В России разрабатывают гибрид ядерного и термоядерного реакторов
https://ria.ru/20210406/tpu-1604308271.html
В России разрабатывают гибрид ядерного и термоядерного реакторов
В России разрабатывают гибрид ядерного и термоядерного реакторов — РИА Новости, 06.04.2021
В России разрабатывают гибрид ядерного и термоядерного реакторов
Cпециалисты Томского политехнического университета совместно с другими российскими учеными создали и испытали термоядерный компонент уникального гибридного… РИА Новости, 06.04.2021
2021-04-06T03:00
2021-04-06T03:00
2021-04-06T12:50
наука
томский политехнический университет
навигатор абитуриента
университетская наука
россия
/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content
/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content
https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e5/04/05/1604306684_0:320:3072:2048_1920x0_80_0_0_f757fa7dfa3d19ca875afb5161b718a3.jpg
МОСКВА, 6 апр — РИА Новости.
Cпециалисты Томского политехнического университета совместно с другими российскими учеными создали и испытали термоядерный компонент уникального гибридного реактора. Результаты их работы опубликованы в журнале Nuclear Engineering and Technology.Как объяснили авторы исследования, гибридные реакторные системы, или системы «синтез-деление», объединяют в себе надежность привычных реакторов деления и экономность и экологическую безопасность термоядерной энергетики.Состоят такие системы из источника термоядерных нейтронов и активной зоны (так называемого бланкета), в которой протекает деление тяжелых ядер. Топливом служит смесь тория и оружейного плутония. Торий, по словам ученых, сам по себе не может быть источником энергии, зато из него образуется уран-233, накопление которого в активной зоне увеличивает длительность топливного цикла. Замена торием урана-238, применяющегося в обычных реакторах деления, позволяет резко снизить объем радиоактивных отходов.В отличие от реакторов деления, управление которыми основано на использовании поглотителей нейтронов, состояние бланкета гибридной системы регулируется, напротив, добавкой нейтронов из термоядерного источника.
В проекте ученых ТПУ им служит газодинамическая магнитная ловушка, в которой дейтерий и тритий удерживаются в состоянии высокотемпературной плазмы.По словам ученых, энергия, выделяемая при делении, отводится гелиевым теплоносителем. Разогретый до примерно 730 градусов Цельсия гелий при подключении газотурбинной установки и электрогенератора можно использовать для производства не только электроэнергии, но и водорода методом паровой конверсии метана.Разрабатываемый гибридный реактор будет отличаться компактными размерами, мощностью около 60-100 мегаватт и способностью работать без перезагрузки топлива более восьми лет. По мнению ученых, его можно применять в труднодоступных регионах и получать электроэнергию, тепло и экологически чистое водородное топливо.Газодинамическая магнитная ловушка, отмечают авторы исследования, позволяет удерживать высокотемпературную плазму значительно дольше других существующих систем. Это поможет лучше исследовать как процесс термоядерного синтеза, так и работу различных элементов реактора в условиях жесткого нейтронного облучения.
Все это должно существенно ускорить развитие термоядерной энергетики, подчеркивают ученые.»В ходе проведенных исследований мы определили оптимальные параметры термоядерного источника нейтронов для постоянного поддержания бланкета гибридной системы в контролируемом околокритическом состоянии, а также изучили эффект «волны делений ядер», возникающей после однократного импульса термоядерного горения», — рассказал Сергей Беденко.Концепцию ториевого гибридного реактора предложил в 2019 году коллектив ученых Томского политехнического университета, Всероссийского научно-исследовательского института технической физики имени академика Е. И. Забабахина и Института ядерной физики имени Г. И. Будкера Сибирского отделения РАН. Исследования проводятся в рамках гранта Российского фонда фундаментальных исследований.
https://ria.ru/20210331/tpu-1603458673.html
https://ria.ru/20210405/misis-1603989212.html
россия
РИА Новости
1
5
4.7
96
internet-group@rian.
ru
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
2021
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
Новости
ru-RU
https://ria.ru/docs/about/copyright.html
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
1920
1080
true
1920
1440
true
https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e5/04/05/1604306684_341:0:3072:2048_1920x0_80_0_0_61c7508d0e3b3e027a2238a24e295c24.jpg
1920
1920
true
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.
xn--p1ai/awards/
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
томский политехнический университет, навигатор абитуриента, университетская наука, россия
Наука, Томский политехнический университет, Навигатор абитуриента, Университетская наука, Россия
МОСКВА, 6 апр — РИА Новости. Cпециалисты Томского политехнического университета совместно с другими российскими учеными создали и испытали термоядерный компонент уникального гибридного реактора. Результаты их работы опубликованы в журнале Nuclear Engineering and Technology.
Как объяснили авторы исследования, гибридные реакторные системы, или системы «синтез-деление», объединяют в себе надежность привычных реакторов деления и экономность и экологическую безопасность термоядерной энергетики.
Быстрее, практичнее, безопаснее: придуман новый способ зажигания топлива
31 марта 2021, 03:00
Состоят такие системы из источника термоядерных нейтронов и активной зоны (так называемого бланкета), в которой протекает деление тяжелых ядер.
Топливом служит смесь тория и оружейного плутония. Торий, по словам ученых, сам по себе не может быть источником энергии, зато из него образуется уран-233, накопление которого в активной зоне увеличивает длительность топливного цикла. Замена торием урана-238, применяющегося в обычных реакторах деления, позволяет резко снизить объем радиоактивных отходов.
В отличие от реакторов деления, управление которыми основано на использовании поглотителей нейтронов, состояние бланкета гибридной системы регулируется, напротив, добавкой нейтронов из термоядерного источника. В проекте ученых ТПУ им служит газодинамическая магнитная ловушка, в которой дейтерий и тритий удерживаются в состоянии высокотемпературной плазмы.
«
«В плазме ионы дейтерия и трития, сталкиваясь друг с другом, объединяются в ядра гелия с выделением высокоэнергетических нейтронов. Те поступают из вакуумной камеры в бланкет в импульсном режиме, поддерживая деление тяжелых ядер, которое и дает основную энергию. Ключевое отличие гибридной системы в том, что ядерный материал находится не в строго критическом состоянии, как в традиционном реакторе, а в состоянии, близком к критическому, что исключает возможность развития неконтролируемой цепной реакции», — объяснил доцент отделения ядерно-топливного цикла ТПУ Сергей Беденко.
По словам ученых, энергия, выделяемая при делении, отводится гелиевым теплоносителем. Разогретый до примерно 730 градусов Цельсия гелий при подключении газотурбинной установки и электрогенератора можно использовать для производства не только электроэнергии, но и водорода методом паровой конверсии метана.
Разрабатываемый гибридный реактор будет отличаться компактными размерами, мощностью около 60-100 мегаватт и способностью работать без перезагрузки топлива более восьми лет. По мнению ученых, его можно применять в труднодоступных регионах и получать электроэнергию, тепло и экологически чистое водородное топливо.
Газодинамическая магнитная ловушка, отмечают авторы исследования, позволяет удерживать высокотемпературную плазму значительно дольше других существующих систем. Это поможет лучше исследовать как процесс термоядерного синтеза, так и работу различных элементов реактора в условиях жесткого нейтронного облучения. Все это должно существенно ускорить развитие термоядерной энергетики, подчеркивают ученые.
В России придумали, как заменить аккумуляторы «микроэлектростанциями»
5 апреля 2021, 09:00
«В ходе проведенных исследований мы определили оптимальные параметры термоядерного источника нейтронов для постоянного поддержания бланкета гибридной системы в контролируемом околокритическом состоянии, а также изучили эффект «волны делений ядер», возникающей после однократного импульса термоядерного горения», — рассказал Сергей Беденко.
Концепцию ториевого гибридного реактора предложил в 2019 году коллектив ученых Томского политехнического университета, Всероссийского научно-исследовательского института технической физики имени академика Е. И. Забабахина и Института ядерной физики имени Г. И. Будкера Сибирского отделения РАН. Исследования проводятся в рамках гранта Российского фонда фундаментальных исследований.
Физики разработали гибридный реактор на основе плазменной открытой ловушки
Специалисты трех российских институтов (Всероссийского научно-исследовательского института технической физики имени академика Е.
И. Забабахина; Томского политехнического университета; Института ядерной физики им. Г. И. Будкера 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 легких, 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 ее 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 тяжелых 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.
«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 на реакторной площадке ТПУ экспериментального стенда, который будет состоять из ториевой топливной сборки и нейтронного источника на основе инженерно-технических решений, уже реализованных на открытых ловушках ИЯФ СО РАН.
Гибридный реактор ADI® (гибрид)
См. все анаэробные системы
Система анаэробного сбраживания рассчитана на работу в условиях средней объемной нагрузки.
- — минимальный объем заказа данного товара. Пожалуйста, проверьте количество и снова добавьте в корзину.
Запрос предложений
- Устранение надбавок за сточные воды
- Сократить или исключить использование химикатов
- Брошюра о гибридном реакторе ADI 433 КБ
- Вся документация
Снятый с производства продукт
Система анаэробного сбраживания рассчитана на работу в условиях средней объемной нагрузки.
Запросить предложение
- Устранение надбавок за сточные воды
- Сократить или исключить использование химикатов
- Брошюра о гибридном реакторе ADI 433 КБ
- Вся документация
Снятый с производства продукт
Описание
Система анаэробного сбраживания рассчитана на работу в условиях средней объемной нагрузки.
Гибридный реактор ADI® сочетает в себе два процесса и сохраняет преимущества каждой из технологий: анаэробный иловый слой с восходящим потоком (UASB) и неподвижная пленка с восходящим потоком (UFF).
В случаях, когда требуется очень высокая степень удаления, можно установить двухступенчатый реактор для достижения более высокого качества сточных вод. Эта двухступенчатая система состоит из двух реакторов одинакового размера, которые работают последовательно и периодически чередуют опережающие и отстающие обозначения. Эта циклическая операция эффективна при очистке потоков сточных вод с высокой концентрацией растворимых органических веществ и низкой концентрацией твердых веществ.
- Непрерывное выполнение требований по сбросу
- Преобразование органических отходов в возобновляемую зеленую энергию (тепло и электроэнергию)
- Большой запас биомассы и длительное время удержания твердых веществ
- Превосходная стабильность процесса при пиковых нагрузках
- Поперечный поток с большой площадью поверхности для удержания твердых частиц
- Способствует росту биомассы
- Обеспечивает высокую скорость загрузки
- Отработанный шлам, пригодный для наземного применения
- Небольшое количество оборудования и движущихся частей снижает потребность в техническом обслуживании
- Гибкая программа утилизации шлама
- Тренды данных для управления технологическим процессом
- Крышка обеспечивает легкий доступ для отбора проб и обслуживания
Характеристики
Экономия затрат
- Экономия затрат на электроэнергию
- Конструкция с низким энергопотреблением
- Значительно менее энергоемкие, чем аэробные системы
- Рекуперация энергии из биогаза для сокращения использования ископаемого топлива на заводе
- Устранение надбавок за сточные воды
- Сократить или исключить использование химикатов
Экологические выгоды
- Непрерывное выполнение требований по выбросам
- Преобразование органических отходов в возобновляемую зеленую энергию (тепло и электроэнергию)
- Отработанный шлам, пригодный для внесения в почву в качестве жидкого удобрения благодаря высокому содержанию питательных веществ
- Улучшить местную и глобальную водную безопасность
Преимущества процесса
- Большой запас биомассы и длительное время удержания твердых веществ
- Превосходная стабильность процесса при пиковых нагрузках
- Поперечный поток с большой площадью поверхности для удержания твердых частиц
- Способствует росту биомассы
- Обеспечивает высокую скорость загрузки
Упрощенная эксплуатация и техническое обслуживание
- Небольшое количество оборудования и движущихся частей снижает потребность в техническом обслуживании
- Минимальное внимание оператора
- Гибкая программа утилизации шлама
- Тренды данных для управления технологическими процессами
- Крышка обеспечивает легкий доступ для отбора проб и обслуживания
Тип реактора (скорость органической загрузки)
Документация
- Брошюра о гибридном реакторе ADI433 КБ
- Решения для анаэробного сбраживания органических сточных вод537,1 КБ
гибридов синтеза-деления: ядерный ярлык или несбыточная мечта?
В связи с тем, что проблемы с отходами и безопасностью сдерживают глобальное развитие атомной энергетики, повышенное внимание уделяется более долгосрочной ядерной цели: термоядерному синтезу.
В отличие от традиционных методов генерации, основанных на делении, термоядерный синтез создает лишь небольшое количество короткоживущих отходов, не выделяет парниковых газов и обеспечивает надежную поставку топлива за счет дейтерия, который можно перегонять из морской воды, и трития, который можно выращивать в реакторе. .
Крупномасштабные проекты, спонсируемые международным сообществом, направленные на достижение термоядерного синтеза и достижение ключевой цели получения положительной чистой энергии — производство большего количества энергии, чем требуется для инициирования и поддержания термоядерной реакции. Самыми крупными из них являются ИТЭР — мегапроект синтеза на основе токамака на юге Франции — и устройство для синтеза с инерционным удержанием на основе лазера Национального центра зажигания в Калифорнии.
Несмотря на то, что оба эти проекта являются крупными и многообещающими, веха достижения положительной чистой энергии оказалась недостижимой, поскольку с 19 века проводились десятилетия исследований.
50-е годы не смогли найти окончательного ответа на поставленные научные и инженерные задачи.
Термоядерный синтез: растущая стартап-экосистема
Затянувшиеся исследования в области термоядерной энергии вызвали общий пессимизм у многих наблюдателей за развивающейся технологией; распространенный оборот речи состоит в том, что коммерческая термоядерная энергия уже не за горами — и всегда будет.
Тем не менее, в последние годы произошел заметный сдвиг, в результате которого исследования в области термоядерного синтеза стали частью частных стартапов, а также крупных международных программ. Эти небольшие компании стремятся проводить более упорядоченные программы разработки, часто работая в меньших масштабах и используя комбинации технологий для ускорения процесса.
Базирующаяся в Вашингтоне компания Helion Energy, которая разрабатывает термоядерный реактор мощностью 50 МВт размером с транспортный контейнер, сочетающий магнитный синтез и импульсный инерционный синтез, построенный на средства правительства США с частными инвестициями стартовых ускорителей в 2014 и 2015 годах.
Тем временем Tri Alpha Energy , созданная в Калифорнии в 1997 году и получившая 500 миллионов долларов частного финансирования, но в основном хранящая молчание, поскольку она разрабатывает свою технологию обратной конфигурации поля с управляемым лучом для создания среды перегретой плазмы, пригодной для термоядерного синтеза; компания не запускала свой веб-сайт до 2015 года.
В Великобритании компания Tokamak Energy из Оксфордшира, основанная бывшими учеными Калхемского центра термоядерной энергетики, работает над созданием небольшого сферического токамака. В конце апреля в новейшем реакторе компании, ST40, была получена первая плазма, и компания намерена достичь 100 миллионов градусов, необходимых для термоядерного синтеза в 2018 году.
-эффективные реакторы», — сказал генеральный директор Tokamak Energy д-р Дэвид Кингхэм. «Это позволит достичь термоядерной энергии за годы, а не десятилетия».
Гибридная концепция синтеза-деления
Действительно ли до чистого синтеза осталось всего несколько лет? Мнения расходятся из-за огромных технических проблем, которые еще предстоит решить.
Но в то время как ИТЭР, Национальный завод по воспламенению и множество стартапов и академических лабораторий по всему миру продолжают работать над термоядерным каштаном, вновь всплыла альтернативная концепция, основанная на десятилетиях, которая сочетает в себе синтез и деление.
Идея гибридного реактора синтеза-деления существует с начала 50-х годов, и самое раннее упоминание о ней приписывается российскому физику-ядерщику Андрею Сахарову. Гибридная концепция синтеза-деления рассматривается как система, которая уравновешивает преимущества и недостатки двух парадигм ядерной генерации; деление создает большое количество энергии на реакцию, в то время как синтез создает меньше энергии на реакцию, но может генерировать большое количество нейтронов без необходимости цепной реакции.
Гибридный реактор синтеза-деления, таким образом, будет использовать термоядерный реактор для обеспечения нейтронами инкапсулирующего «одеяла» из делящихся материалов, поэтому синтез в основном используется в качестве стабильного источника топлива для традиционной генерации энергии на основе деления.
Каковы преимущества такой гибридной системы? Во-первых, использование нейтронов, полученных в результате синтеза, для подпитки реакций деления значительно расширило бы топливо, доступное для запуска заводов. Для обычных ядерных реакторов требуется один конкретный изотоп урана, U-235 (или плутоний-239).), что составляет всего 1% месторождений необработанного урана, для запуска цепной реакции деления. Используя синтез в качестве топлива, гибридный реактор сможет использовать любой изотоп урана, извлекая выгоду из более высокой выходной энергии деления.
Таким образом, с термоядерным питанием, электростанция теоретически могла бы работать более чисто и эффективно, значительно сокращая количество отходов и проблем с распространением, а также предоставляя способ использования термоядерного синтеза, даже если положительная чистая энергия не была достигнута. С точки зрения безопасности, сторонники говорят, что концепция по своей сути будет защищена от расплавления, потому что она работает в докритических условиях, и деление не будет самоподдерживающимся.
Apollo Fusion и другие гибридные проекты
В апреле начинающая компания Apollo Fusion снова привлекла внимание к гибридной концепции, обновив свой веб-сайт и пролив свет на свои планы. Компания, возглавляемая бывшим вице-президентом Google Майком Кэссиди и физиком плазмы Беном Лонгмайером, разрабатывает конструкцию гибридного реактора термоядерного синтеза, который, как она утверждает, будет иметь нулевой уровень выбросов, безопасный по своей природе, дешевый в строительстве и эксплуатации, а также с выходной мощностью диапазон от 5 МВт до 1 ГВт.
Благодаря своей безопасной конструкции, установка может быть построена практически на любом участке, и Apollo отмечает, что ее установка будет «стоить меньше в расчете на мегаватт мощности» и будет «доступна в конфигурациях, доступных даже для самых маленьких населенных пунктов», в то время как эксплуатационные расходы будут ниже. быть «конкурентоспособными по стоимости с другими источниками энергии, включая ископаемое топливо, ветер, геотермальную и солнечную энергию».
Apollo даже отметил, что получил свой первый заказ от неназванного международного клиента.
«Я думаю, что большинство наиболее вдумчивых защитников окружающей среды сейчас рассматривают атомную энергетику как нечто хорошее», — сказал Кэссиди агентству Bloomberg в апрельском интервью, оставаясь при этом молчаливым в отношении более мелких деталей технологии «Аполлона». «Если вы сможете найти способ использования ядерной энергии, который не имеет недостатков, рискованного, безудержного расплавления и тому подобного, это настоящая победа для планеты».
Apollo присоединяется к растущей группе организаций, работающих над гибридными технологиями синтеза-деления, включая Техасский университет в Остинском институте исследований термоядерного синтеза, который обсуждал свою трансурановую термоядерную систему для уничтожения отходов. Поскольку уничтожение и переработка ядерных отходов занимают важное место в глобальной повестке дня, правительства России и Китая также вложили средства в гибридные системы.
По сообщениям, российская государственная ядерная компания «Росатом» намерена в этом году разработать собственную термоядерную установку, а Китай построить свой первый гибридный реактор к 2030 году.
Синтез-деление: жизнеспособный гибрид?
Но с технологией, которая была известна и обсуждалась с 1950-х годов, возникает очевидный вопрос: если гибрид термоядерного синтеза настолько выгоден, почему он не развивался более активно в последние пять десятилетий, и почему это остается на чертежной доске сегодня?
Ответ многогранен, но, по сути, гибриды синтеза-деления используют чрезвычайно сложную систему для решения проблемы отходов, которую потенциально можно свести к минимуму с помощью менее сложных технологий. Реакторы-размножители, особенно реакторы на быстрых нейтронах (FBR), представляют собой более зрелую технологию, которая была развернута в коммерческих целях и благодаря производству большего количества расщепляющегося материала, чем потребляется, также обеспечивает источник топлива для деления.
Даже FBR с трудом проникают на рынок, потому что с точки зрения стоимости самым дешевым способом получения топлива остается старомодный способ — добыча урана из-под земли. Пока запасы урана не начнут истощаться (по многим оценкам, примерно через столетие), операторы станций и отрасль в целом вряд ли будут поддерживать более дорогие методы заправки реакторов топливом.
Учитывая возросшую сложность гибридного метода синтеза-деления, маловероятно, что он изменит ядерную генерацию в ближайшем будущем без крупного научного прорыва. В 2009 годуВ комментарии, опубликованном в журнале Nature Physics, ученые-ядерщики из Массачусетского технологического института Джеффри П. Фрейдберг и Эндрю К. Кадак описали многочисленные исследования потенциала гибридных реакторов за последние десятилетия и резюмировали свои выводы: «Выводы были те же: дальнейшее развитие может не может быть оправдано, поскольку термоядерный компонент такой системы был технологически сложным, научно рискованным и значительно более дорогим, чем альтернативы».
Фрейдберг и Кадак определили трансмутацию ядерных отходов как наиболее многообещающее краткосрочное применение гибрида термоядерного синтеза, и это, безусловно, кажется наиболее привлекательным преимуществом, особенно для заказчиков на государственном уровне, таких как США, которые до сих пор не разрешила кризис с хранилищем ядерных отходов и продолжает бороться с возражениями против планов долгосрочного хранения в Юкка-Маунтин. Тем не менее, по мнению многих ученых и отраслевых экспертов, дополнительные расходы, связанные с требованиями к термоядерному синтезу, делают этот вариант пока нерентабельным.
В настоящее время трудно избежать вывода о том, что точно так же, как чистый синтез остается неуловимым через 70 лет, гибрид синтеза-деления является потенциально мощным усовершенствованием традиционной ядерной генерации, которая, с коммерческой точки зрения, слишком опережает свое время. . Эти выводы делают обещания Apollo Fusion поучительным; в то время как Россия и Китай могли бы заставить концепцию работать в первую очередь как государственную систему управления отходами, ее коммерческие перспективы пока кажутся ограниченными.