В России разрабатывают гибрид ядерного и термоядерного реакторов

Аватар пользователя Bzz
      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.

Авторство: 
Копия чужих материалов
Комментарий автора: 

Так вот ты какой северный олень "торий"... (с)


P.S. Ранее (2019):

"Российские физики создали концепт гибридного ядерного реактора".

Комментарии

Аватар пользователя Bzz
Bzz(7 лет 4 месяца)

Грета, не плачь...

Аватар пользователя ExMuser
ExMuser(10 лет 10 месяцев)

Вна свиноферме всё по-прежнему.

Аватар пользователя Алмаз колготкин

Ядрëно-термо-колонка.! 

Аватар пользователя ExMuser
ExMuser(10 лет 10 месяцев)

Стабильность.

Скрытый комментарий Алмаз колготкин (c обсуждением)
Аватар пользователя Алмаз колготкин

Привет, старожил, помнишь меня, я вернулся после бана. 

Аватар пользователя ExMuser
ExMuser(10 лет 10 месяцев)

Вас, кхмм... ментальных много, я не помню уже, много вас, кого я выпилил.

Назовись.

 

Аватар пользователя Алмаз колготкин

Ты не ввпиливал мну, ты меня, как новичка прописать пытался. Ладно забудь.) 

Аватар пользователя ExMuser
ExMuser(10 лет 10 месяцев)

Выдыхай, чюмазый. По всем направлениям.

Если есть гундос - добро пожаловать в личку.

Аватар пользователя Алмаз колготкин

Да нет никакого гундоса. 

Аватар пользователя ExMuser
ExMuser(10 лет 10 месяцев)

Вот и ладушки. А то я сам аж испугался со своей смелости.

Аватар пользователя ExMuser
ExMuser(10 лет 10 месяцев)

!

Аватар пользователя Данунахер
Данунахер(3 года 10 месяцев)

Так может и себестоимость кВата упадёт! Вроде тория, как грязи, на планете!

Хорошая новость! Удачи, физикам! 

Аватар пользователя Bzz
Bzz(7 лет 4 месяца)

Упадет? Это безотносительно предмета топика - едва ли! Главное, чтобы для нас, россиян, не улетела :о))

Скрытый комментарий Повелитель Ботов (без обсуждения)
Аватар пользователя Повелитель Ботов

Перспективный чат детектед! Сим повелеваю - внести запись в реестр самых обсуждаемых за последние 4 часа.

Комментарий администрации:  
*** Это легальный, годный бот ***
Аватар пользователя Octane
Octane(8 лет 3 месяца)

Из статьи непонятно какие преследуются цели, кроме как плавного продвижения в сторону термояда. Правильно выше написано, что самый главный посыл "экономическая составляющая" такого реактора не раскрыт, т е чем он по стоимости кВт и прочим плюшкам лучше обычного реактора.

Просто мобильные реакторы вроде и раньше были, опять же непонятно чем он лучше их.

Аватар пользователя Bzz
Bzz(7 лет 4 месяца)

Насколько можно судить - как минимум - это увеличение продолжительности топливной компании.

и способностью работать без перезагрузки топлива более восьми лет

Для обычного реактора:

Кампании бывают длиной в один год, в полтора года, и, говорят, где-то в Америке бывают двухлетние кампании. То есть топливо добавляют или один раз в год, или один раз в полтора года, или, как где-то в Америке, раз в два года.

и это не считая того, что тория вокруг, якобы, много - как грязи :о)

Аватар пользователя ga_unnamed
ga_unnamed(12 лет 2 месяца)

и это не считая того, что тория вокруг, якобы, много - как грязи :о)

Не якобы, а много. Под Челябинском, то ли в бочках, то ли в мешках на складе чуть ли не под открытым небом тысячи тонн монацитового песка, наши деды и отцы предусмотрительно собирали - сами использовать не умели, но понимали потенциал. Знаменитые бразильские пляжи - монацит, черный песок на Азовских пляжах - монацит. Плюс, оказывается на Донбассе его дофига...

Аватар пользователя qwweer
qwweer(8 лет 7 месяцев)

Конкретно то, о чём вы пишете, уже продали китайцам на переработку. Была даже статья на АШ. Но вообще месторождений в стране ещё хватает.

Аватар пользователя ga_unnamed
ga_unnamed(12 лет 2 месяца)

Грустно, однако... Деды были умнее. Но это из серии, зачем нам в Космос, на Земле проблем невпроворот...

Аватар пользователя Simurg
Simurg(7 лет 1 месяц)

Деды как раз ошиблись: столько усилия ради монацита, который в итоге оказался не нужен, ни тогда, ни сейчас... ни даже в обозримом будущем.

Комментарий администрации:  
*** Уличен в клевете и ложном цитировании, отказ принести извинения - https://aftershock.news/?q=comment/11527284#comment-11527284 ***
Аватар пользователя Simurg
Simurg(7 лет 1 месяц)

Вопрос в выработанной за 8 лет энергии. :) Нет никаких проблем сделать и зоны, работующую 40 лет (см. Тошибу 4S). Но вот размеры и прочие характеристики будут неудобоваримы.

Скажем, чисто по ядерной физике в быстрых реакторах можно было бы достигать 30-50% выгорания. Реально получают 8-10 и хотят 11.

Проблема в ядерном распухании топлива, и она объяснима даже на школьном уровне: когда тяжёлое ядро делится на две части, два получившихся атома занимают... ну не прямо вдвое бОльший, но заметно бОльший объём. Топливо пухнет. Несмотря на все принимаемые меры (спекание керамики с порами, центральное отверстие в таблетках), сильно большого выгорания в твёрдых ТВЭЛах не достичь по сугубо механическим причинам: перекосит, поломает и порвёт.

И это лишь одна из проблем. А ещё есть проблема радиационной устойчивости материалов (которая в ТЯ-реакторе будет стоЯть остро, прям-таки ребром). В общем, всё непросто.

Комментарий администрации:  
*** Уличен в клевете и ложном цитировании, отказ принести извинения - https://aftershock.news/?q=comment/11527284#comment-11527284 ***
Аватар пользователя vadim144
vadim144(12 лет 3 месяца)

 Там, сейчас два варианта играют: 1.Жидкосолевой раствор-расплав; 2. Загрузка активной зоны шарообразным топливом(с размерами шариков до сантиметра-полтора)

Аватар пользователя alexsword
alexsword(12 лет 5 месяцев)

На стадии R&D думают еще не об экономике, а о науке.  Точнее - думают, но за это не бьют, главное найти технологию и отработать принципиально реализуемость.

Экономика начинается при переходе к промышленному внедрению.

Зеленые, правда, попытались это нарушить, форсируя внедрение на сырых и экономически ущербных технологиях, но это ничего и не надо кроме ускоренного роста долговых пирамид в странах-жертвах.

Аватар пользователя Tuktarov
Tuktarov(11 лет 7 месяцев)

Обращаю ваше внимание на то, что это первая информация о реальном использовании тория в реакторах. Индусы уже пол века пилят реактор на тории, а толку нет.

Если такой реактор сумеют довести до работоспособного состояния, то даже если себестоимость энергии повысится в моменте, мы получим овер дофига энергии на ближайшие пару тысяч лет. В перспективе эта штука будет покруче, чем реактора на быстрых нейтронах.

Аватар пользователя Simurg
Simurg(7 лет 1 месяц)

?!

Во-первых, торий крутили американцы ещё в 40-х. Операция "Teapot" (в 52-м, что ли?), одно из испытаний - устройство на гидриде урана-233, а тот ещё нужно наработать. На тяжеловодниках его кто только не пробовал (даже Курчатов думал было, но вовремя опомнился).

Во-вторых, тут и близко ничего реального пока.

В-третьих, торий можно использовать в абсолютно любом реакторе (вместо урана-238). Это дороже, и переработка имеет нюансы. Индусы возились не на д "реактором на тории"(С), а над ториевым циклом в целом. Дело в том, что на тории/уране-233 можно сделать бридер на тепловых нейтронах, без заморок с быстрыми (собссно, тяжеловодник - Канду, или унаследованный от него PHWR и есть такой бридер автоматически)... но это требует сложной возни с ториевым циклом: переработка, производство топлива из ОЯТ и всё такое. Это довольно сложно, из-за урана-232 и таллия в его цепочке распада это топливо сильно светится очень жёсткой гаммой от которой очень сложно защищать людей, так что вся переработка и производство топлива должны быть полностью автоматизированы.

В 60-е индусы это не потянули по понятным причинам. Сейчас тоже по понятным. :) Даже России пришлось сильно потрудиться, чтобы построить маленькую линию для работы с куда более простым плутонием. И то в процессе пуска людей успели заразить плутонием/облучить. И там, хотя бы, можно устроить смотровые окна и допустить какие-то ручные операции (через окна с манипуляторами), если что вдруг. Ториевое топливо куда более гемморойно.

Комментарий администрации:  
*** Уличен в клевете и ложном цитировании, отказ принести извинения - https://aftershock.news/?q=comment/11527284#comment-11527284 ***
Аватар пользователя Tuktarov
Tuktarov(11 лет 7 месяцев)

 

Я, если честно, вообще не читал о успешных попытках добавлять торий в реактора в качестве топлива, а не наполнителя. Вот вы верно сказали "...но вовремя опомнился".  Повторюсь: успешных попыток не было. Пример буржуев меня не впечатляет на фоне их провала с реакторами на быстрых нейтронах.

Собственно надо ждать реальных результатов в железе. Но новость, имхо, знАчимая.

Аватар пользователя Simurg
Simurg(7 лет 1 месяц)

Что значит "наполнителя"? Торий в реакторе неизбежно будет частично гореть, частично (бОльшая часть) - превращаться в уран-233 и гореть. Все такие попытки "успешны" в этом смысле по определению. Непонятно, зачем "повторяться", повторяя ерунду? У индусов часть реакторов работало с уран-ториевым топливом.

Вы не там видите проблему с торием. Проблема не затолкать его в реактор какой-то особо хитрой палкой. Поместить торий в реактор и наработать-сжечь уран-233 - не проблема совершенно, на любом этапе развития техники, начиная с той самой "Чикагской поленницы".

Беда в том, чтобы замкнуть цикл - что-то сделать с ториевым ОЯТ, извлечь и запустить наработанный уран-233 обратно в реактор. Это, в силу наличия урана-232, - большая заморока. И требует новых технологий радиохимии + полностью автоматизированные линии обращения с топливом по всей цепочке. Даже перевезти и загрузить свежее топливо в реактор становится сложной операцией, куда сложнее, чем с МОКС (или СНУП, по вкусу).

...

То, что торий можно куда-то засунуть, и таких мест много - это вообще не новость. :) 

Комментарий администрации:  
*** Уличен в клевете и ложном цитировании, отказ принести извинения - https://aftershock.news/?q=comment/11527284#comment-11527284 ***
Аватар пользователя qwweer
qwweer(8 лет 7 месяцев)

Ну как минимум использованием более доступного тория вместо u235.

Аватар пользователя абра
абра(6 лет 2 месяца)

Ну чего непонятного?

Тот же ЗЯТЦ (те же яйца, только в профиль). С ТЯ  синтезом сбоку.

И дожигать, и уран и торий - всё годится! И на выходе - тепло и свет!

 

Аватар пользователя Читающий
Читающий(5 лет 3 месяца)

Это другое. (с)  Их все же различают ...

Аватар пользователя абра
абра(6 лет 2 месяца)

Ну да. Как масти в картах -типа буби, пики. А смысл - карты.

Аватар пользователя alex633423
alex633423(8 лет 10 месяцев)

Осталось   только  Острецова  вспомнить , идея -то таже . ,  а ведь че только  писали   

Комментарий администрации:  
*** отключен (маты, инфомусор) ***
Аватар пользователя vadim144
vadim144(12 лет 3 месяца)

   У Острецова ускорители играют, прямые или кольцевые вопрос второй.

  Здесь вариант с магнитным удержанием плазмы, но только не в кольцевом-сферическом объёме, а линейный с двойным магнитным замком.

Аватар пользователя alex633423
alex633423(8 лет 10 месяцев)

Невзлетит.  Вариант  Острецова  лучше . Первый  вопрос , который  нам  задал  лектор -  характерный признак ТЯ-реакции  

Комментарий администрации:  
*** отключен (маты, инфомусор) ***
Аватар пользователя Simurg
Simurg(7 лет 1 месяц)

Идея вообще другая. :)

Комментарий администрации:  
*** Уличен в клевете и ложном цитировании, отказ принести извинения - https://aftershock.news/?q=comment/11527284#comment-11527284 ***
Аватар пользователя Инженер-сказочник

Просто схема значительно реальнее ТОКАМАКов, технологически бесконечно далеких от реализации в качестве коммерчески обоснованного проекта.

И при этом использованы наработки по термояду, созданные совсем неглупыми людьми за полвека.

Аватар пользователя Simurg
Simurg(7 лет 1 месяц)

Угу. И начинать нарабатывать опыт реальных промышленных машин на открытых ловушках можно и на таких, компромиссных машинах.

Комментарий администрации:  
*** Уличен в клевете и ложном цитировании, отказ принести извинения - https://aftershock.news/?q=comment/11527284#comment-11527284 ***
Аватар пользователя alex633423
alex633423(8 лет 10 месяцев)

Нет  не начинают .  Проект  очень далек  от осмысленности

Комментарий администрации:  
*** отключен (маты, инфомусор) ***
Аватар пользователя ND
ND(5 лет 6 месяцев)

опять же непонятно чем он лучше их

Ожидается, что структурно будет проще, если так можно выразиться о реакторах.

Идея иметь отдельный источник нейтронов не нова, думается и на Буревестнике установка имеет подобное устройство. При этом сама активная зона - просто кусок топлива с системой теплоотвода. Никаких там замедлителей, механизации и прочих геморроев. Что на порядки дешевле, компактнее и безопаснее. Кроме того имеет перспективу увеличить  рабочую температуру, что скажется не только на КПД станций, но и на возможности применять тепло непосредственно в технологических процесса - металлургии, хим. синтезе и пр. 

Загвоздка лишь одна - управляемый источник нейтронов. Так вот статья об этом. Промышленная технология производства таких экономически оправдана в любом случае, поскольку при наличии источника нейтронов топливом можно сделать почти всё.

Аватар пользователя Simurg
Simurg(7 лет 1 месяц)

Нифига-се, "проще". :)

ТЯР - одна из самых "структурно" (да и вообще по-любому) сложных машин, которую только можно представить: сверхпроводящая криогенная магнитная система, глубокий вакуум, инжекторы нейтралов с напряжением в мегавольты, бланкет под бешеными потоками сверхбыстрых нейтронов (спектр в 10 раз жёстче, чем в быстром реакторе)... к этому добавляем ещё и ТВЭЛы с делящимися материалами и бешеной радиацией от осколков, всё это скомпонуем в компактную установку и заставим работать без человеческого вмешательства десятилетиями (потому что ремонтникам туда в принципе не подлезть).

Про "дешевле" я уж и вообще молчу. :)

Комментарий администрации:  
*** Уличен в клевете и ложном цитировании, отказ принести извинения - https://aftershock.news/?q=comment/11527284#comment-11527284 ***
Аватар пользователя ND
ND(5 лет 6 месяцев)

Нифига-​се, "проще". :)

Если Вы недопоняли, я активную ядерного реактора зону имел в виду. А ТЯР- всего лишь одна из реализаций источника нейтронов. О простоте этого решения я ничего и не высказывал. Очевидно, что оно не примитивно, однако, лиха беда начало...

к этому добавляем ещё и ТВЭЛы с делящимися материалами и бешеной радиацией от осколков, всё это скомпонуем в компактную установку и заставим работать без человеческого вмешательства десятилетиями

 А вот тут я не согласен. ТВЭЛы могут быть хоть жидкими, могут масштабироваться, чего в классическом реакторе реализовать проблематично. Особенно, когда ТВЭЛы разжижаются, стаёт немного обидно. Да и о десятилетиях, вроде, никто пока не сообщал.

Так что ядерная часть реактора обещает быть однозначно дешевле и практичнее, а вот с источником нейтронов имеются затруднения. Ну так и алюминий некогда дороже золота был, пережили же как-то.

Аватар пользователя vadim144
vadim144(12 лет 3 месяца)

   В гибридных реакторах от сверх проводящих систем вроде как отказываются, так по крайней мере извещали открытые новости из Курчатовского института. Для гибридного реактора в источние нейтронов, можно снизить все уровни и все равно выхлоп нейтронного потока будет вполне рабочим, что по спектру(быстрые), что по количеству. Для трансмутации и поддержания ядерной реакции в бланкетах, уровни нейтронного потока соответствующие загоранию термоядерной реакции слишком запредельны.

Аватар пользователя Simurg
Simurg(7 лет 1 месяц)

Ну что Вы... никто не отказывается. В Курчатнике бюджет на магнитную систему урезали по большой бедности, и в итоге установка может работать по 5 секунд раз в несколько десятков минут, и при не сильно-то большом поле.

Комментарий администрации:  
*** Уличен в клевете и ложном цитировании, отказ принести извинения - https://aftershock.news/?q=comment/11527284#comment-11527284 ***
Аватар пользователя griver
griver(7 лет 11 месяцев)

напряжением в мегавольты

Серьезно?
Миллионы вольт? 

Аватар пользователя Simurg
Simurg(7 лет 1 месяц)

Да. Не всегда, но... Идеально было бы десятки-сотни тысяч, но требуется большая мощность, а разгонное напряжение увеличивать легче, чем "ток" нейтралов.

Комментарий администрации:  
*** Уличен в клевете и ложном цитировании, отказ принести извинения - https://aftershock.news/?q=comment/11527284#comment-11527284 ***
Аватар пользователя vadim144
vadim144(12 лет 3 месяца)

  Вопрос с отдельным источником нейтронов, что к нему будет саму первую энергию подводить. Когда система выйдет на режим, то все понятно с собственным питанием станции, а вот момент до режима и после???

Аватар пользователя ND
ND(5 лет 6 месяцев)

Смотря для какой конфигурации. Сравните стационарную сетевую энергоустановку и энергоустановку мобильного автономного устройства и, вероятно, получите взаимоисключающие варианты.

а вот момент до режима и после???

Между ними промежуток в 8 лет, как обещают. Так что для такого случая можно подогнать атомоход-стартёр)) 

Аватар пользователя vadim144
vadim144(12 лет 3 месяца)

   А если вдруг нештатная ситуация и надо погасить и провести внеплановое обслуживание. Эта проблема пнрвым делом должна быть решена.

        

Аватар пользователя ND
ND(5 лет 6 месяцев)

Тем и хорош внешний источник нейтронов, что им можно управлять независимо от основного реактора, тут нет цепной реакции. И опять же какую конфигурацию Вы имеете в виду? Для установки в 10 ГВт одной только тепловой инерции хватит надолго, гаси - не хочу, обслуживай и снова запускай.

Это новая тема, однозначных решений пока, я так понимаю, нет. Потому и ведутся исследования. Притом не только по собственно генерации нейтронного потока, но и методам управления оным. Тут работы на десятилетия вперёд. А когда будут найдены варианты, компоновки, годные к промышленному употреблению, то станет возможным и считать стоимость, надёжность системы - это не первым делом отнюдь.

Аватар пользователя vadim144
vadim144(12 лет 3 месяца)

  Первым делом при проектировании ЭлектроСтанции, насколько я знаю - потеря внутреннего энергопитания эл.станции это тяжёлая авария с непрогнозируемыми последствиями.

Страницы