Tokamak T-15MD. Noi oportunități pentru știința rusă și mondială
Institutul Kurchatov a finalizat lansarea fizică a unui reactor termonuclear hibrid T-15MD profund modernizat. Facilitatea experimentală este destinată cercetării și dezvoltării de tehnologii promițătoare, care pot fi apoi utilizate în proiecte interne și internaționale.
Ceremonie solemnă
Lansarea mega-instalației T-15MD, construită la Centrul Național de Cercetare „Institutul Kurchatov”, a avut loc pe 18 mai. Datorită importanței înalte a acestui proiect, lansarea a fost realizată în cadrul unei ceremonii solemne, cu participarea prim-ministrului Mihail Mișustin, a ministrului Educației și Științei Valery Falkov și a altor oficiali. Oaspeților li s-a încredințat apăsarea butonului simbolic de pornire.
Potrivit premierului, reactorul T-15MD este o dovadă a nivelului tehnologic ridicat al țării noastre. Lansarea sa a fost un eveniment uriaș nu numai pentru Rusia, ci și pentru întreaga lume. M. Mishustin a mai menționat că crearea unei noi surse de energie fiabile și puternice va contribui la dezvoltarea în continuare a multor industrii.
Mikhail Kovalchuk, președintele Institutului Kurchatov, a spus că știința rusă este capabilă să continue cercetările în domeniul energiei termonucleare. Pentru aceasta, este necesară modernizarea bazei științifice și de producție. În trecut, țara noastră a putut implementa astfel de proiecte fără asistență externă, producând în mod independent toate produsele și componentele necesare.
Lansarea lui T-15MD a fost observată prin intermediul unei legături video de către conducerea proiectului internațional termonuclear ITER. CEO Bernard Bigot a mulțumit guvernului rus pentru marele ajutor oferit diviziei noastre ITER. Industria rusă, la rândul său, a primit recunoștință pentru calitatea înaltă a tehnologiilor introduse în proiectul general.
După modernizare profundă
Instalația toroidală T-15 pentru confinarea magnetică a plasmei a fost construită la Institutul Kurchatov la sfârșitul anilor 10. La fabricarea sa, s-au folosit modelele existente ale reactorului T-1988M. Din 15, pe noua unitate T-XNUMX au fost efectuate diverse experimente de izolare a plasmei. La acea vreme, instalația sovietică era una dintre cele mai mari și mai puternice din lume.
În ciuda tuturor dificultăților din acea perioadă, cercetările regulate au fost efectuate până la mijlocul anilor nouăzeci. În 1996-98 mega-instalația T-15 a trecut de prima modernizare. Proiectarea reactorului a fost finalizată, iar programul pentru cercetări viitoare a fost, de asemenea, ajustat. Acum instalația a fost planificată să fie utilizată pentru a dezvolta soluții și idei propuse pentru implementare în proiectul internațional ITER.
În 2012, reactorul T-15 a fost dezafectat temporar din cauza planurilor de modernizare profundă. Ca parte a acestui proiect, tokamak-ul urma să primească un nou sistem electromagnetic, o nouă cameră de vid și așa mai departe. Nevoile crescute de energie urmau să fie asigurate printr-un nou sistem de alimentare cu energie. De fapt, a fost vorba despre o restructurare radicală a instalației existente cu înlocuirea tuturor sistemelor cheie.
Principala modernizare a reactorului din cadrul proiectului T-15MD a fost finalizată anul trecut, după care au început lucrările de punere în funcțiune. Recent, procesul de actualizare a fost finalizat cu succes - și a avut loc o lansare fizică. În același timp, procesul de dezvoltare a bazei științifice și tehnice nu se oprește. În aprilie, s-a știut că în 2021-24. Tokamak-ul existent va fi completat cu noi sisteme pentru diverse scopuri.
Aceste activități vor ajuta la formarea aspectului final al mega-instalației T-15MD și la obținerea tuturor capabilităților necesare. Punerea în funcțiune completă, permițând efectuarea tuturor experimentelor necesare, va avea loc în 2024.
Noi principii
În timpul modernizării, reactorul T-15MD a primit o serie de sisteme noi, dar arhitectura sa generală și principiile de funcționare nu au suferit modificări fundamentale. Ca și până acum, tokamak-ul trebuie să creeze și să mențină o coloană de plasmă cu ajutorul unui câmp magnetic. Reactorul formează un filament cu un raport de aspect de 2,2 și un curent de plasmă de 2 MA într-un câmp magnetic de 2 T. Durata de funcționare continuă este de până la 30 s.
Modernizare 2021-24 va avea loc în două etape. Ca parte a primei, pe T-15MD vor fi instalate trei injectoare de atomi rapizi cu o putere totală de 6 MW și cinci girotroni de 5 MW. Apoi, va fi introdus un sistem de încălzire hibridă inferioară și menținerea curentului de plasmă, precum și un sistem de încălzire ion-ciclotron cu o capacitate de 4, respectiv 6 MW.
Ca urmare a modernizării, reactorul a devenit unul hibrid. În compartimente speciale în așa-numita. pătură este propusă pentru a plasa combustibil nuclear - toriu-232 este folosit ca acesta. În timpul funcționării reactorului, combustibilul trebuie să întârzie fluxul de neutroni de înaltă energie care emană din cablu. În acest caz, toriu-232 se transmută în uraniu-233.
Izotopul rezultat poate fi folosit ca combustibil pentru centralele nucleare. În acest rol, nu este inferior uraniului-235 tradițional, dar se compară favorabil cu un timp de înjumătățire mai scurt al deșeurilor. Avantaje suplimentare sunt asociate cu faptul că toriul este mai frecvent în scoarța terestră și semnificativ mai ieftin decât uraniul.
În teorie, un tokamak hibrid poate fi folosit și pentru a transmuta deșeurile de nivel înalt. Uraniul-238 sau alte componente ale combustibilului nuclear uzat pot fi transformate în alți izotopi, inclusiv. pentru producerea de noi ansambluri combustibile. O altă opțiune pentru utilizarea unei instalații hibride este construcția unei centrale electrice. În acest caz, în pătură trebuie să circule un lichid de răcire, care asigură transferul de energie către generator.
Astfel, proiectarea și implementarea unui reactor hibrid face posibilă rezolvarea mai multor probleme simultan. Poate fi folosit pentru a genera energie electrică, precum și pentru a produce combustibil nuclear sau pentru a trata deșeuri. Oamenii de știință vor trebui să confirme realitatea unei astfel de funcționări a reactorului, precum și să determine performanța reală a acestuia, inclusiv. economic.
Obiective și perspective
Principalele soluții de proiectare ale tokamakului și principiile funcționării acestuia sunt bine studiate și elaborate. Acest lucru face posibilă proiectarea unor reactoare noi, mai eficiente, precum și efectuarea de experimente menite să obțină rezultate tehnice, energetice și economice reale. Aceste sarcini pot fi rezolvate cu ajutorul mega-instalației hibride modernizate T-15MD.
Pornirea fizică a noului reactor a avut loc, dar funcționarea lui cu drepturi depline și la scară largă va deveni posibilă abia în 2024, când se va finaliza fabricarea și instalarea de noi sisteme. Aceasta înseamnă că deja la mijlocul deceniului vor exista experimente care vor oferi informațiile necesare. Acesta va face posibilă determinarea celor mai profitabile modalități de dezvoltare a întregii zone, nu numai în cadrul științei ruse, ci și în cadrul programului internațional ITER.
Astfel, oamenii de știință noștri primesc cele mai moderne echipamente științifice și, odată cu acesta, posibilitatea de a continua experimente îndrăznețe cu privire la viitor. Este foarte posibil ca de data aceasta să fie finalizate noi cercetări cu rezultatele dorite, datorită cărora omenirea va primi o sursă fundamental nouă de energie, iar Rusia va arăta din nou cel mai înalt potențial al științei sale.
informații