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(5 лет 3 недели)

Грета, не плачь...

Аватар пользователя ExMuser
ExMuser(8 лет 6 месяцев)

Вна свиноферме всё по-прежнему.

Аватар пользователя Алмаз колготкин

Ядрëно-термо-колонка.! 

Аватар пользователя ExMuser
ExMuser(8 лет 6 месяцев)

Стабильность.

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

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

Аватар пользователя ExMuser
ExMuser(8 лет 6 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(8 лет 6 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(8 лет 6 месяцев)

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

Аватар пользователя ExMuser
ExMuser(8 лет 6 месяцев)

!

Аватар пользователя Данунахер
Данунахер(1 год 6 месяцев)

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

Хорошая новость! Удачи, физикам! 

Аватар пользователя Bzz
Bzz(5 лет 3 недели)

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(5 лет 11 месяцев)

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(5 лет 3 недели)

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(9 лет 10 месяцев)

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(6 лет 3 месяца)

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(9 лет 10 месяцев)

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

Аватар пользователя Simurg
Simurg(4 года 9 месяцев)

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

Аватар пользователя Simurg
Simurg(4 года 9 месяцев)

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.

Аватар пользователя vadim144
vadim144(9 лет 11 месяцев)

 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(10 лет 1 месяц)

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(9 лет 3 месяца)

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(4 года 9 месяцев)

?!

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.

Аватар пользователя Tuktarov
Tuktarov(9 лет 3 месяца)

 

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(4 года 9 месяцев)

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. :) 

Аватар пользователя qwweer
qwweer(6 лет 3 месяца)

Ну как минимум использованием более доступного тория вместо u235.

Аватар пользователя абра
абра(3 года 10 месяцев)

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(2 года 11 месяцев)

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

Аватар пользователя абра
абра(3 года 10 месяцев)

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

Аватар пользователя alex633423
alex633423(6 лет 6 месяцев)

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

Аватар пользователя vadim144
vadim144(9 лет 11 месяцев)

   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(6 лет 6 месяцев)

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

Аватар пользователя Simurg
Simurg(4 года 9 месяцев)

Идея вообще другая. :)

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(4 года 9 месяцев)

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

Аватар пользователя alex633423
alex633423(6 лет 6 месяцев)

Нет  не начинают .  Проект  очень далек  от осмысленности

Аватар пользователя ND
ND(3 года 2 месяца)

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(4 года 9 месяцев)

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. :)

Аватар пользователя ND
ND(3 года 2 месяца)

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(9 лет 11 месяцев)

   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(4 года 9 месяцев)

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.

Аватар пользователя griver
griver(5 лет 7 месяцев)

напряжением в мегавольты

Серьезно?
Миллионы вольт? 

Аватар пользователя Simurg
Simurg(4 года 9 месяцев)

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

Аватар пользователя vadim144
vadim144(9 лет 11 месяцев)

  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(3 года 2 месяца)

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(9 лет 11 месяцев)

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

        

Аватар пользователя ND
ND(3 года 2 месяца)

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(9 лет 11 месяцев)

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

Страницы