Целый год мы информировали наших читателей о новейших реакторных разработках, в которых участвует Росатом. Мы завершаем рубрику «Реакторные технологии» рассказом о термоядерных проектах.
ИТЭР
Самый крупный, международный термоядерный проект, в котором участвует Росатом – ИТЭР. Госкорпорация поставляет для него оборудование, участвует в исследованиях и ведет иные работы.
Так, в конце октября Росатом начал отправку тридцатой партии электротехнического оборудования. На 20 трейлерах из Научно-исследовательского института электрофизической аппаратуры (НИИЭФА, входит в Росатом) на площадку строительства ИТЭР в Кадараше (Франция) отправилась крупная партия элементов энергопоглощающих резисторов для систем оперативной коммутации тока и защитного вывода энергии. Это часть системы электропитания, без которой невозможно получение первой плазмы. От своевременности доставки этих компонентов зависит график проекта. «Разработка и изготовление всего комплекса электротехнического оборудования систем электропитания для магнитной системы реактора ИТЭР – результат многолетней кропотливой работы научно-производственного коллектива НИИЭФА и свидетельство его неоспоримого авторитета в международном термоядерном сообществе», – прокомментировал директор «ИТЭР-Центр» Анатолий Красильников.
Кроме того, в ноябре на 33 заседании Совета ИТЭР (руководящий орган проекта) Росатом участвовал в обсуждении кандидатного материала для облицовки первой стенки вакуумной камеры реактора. Совет постановил провести исследования свойств различных материалов, чтобы выбрать наилучший. Предполагается, что институты Росатома и Российской академии наук будут участвовать в экспериментах. Также на Совете оценили ход строительства, обсудили взаимодействие с французским ядерным регулятором и рассмотрели технические вопросы строительства.
Т-15МД и ТРТ
Т-15МД – это модернизированная версия токамака Т-15, который работал в Курчатовском институте в 1988 – 1995 годах. Т-15МД построен на фундаменте предшественника. Его физпуск прошел в мае 2021 года, первая плазма получена весной 2023 года. Проведены испытания по энергетическому пуску. Как отметил директор направления научно-технических исследований и разработок Росатома Виктор Ильгисонис, установка достраивается и выводится на уровень, необходимый для получения результатов международного уровня.
В Троицком институте инновационных термоядерных исследований («ТРИНИТИ») идет подготовка необходимой инфраструктуры по проекту строительства токамака с реакторными технологиями (ТРТ). Предполагается, что ТРТ станет полномасштабным прототипом будущего термоядерного реактора или источника нейтронов. На нем будет исследоваться поведение плазмы в квазистационарных режимах, близких к зажиганию, отрабатываться методы дополнительного нагрева плазмы, топливообеспечения, бланкетных технологий. Там же будут разрабатываться новые виды диагностики, осваиваться тритиевые технологии. К концу 2024 года в «ТРИНИТИ» планируют завершить первый этап реконструкции термоядерного комплекса, необходимого для создания энергетической инфраструктуры будущей установки.
«Мифист»
Ученые опорного вуза Росатома, национального исследовательского ядерного университета (НИЯУ) МИФИ, и Всероссийского научно-исследовательского института автоматики им. Духова (ВНИИА, входит в Росатом) разработали нейтронный генератор на основе плазменного фокуса, в котором происходит термоядерный синтез в миниатюре.
Блок излучателя состоит из небольшой (несколько сантиметров в диаметре) разрядной камеры плазменного фокуса, накопителя энергии и высоковольтного ключа. Для создания плазмы в камеру плазменного фокуса закачивается газ – изотопы водорода, и на два электрода подается высокое напряжение. При подаче напряжения срабатывает ключ, так что вся энергия из накопителя передается в камеру. Благодаря силе тока в сотни килоампер происходит ионизация газа и формируется токоплазменная оболочка – горячая плазма особой конфигурации. Под действием собственного магнитного поля оболочка ускоряется между электродами и сжимается в точку – пинч. Это плазменный фокус, где происходят реакции термоядерного синтеза. Длятся они несколько десятков наносекунд. В этот момент блок излучателя генерирует различные виды излучения – нейтронное, а также рентгеновское, плазменные струи, электронные и ионные пучки. Когда напряжение с электродов снимается, газ приходит в обычное состояние.
Этот аппарат можно использовать для калибровки детекторов нейтронного и гамма-излучения для мегасайенс-проектов. На нем же можно испытывать элементы детектирующих систем на радиационную стойкость. Такие испытания необходимы для бортовой аппаратуры космических аппаратов и элементной базы радиоэлектроники. Также можно исследовать воздействие различных типов импульсного излучения на живые организмы и проводить нейтронно-активационный анализ вещества.
«Раньше все калибровки проводили на импульсных источниках — реакторах и ускорителях. Это многотонные громадины со множеством управляющих систем. Наша установка весит всего 150 кг, перемещать ее могут два подготовленных инженера» – рассказала заместитель директора Института физико-технических интеллектуальных систем НИЯУ «МИФИ» Елена Рябева. Установку уже используют студенты на лабораторных работах.
Как заявил на Российской энергетической неделе гендиректор Росатома Алексей Лихачев, в госкорпорации пока нет коммерческого понимания термоядерного синтеза. Однако он пообещал продолжить работу и выделять на это силы и деньги. Деньги на термоядерные исследования на Конференции молодых ученых пообещал выделить и президент России Владимир Путин.
Особенности термоядерной реакции
Управляемая термоядерная реакция отличается от ядерной тем, что при первых из более легких ядер синтезируются более тяжелые, а при вторых тяжелые ядра делятся.
