Курчатовският институт извърши физическото пускане на дълбоко модернизиран хибриден термоядрен реактор Т-15МД. Експерименталната инсталация е предназначена за изследване и разработване на обещаващи технологии, които след това могат да бъдат използвани във вътрешни и международни проекти.
Тържествена церемония
Стартирането на мега-блока Т-15МД, построен в НРЦ "Курчатов институт", се състоя на 18 май. Предвид голямото значение на този проект, стартирането бе извършено като част от тържествена церемония с участието на премиера Михаил Мишустин, министъра на образованието и науката Валери Фалков и други официални лица. На гостите беше поверено да натиснат символичния бутон за стартиране.
Според премиера реакторът Т-15МД е доказателство за високото технологично ниво на страната ни. Стартирането му беше огромно събитие не само за Русия, но и за целия свят. Също така М. Мишустин отбеляза, че създаването на нов надежден и мощен източник на енергия ще допринесе за по -нататъшното развитие на много индустрии.
Президентът на Курчатовския институт Михаил Ковалчук каза, че руската наука е способна да изследва допълнително термоядрената енергия. Това изисква модернизация на научно -производствената база. В миналото страната ни успя да реализира подобни проекти без чужда помощ, като самостоятелно произвеждаше всички необходими продукти и компоненти.
Ръководството на международния термоядрен проект ITER наблюдаваше пускането на Т-15МД чрез видеовръзка. Изпълнителният директор Бернард Бигот благодари на руското правителство за голямата помощ от нашия отдел ITER. Руската индустрия от своя страна получи благодарност за високото качество на технологиите, внедрени в общия проект.
След дълбока модернизация
Тороидалното плазмено магнитно затворено съоръжение Т-15 е построено в Курчатовския институт в края на 80-те години. При неговото производство бяха използвани съществуващите конструкции на реактора Т-10М. От 1988 г. на новото съоръжение Т-15 са провеждани различни експерименти с ограничаване на плазмата. По това време съветската инсталация е една от най -големите и мощни в света.
Въпреки всички трудности от този период, редовни изследвания се провеждаха до средата на деветдесетте години. През 1996-98г. мега-агрегатът Т-15 е претърпял първата модернизация. Проектът на реактора беше финализиран, а програмата за бъдещи изследвания също беше коригирана. Сега инсталацията се планираше да се използва за тестване на решения и идеи, предложени за изпълнение в международния проект ITER.
През 2012 г. реакторът Т-15 беше временно изведен от експлоатация във връзка с планове за дълбока модернизация. Като част от този проект токамакът трябваше да получи нова електромагнитна система, нова вакуумна камера и т.н. Повишените енергийни нужди трябваше да бъдат задоволени от нова система за захранване. Всъщност ставаше дума за радикално преструктуриране на съществуващата инсталация с подмяна на всички ключови системи.
Основната модернизация на реактора по проекта Т-15МД приключи миналата година, след което започнаха пусковите работи. Наскоро процесът на актуализация беше успешно завършен - и се състоя физическо стартиране. В същото време процесът на развитие на научно -техническата база не спира. През април стана известно, че през 2021-24г. съществуващият токамак ще бъде допълнен с нови системи за различни цели.
Тези мерки ще помогнат за оформянето на окончателния облик на мегаинсталацията Т-15МД и ще получат всички необходими възможности. Пълното въвеждане в експлоатация, което позволява всички необходими експерименти, ще се извърши през 2024 г.
Нови принципи
В хода на модернизацията реакторът Т-15МД получи редица нови системи, но общата му архитектура и принципите на работа не претърпяха фундаментални промени. Както и преди, токамакът трябва да създава и поддържа плазмена нишка, използвайки магнитно поле. Реакторът образува нажежаема жичка със съотношение 2, 2 и плазмен ток от 2 MA в магнитно поле от 2 T. Продължителност на непрекъсната работа - до 30 s.
Модернизация 2021-24 ще се проведе на два етапа. Като част от първия, три бързи атомни инжектора с обща мощност 6 MW и пет 5 MW жиротрона ще бъдат инсталирани на T-15MD. След това ще бъде въведена система за по-ниско хибридно отопление и поддържане на плазмения ток, както и йонно-циклотронна отоплителна система с мощност съответно 4 и 6 MW.
В резултат на модернизацията реакторът стана хибриден. В специални отделения в т.нар. одеялото се предлага за поставяне на ядрено гориво - като него се използва торий -232. По време на експлоатацията на реактора горивото трябва да забави високоенергийния поток от неутрони, излъчван от кабела. В този случай торий-232 се трансмутира в уран-233.
Полученият изотоп може да се използва като гориво за атомни електроцентрали. В тази роля той не отстъпва на традиционния уран-235, но се сравнява благоприятно с по-кратък полуживот на отпадъците. Допълнителни предимства са свързани с факта, че торият е по -богат в земната кора и е значително по -евтин от урана.
На теория хибриден токамак може да се използва и за трансмутиране на отпадъци от високо ниво. Уран-238 или други компоненти от отработено ядрено гориво могат да бъдат преобразувани в други изотопи, вкл. за производство на нови горивни комплекти. Друг случай на използване на хибридна централа е изграждането на електроцентрала. В този случай охлаждащата течност трябва да циркулира в одеялото, което осигурява прехвърлянето на енергия към генератора.
По този начин разработеният и внедрен външен вид на хибридния реактор позволява решаване на няколко проблема наведнъж. Може да се използва за производство на електроенергия, както и за отделяне на ядрено гориво или третиране на отпадъци. Учените трябва да потвърдят реалността на такава експлоатация на реактора, както и да определят реалната му работа, вкл. икономически.
Цели и перспективи
Основните дизайнерски решения на токамака и принципите на неговото действие са добре проучени и разработени. Това позволява проектирането на нови, по -ефективни реактори, както и провеждането на експерименти с цел постигане на реални технически, енергийни и икономически резултати. Това са задачите, които могат да бъдат решени с помощта на модернизираната хибридна мегаинсталация Т-15МД.
Физическото стартиране на новия реактор е осъществено, но неговата пълноценна и пълномащабна работа ще стане възможна едва през 2024 г., когато производството и инсталирането на нови системи приключат. Това означава, че в средата на десетилетието ще има експерименти, които ще предоставят необходимата информация. Това ще даде възможност да се определят най -печелившите начини за развитие на цялата посока и не само в рамките на руската наука, но и в международната програма ITER.
Така нашите учени получават най -модерното научно оборудване, а с него и възможността да продължат смели експерименти с поглед към бъдещето. Напълно възможно е този път нови изследвания да завършат с желаните резултати, благодарение на които човечеството ще получи фундаментално нов източник на енергия, а Русия отново ще покаже най -високия потенциал на своята наука.
