Kurchatov-institutet genomförde den fysiska lanseringen av en djupt moderniserad hybrid termonukleär reaktor T-15MD. Den experimentella installationen är avsedd för forskning och utveckling av lovande teknik, som sedan kan användas i inhemska och internationella projekt.
Högtidlig ceremoni
Lanseringen av mega-enheten T-15MD, byggd vid NRC "Kurchatov Institute", ägde rum den 18 maj. Med tanke på projektets höga betydelse genomfördes lanseringen som en del av en högtidlig ceremoni med deltagande av premiärminister Mikhail Mishustin, utbildnings- och vetenskapsminister Valery Falkov och andra tjänstemän. Gästerna anförtrotts att trycka på den symboliska startknappen.
Enligt premiärministern är T-15MD-reaktorn ett bevis på den höga tekniska nivån i vårt land. Lanseringen var en stor händelse inte bara för Ryssland, utan för hela världen. M. Mishustin noterade också att skapandet av en ny pålitlig och kraftfull energikälla kommer att bidra till den fortsatta utvecklingen av många industrier.
President för Kurchatov -institutet Mikhail Kovalchuk sa att rysk vetenskap är i stånd att ytterligare undersöka termonukleär energi. Detta kräver modernisering av forsknings- och produktionsbasen. Tidigare kunde vårt land genomföra sådana projekt utan utländskt stöd, oberoende producera alla nödvändiga produkter och komponenter.
Ledningen för det internationella termonukleära projektet ITER såg lanseringen av T-15MD via videolänk. VD Bernard Bigot tackade den ryska regeringen för den stora hjälpen från vår ITER -enhet. Den ryska industrin fick i sin tur tacksamhet för den höga kvaliteten på teknik som implementerades i det gemensamma projektet.
Efter djup modernisering
T-15 toroidal plasmamagnetisk inneslutningsanläggning byggdes vid Kurchatov-institutet i slutet av 1980-talet. Vid tillverkningen användes de befintliga konstruktionerna av T-10M-reaktorn. Sedan 1988 har olika plasmainhållningsförsök utförts på den nya T-15-anläggningen. Vid den tiden var den sovjetiska installationen en av de största och mest kraftfulla i världen.
Trots alla svårigheter under den perioden genomfördes regelbunden forskning fram till mitten av nittiotalet. 1996-98. Mega-enheten T-15 har genomgått den första moderniseringen. Reaktorns konstruktion slutfördes, och programmet för framtida forskning justerades också. Nu var installationen planerad att användas för att testa lösningar och idéer som föreslås för implementering i det internationella projektet ITER.
2012 avvecklades T-15-reaktorn tillfälligt i samband med planer på en djup modernisering. Som en del av detta projekt skulle tokamaken ta emot ett nytt elektromagnetiskt system, en ny vakuumkammare etc. De ökade energibehovet skulle mötas av ett nytt strömförsörjningssystem. I själva verket handlade det om en radikal omstrukturering av den befintliga installationen med utbyte av alla nyckelsystem.
Den huvudsakliga moderniseringen av reaktorn under T-15MD-projektet slutfördes förra året, varefter idrifttagningsarbetet påbörjades. Nyligen slutfördes uppdateringsprocessen framgångsrikt - och en fysisk lansering ägde rum. Samtidigt slutar inte utvecklingen av den vetenskapliga och tekniska basen. I april blev det känt att 2021-24. den befintliga tokamak kommer att kompletteras med nya system för olika ändamål.
Dessa åtgärder hjälper till att forma det slutliga utseendet på T-15MD mega-installationen och få alla nödvändiga funktioner. Full driftsättning, som möjliggör alla nödvändiga experiment, kommer att äga rum år 2024.
Nya principer
Under moderniseringen fick T-15MD-reaktorn ett antal nya system, men dess allmänna arkitektur och driftsprinciper genomgick inga grundläggande förändringar. Som tidigare måste tokamaken skapa och underhålla en plasmafilament med hjälp av ett magnetfält. Reaktorn bildar en glödtråd med ett bildförhållande på 2, 2 och en plasmaström på 2 MA i ett magnetfält på 2 T. Kontinuerlig driftstid - upp till 30 s.
Modernisering 2021-24 kommer att ske i två etapper. Som en del av den första kommer tre snabba atominjektorer med en total effekt på 6 MW och fem 5 MW gyrotroner att installeras på T-15MD. Därefter introduceras ett system för lägre hybriduppvärmning och bibehållande av plasmaströmmen, liksom ett jon-cyklotronvärmesystem med en kapacitet på 4 respektive 6 MW.
Som ett resultat av moderniseringen blev reaktorn hybrid. I specialfack i den s.k. filten föreslås placera kärnbränsle - torium -232 används som det. Under reaktorns drift måste bränslet fördröja det högenergiska neutronflöde som kommer från sladden. I detta fall omvandlas thorium-232 till uran-233.
Den resulterande isotopen kan användas som bränsle för kärnkraftverk. I denna roll är det inte sämre än traditionellt uran-235, men det kan jämföras med en kortare halveringstid för avfall. Ytterligare fördelar är förknippade med det faktum att thorium är rikare i jordskorpan och är betydligt billigare än uran.
I teorin kan en hybrid tokamak också användas för att överföra avfall på hög nivå. Uran-238 eller andra komponenter i använt kärnbränsle kan omvandlas till andra isotoper, inkl. för tillverkning av nya bränslepatroner. Ett annat användningsfall för en hybridanläggning är att bygga ett kraftverk. I detta fall måste ett kylvätska cirkulera i filten, vilket säkerställer överföring av energi till generatorn.
Således tillåter det utvecklade och implementerade utseendet på hybridreaktorn att lösa flera problem samtidigt. Den kan användas för kraftproduktion, liksom för utsläpp av kärnbränsle eller avfallsbehandling. Forskare måste bekräfta verkligheten av en sådan drift av reaktorn, samt bestämma dess verkliga prestanda, inkl. ekonomisk.
Mål och perspektiv
Tokamaks huvudsakliga designlösningar och principerna för dess användning är välstuderade och utarbetade. Detta gör det möjligt att designa nya, mer effektiva reaktorer, samt genomföra experiment med sikte på att få verkliga tekniska, energi- och ekonomiska resultat. Detta är de uppgifter som kan lösas med hjälp av den moderniserade hybridmega-installationen T-15MD.
Den fysiska uppstarten av den nya reaktorn har ägt rum, men dess fullvärdiga och fullskaliga drift kommer att bli möjlig först år 2024, när tillverkning och installation av nya system är klara. Det betyder att det i mitten av decenniet kommer att finnas experiment som ger den nödvändiga informationen. Det kommer att göra det möjligt att bestämma de mest lönsamma sätten att utveckla hela inriktningen, och inte bara inom ramen för rysk vetenskap, utan också inom det internationella programmet ITER.
Således får våra forskare den modernaste vetenskapliga utrustningen och därmed möjligheten att fortsätta djärva experiment med blick för framtiden. Det är mycket möjligt att den här gången slutar ny forskning med önskat resultat, tack vare vilket mänskligheten kommer att få en grundläggande ny energikälla, och Ryssland återigen kommer att visa den högsta potentialen i sin vetenskap.
