектируемой установки составит 3000 эффективных суток (эффективные сутки – это 24 часа работы при 100% уровне мощности) - по истечении этого срока блоки с выгоревшим топливом заменяются на свежие, и реактор готов к новому топливному циклу. При этом, стартовый состав ядерного топлива выбран так, что в течение всего периода работы размножающие характеристики реактора позволят эксплуатировать его на проектном уровне мощности при соблюдении всех требований безопасности.
«На протяжении всего периода работы установки изотопный состав, а вместе с ним и ядерно-физические свойства топлива меняются - «просчитать» эволюцию ядерного топлива с учетом множества реакций, происходящих в нем, помогает компьютерное моделирование. – рассказывает начальник лаборатории РФЯЦ-ВНИИТФ, кандидат физико-математических наук Владимир Шмаков. – На сегодняшний день мы смоделировали эту эволюцию для нашей гибридной установки и рассчитали режимы работы реактора в течение топливного цикла, в дальнейшем нам предстоит также смоделировать различные режимы поступления нейтронов из плазменного источника и выбрать оптимальный вариант для обеспечения работы реактора».
Сейчас ученые также рассматривают возможность создания экспериментального стенда на реакторной площадке ТПУ, который будет состоять из ториевой топливной сборки и нейтронного источника на основе инженерно-технических решений, уже реализованных на открытых ловушках ИЯФ СО РАН.
Комментарии
Хренасе заявочка на Прорыв!
Прикольная машинка получится, если заведётся!![yes yes](https://m.aftershock.news/sites/all/libraries/ckeditor/plugins/smiley/images/thumbs_up.png)
Все согласно заветам Игоря Николаевича Острецова
Правда, Игорь Николаевич, продвигает идею пальбы по торию из нейтронного пулемета.
Главное - идея поддержана !
было бы странно, если бы Игорь Николаевич предлагал идею, вообще лишенную какого-либо смысла. А так- он предлагает идею, в которой половина (про торий)- вполне здравая, а вторая половина (про компактный мощный безопасный направленный источник нейтронов)- как минимум спорная.
"главное"..и. запараллелить. А уж как там пойдет - "война план покажет"...
Главное, что не надо отвечать на "Острые" вопросы...
Не ожидалась такая... прости .. ция...
Это же ИНО эксперимент...
Главное, что бы в железе работало.
Эти забабахают и не такое, не сомневайтесь.
да, фамилия академика - нарочно не придумаешь!)
Самое прикольное - это если посмотреть на жизненный путь Евгения Павловича. Научный руководитель НИИ-1011, в том числе - был отвественным научным руководителем при создании первых советских термоядерных боеприпасов, работал над инерциальным термоядерным синтезом, физикой взрыва... отметился там, придумав "слойки Забабахина". Синтезировал алмазы взрывом.
Кажется, чувака просто в школе дразнили, и он решил "ах так? ну, ладно, пусть будет так". :) И забабахал так, что в его честь Забабахинские научные чтения проводят (тематика в основном вот эта самая - физика экстремальных состояний, физика взрыва, инерциальный термояд).
Это не просто фамилия прикольная. Это реально полное совпадение фамилии и судьбы. :)
Нисколько не преуменьшая многочисленных заслуг Евгения Ивановича, "слойка" была все-таки Сахарова.
Это миф, созданный для пиара Сахарова, он не разрабатывал термоядерные заряды, он входил в группу расчётчиков, так как компьютерных мощностей тогда не было. Они даже не всегда знали что конкретно просчитывают, что дали огромной команде расчётчиков, то они и считают.
Главное что сделал Сахаров - дал формулы Зельдовичу, и загрузил команды расчётчиков. А остальное - да, мифы
древней греции.Это совсем не та "слойка". :)
Эта "слойка" - из взрывчатки. :) Обычной, химической. Погуглите, если интересно: так и называется - "слойка Забабахина".
гранты на исследования - российские, а результаты почему-то опубликованы на аглицком в японском журнале.
Ну давайте бить по заднице наши журналы, чому они в топ-25% изданий по импакт-фактору не входят.
ну давайте за российские деньги японцам импакт-фактор растить
А может это тонкий троллизм? Типа в японском журнале на аглицком языке - чтоб другим пнятнее было, как космический ядерный двигатель делать надо 😂
-- Правильно подметили. Хватит тешить самолюбие наглицкой мовой !
Давно пора всю научную литературу на русском печатать !
Пусть русский язык изучают и комрады, и супостаты... ;)))
нужна она им, литература на русском... если что полезное- то специальные люди переведут, а остальное- своих хватает писателей.
стандартное и , даже, определяющее требование (абсолютно дебильное на мой взгляд) получения грантов от РФФИ и пр.
Лихо..
Снова журнализм- ещё никто ничего не сделал, а оне уже отчитались об успехах. И не тащите в родную речь ненужные англицизмы. Не "создали" концепт, а придумали новый метод. Реализация этого метода - чудовищная по сложности работа и невероятно ценный результат. Подобные отчёты принижают стоимость этого труда и возможного результата. Который, к слову, может ещё и не получиться. Следите за лексикой, господа блоггеры, и уважайте чужой труд - он действительно хорош, но достижение цели будет великим достоянием человечества, реализовать которое - не языком молоть.
Ну, тащемто, "метод", "результат", "реализовать", "лексика", "блогеры" в вашем "посте" - тоже отнюдь не посконно-русские слова. Давайте без фанатизма - русский язык легко вбирающий в себя слова иностранных языков, которые довольно быстро "обрусевают", обрастая суффиксами, окончаниями и приставками. Язык наш живой и ни на минуту не прекращающий изменяться. Достаточно вспомнить, что всего за 50 лет каждое слово во фразе "Мальчик склеил в клубе модель" изменило смысл :)
Никто не против неологизмов, в том числе и английских. Они предназначены, чтобы упростить понимание. Трудно, например, будет избежать англицизмов в микроэлектронике, где мы существенно отстаём и ВЫНУЖДЕНЫ заимствовать терминологию. В данном случае тематика опережает уровень общечеловеческих возможностей, и, как следствие, терминология должна быть домотканой, даже если она и пришла в русскую речь 200 лет назад.
Так как общие запасы тория в 3—4 раза превышают запасы урана в земной коре, то атомная энергетика при использовании тория позволит на сотни лет полностью обеспечить энергопотребление человечества.
Звучит оптимистично.
Острецов и тут, и на ютьюбе об этих ториевых реакторах уже несколько лет говорит... Все думали, что он блефует?
Схемы, включая эту, ториевых реакторов просчитаны 60 лет назад. Не Острецовым, как Вы догадались.![smiley smiley](https://aftershock.news/sites/all/libraries/ckeditor/plugins/smiley/images/regular_smile.png)
там химия не сильно развита, в отличие от уран-плутониевой
Острецов бредит, в основном... И Острецову только не говорите, что он об "этих" реакторах говорит - он вообще уверен, что термояд вообще, в принципе - то ли происки жидов, то ли провокация американцев, то ли попил рептилоидов. :)
А ториевый цикл, в принципе, рассматривался с начала 40-х, даже монацита навезли с Европы столько, что сейчас те запасы как месторождение рассматривают. :) Любой любопытный советский школьник о ториевом цикле знает годов с 50-х. Просто он в некоторых аспектах сложнее и неприятнее, чем уран-плутониевый.
Супер круто! Тория горы!
Придумали бы как без перехода через тепло напрямую лепездричество пёрло...
Если придумают, то принцип работы в открытый доступ не выложат, как здесь. И даже намекать не будут.
По появлению Терминаторов поймем, когда появится.
А всяких «терминаторов» мы сможем увидеть только если ситуация в мире будет совсем опасной для РФ. Или если удасться работать в очень закрытом заводе, предварительно пройдя проверку благонадёжности и подписав несколько договоров о неразглашении гостайны.
В 19 веке так и было, а в 20 все запретили. Только ДВС с его вонючим выхлопом и ядерные реакторы с их токсичными отходами.
Бред.
Так просто? Вы - адепт современной науки?
Если человек начинает отстаивать свои научные взгляды, я предлагаю ответить на несколько простых вопросов. От них "плывут" все, потому что наука лжива и догматична. Собственно, она и не наука, а вид религии. Я много написал на эту тему. Поэтому не стесняйтесь думать о том, о чем вам думать запретили, и все у вас получится.
Да, на счет дешевых манипуляций все правильно написано.
Почитал я статью по ссылке. Я вот не адепт современной науки. А вот вы адепт современной науки, запрещающей думать. Особенно логически, хе хе.
Лихо вы все перевернули. Если вы и правда производственник, то должны мыслить конкретно. А у вас какая-то каша в голове. Вам виднее, чем наполнять ваше сознание.
Не перевернул, хе хе, а поставил на ноги. И уж точно вы должны держать при себе, кто чего и кому должен. Пока что вижу, что по себе судите, особенно на счет каши. Верования ваши мне не интересны. Трансляция чужих верований - тоже.
Хотя по другим темам, что вы писали, на сколько помню, претензий у меня не было к вам.
Ясно. Вера на древнеславянском - это ведание Ра, то есть приобщение к первичному свету. Это так, к слову.
Вполне возможно.
Только сейчас, в век информации, где инструкция, как собрать "светящиеся шары"? Верить в то, что этого нет, потому, что "запрещаю" - не вижу практического смысла.
Изучите историю вопроса. Посмотрите ранние статьи этого автора. Если сами не можете, я пришлю ссылку.
Все технологии эфирной энергетики основаны на преставлении о наличии эфира, которое удалили из науки в начале 20 века. На мой взгляд, лучшим введением в эфиродинамику является лекция Дайнеко. Если интересно, посмотрите.
Гляну. Только какой с меня спрос. Я не физик.
Так то да, подозрительных смертей в разных темах хватает. Подозрительных мне, с дивана. Тоже может быть неправильная оценка.
Скоро Запад скажет мы все украли... обычная песня..
... и добавят в обвинение, что в рядах наших учёных нет гендерного равенства, лгтб и цветных...
У темоядерщиков не выходит каменный цветок много десятков лет. И прорыва не видно еще несколько десятков лет точно. Вот они и пытаются выдумать хоть что то полезное. Получается плохо.
Гибридный реактор сочетает в себе практически все недостатки как термоядерного реактора, так и ядерного реактора. Хрень будет значительно сложнее, чем каждый по отдельности. Стоимость установленной мощности будет многократно выше текущей для ядерных. Такой фигней имеет смысл заниматься только индии, у которой много тория и мало урана. Направление быстрых реакторов с замыканием цикла значительно перспективнее, но сейчас даже БН практически никому не нужен, это на очень далекую перспективу.
Полный бред и не соответствие действительности.
А разве дезинформация когда-нибудь соответствовала действительности?
БН "никому" не нужен как раз потому, что (даже в теории) не позволяет решить весь комплекс проблем перехода на новый энергоуклад, а как нишевое решение безумно дорог и сложен.
А данная машинка, как раз наоборот (хотя бы в теории), хотя и является отклонением от генеральной линии как атомщиков, так и термоядерщиков.
Почему Вы так решили?
Хотя бы из-за сравнения коэффициента размножения и скорости прохождения пика углеводородов.
Страницы