Вход на сайт

Облако тегов

АШ-YouTube

Российские физики создали концепт гибридного ядерного реактора

Аватар пользователя TDN

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 блока ядерным топливом 1

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.

Авторство: 
Копия чужих материалов
Фонд поддержки авторов AfterShock

Комментарии

Аватар пользователя nehnah
nehnah(7 лет 4 месяца)(17:55:14 / 17-09-2019)

Хренасе заявочка на Прорыв! surprise​​​​​​

Прикольная машинка получится, если заведётся! yes

Аватар пользователя mastak
mastak(7 лет 1 месяц)(20:50:01 / 17-09-2019)

Все согласно заветам Игоря Николаевича Острецова

Правда, Игорь Николаевич, продвигает идею пальбы по торию из нейтронного пулемета.

Главное - идея поддержана !

Аватар пользователя tiriet
tiriet(6 лет 10 месяцев)(06:40:30 / 18-09-2019)

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.

Аватар пользователя kWh
kWh(4 года 11 месяцев)(15:26:03 / 18-09-2019)

"главное"..и. запараллелить. А уж как там пойдет - "война план покажет"...

Главное, что не надо отвечать на "Острые" вопросы...

Не ожидалась такая... прости .. ция...

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.

Это же ИНО эксперимент... 

 

Аватар пользователя Tuktarov
Tuktarov(7 лет 5 месяцев)(21:04:23 / 18-09-2019)

Главное, что бы в железе работало.

Аватар пользователя юрчён
юрчён(7 лет 2 месяца)(17:56:12 / 17-09-2019)

Эти забабахают и не такое, не сомневайтесь.

Аватар пользователя nictrace
nictrace(7 лет 12 месяцев)(18:00:17 / 17-09-2019)

да, фамилия академика - нарочно не придумаешь!)

Аватар пользователя Simurg
Simurg(2 года 11 месяцев)(18:42:01 / 17-09-2019)

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. :)

Аватар пользователя Cobold
Cobold(7 лет 4 месяца)(19:20:21 / 17-09-2019)

Нисколько не преуменьшая многочисленных заслуг Евгения Ивановича, "слойка" была все-таки  Сахарова. 

Аватар пользователя юрчён
юрчён(7 лет 2 месяца)(19:26:35 / 17-09-2019)

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.

Аватар пользователя абра
абра(2 года 2 недели)(21:37:44 / 17-09-2019)

Главное что сделал Сахаров - дал формулы Зельдовичу, и загрузил команды расчётчиков. А остальное - да, мифы древней греции.

Аватар пользователя Simurg
Simurg(2 года 11 месяцев)(19:32:11 / 17-09-2019)

Это совсем не та "слойка". :)

Эта "слойка" - из взрывчатки. :) Обычной, химической. Погуглите, если интересно: так и называется - "слойка Забабахина".

Аватар пользователя breduin
breduin(4 года 7 месяцев)(18:02:20 / 17-09-2019)

гранты на исследования - российские, а результаты почему-то опубликованы на аглицком в японском журнале.

Аватар пользователя Older
Older(5 лет 7 месяцев)(18:13:35 / 17-09-2019)

Ну давайте бить по заднице наши журналы, чому они в топ-25% изданий по импакт-фактору не входят. 

Аватар пользователя breduin
breduin(4 года 7 месяцев)(18:40:47 / 17-09-2019)

ну давайте за российские деньги японцам импакт-фактор растить

Аватар пользователя абра
абра(2 года 2 недели)(21:42:17 / 17-09-2019)

А может это тонкий троллизм? Типа в японском журнале на аглицком языке - чтоб другим пнятнее было, как космический  ядерный двигатель делать надо 😂

Аватар пользователя Турист
Турист(5 лет 5 месяцев)(21:36:09 / 17-09-2019)

-- Правильно подметили. Хватит тешить самолюбие наглицкой мовой !

Давно пора всю научную литературу на русском печатать ! 

Пусть русский язык изучают и комрады, и супостаты... ;)))

 

Аватар пользователя tiriet
tiriet(6 лет 10 месяцев)(06:58:55 / 18-09-2019)

нужна она им, литература на русском... если что полезное- то специальные люди переведут, а остальное- своих хватает писателей.

Аватар пользователя A Lex 07
A Lex 07(2 года 6 месяцев)(07:02:04 / 18-09-2019)

breduinru.gif(4 года 3 месяца) (18:02:20 / 17-09-2019)

гранты на исследования - российские, а результаты почему-то опубликованы на аглицком в японском журнале.

стандартное и , даже, определяющее требование (абсолютно дебильное на мой взгляд) получения грантов от РФФИ и пр. 

Аватар пользователя dimashi
dimashi(6 лет 10 месяцев)(18:27:49 / 17-09-2019)

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.

Лихо..

Аватар пользователя gerstall
gerstall(7 лет 11 месяцев)(18:47:16 / 17-09-2019)

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.

Аватар пользователя orefkov
orefkov(4 года 6 месяцев)(21:03:25 / 17-09-2019)

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 :)

Аватар пользователя gerstall
gerstall(7 лет 11 месяцев)(21:30:37 / 17-09-2019)

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. 

Аватар пользователя Fail
Fail(4 месяца 3 недели)(18:49:57 / 17-09-2019)

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.

Комментарий администрации:  
*** Отключен (невмнеяемый флуд) ***
Аватар пользователя коми
коми(10 месяцев 2 недели)(18:51:55 / 17-09-2019)

Острецов и тут, и на ютьюбе об этих ториевых реакторах уже несколько лет говорит... Все думали, что он блефует?

Аватар пользователя Системник
Системник(4 года 11 месяцев)(19:36:15 / 17-09-2019)

Схемы, включая эту, ториевых реакторов просчитаны 60 лет назад. Не Острецовым, как Вы догадались. smiley

Аватар пользователя negr
negr(8 лет 1 месяц)(19:42:01 / 17-09-2019)

там химия не сильно развита, в отличие от уран-плутониевой

Аватар пользователя Simurg
Simurg(2 года 11 месяцев)(20:21:56 / 17-09-2019)

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.

Аватар пользователя Производственник

Супер круто! Тория горы!

Придумали бы как без перехода через тепло напрямую лепездричество пёрло...

Аватар пользователя Офисный планктон

Если придумают, то принцип работы в открытый доступ не выложат, как здесь. И даже намекать не будут.

Аватар пользователя Производственник

По появлению Терминаторов поймем, когда появится.

Аватар пользователя Офисный планктон

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.

Аватар пользователя sapphir1970
Комментарий администрации:  
*** Уличен в дешевых манипуляциях - https://aftershock.news/?q=comment/6946314#comment-6946314 ***
Аватар пользователя Производственник

Бред.

Аватар пользователя sapphir1970

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.

Комментарий администрации:  
*** Уличен в дешевых манипуляциях - https://aftershock.news/?q=comment/6946314#comment-6946314 ***
Аватар пользователя Производственник

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.

Аватар пользователя sapphir1970

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.

Комментарий администрации:  
*** Уличен в дешевых манипуляциях - https://aftershock.news/?q=comment/6946314#comment-6946314 ***
Аватар пользователя Производственник

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.

Аватар пользователя sapphir1970

Ясно. Вера на древнеславянском - это ведание Ра, то есть приобщение к первичному свету. Это так, к слову.

Комментарий администрации:  
*** Уличен в дешевых манипуляциях - https://aftershock.news/?q=comment/6946314#comment-6946314 ***
Аватар пользователя Производственник

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.

Аватар пользователя sapphir1970

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.

 

 

Комментарий администрации:  
*** Уличен в дешевых манипуляциях - https://aftershock.news/?q=comment/6946314#comment-6946314 ***
Аватар пользователя Производственник

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.

Аватар пользователя NSX
NSX(5 лет 5 месяцев)(18:59:05 / 17-09-2019)

Скоро Запад скажет мы все украли... обычная песня..

Аватар пользователя AlexandrBCN
AlexandrBCN(2 года 7 месяцев)(19:32:01 / 17-09-2019)

... и добавят в обвинение, что в рядах наших учёных нет гендерного равенства, лгтб и цветных...

Аватар пользователя kwaier
kwaier(5 лет 11 месяцев)(19:29:35 / 17-09-2019)

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. 

Аватар пользователя Системник
Системник(4 года 11 месяцев)(19:37:33 / 17-09-2019)

Полный бред и не соответствие действительности.

Аватар пользователя sapphir1970

А разве дезинформация когда-нибудь соответствовала действительности?

Комментарий администрации:  
*** Уличен в дешевых манипуляциях - https://aftershock.news/?q=comment/6946314#comment-6946314 ***
Аватар пользователя Homo 2.0
Homo 2.0(6 лет 9 месяцев)(19:43:51 / 17-09-2019)

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.

Аватар пользователя kwaier
kwaier(5 лет 11 месяцев)(19:47:30 / 17-09-2019)

БН " ... (даже в теории) не позволяет решить весь комплекс проблем перехода на новый энергоуклад,

Почему Вы так решили? 

Аватар пользователя Homo 2.0
Homo 2.0(6 лет 9 месяцев)(20:10:08 / 17-09-2019)

Хотя бы из-за сравнения коэффициента размножения и скорости прохождения пика углеводородов.

Страницы

Лидеры обсуждений

за 4 часаза суткиза неделю

Лидеры просмотров

за неделюза месяцза год

СМИ

Загрузка...