Ústav Kurchatov vykonal fyzické spustenie hlboko modernizovaného hybridného termonukleárneho reaktora T-15MD. Experimentálne usporiadanie je určené na výskum a vývoj sľubných technológií, ktoré je potom možné použiť v domácich a medzinárodných projektoch.
Slávnostný obrad
Uvedenie megadotyky T-15MD, postavenej v NRC „Kurchatov Institute“, sa uskutočnilo 18. mája. Vzhľadom na veľký význam tohto projektu sa uvedenie na trh uskutočnilo v rámci slávnostného ceremoniálu za účasti predsedu vlády Michaila Mishustina, ministra školstva a vedy Valerija Falkova a ďalších úradníkov. Hostia boli poverení stlačením symbolického tlačidla Štart.
Podľa premiéra je reaktor T-15MD dôkazom vysokej technologickej úrovne našej krajiny. Jeho uvedenie na trh bolo obrovskou udalosťou nielen pre Rusko, ale pre celý svet. M. Mishustin tiež poznamenal, že vytvorenie nového spoľahlivého a výkonného zdroja energie prispeje k ďalšiemu rozvoju mnohých priemyselných odvetví.
Predseda Kurčatovského inštitútu Michail Kovalčuk uviedol, že ruská veda je schopná ďalšieho výskumu termonukleárnej energie. To si vyžaduje modernizáciu výskumnej a výrobnej základne. V minulosti bola naša krajina schopná realizovať takéto projekty bez zahraničnej pomoci a nezávisle vyrábať všetky potrebné produkty a komponenty.
Vedenie medzinárodného termonukleárneho projektu ITER sledovalo štart T-15MD prostredníctvom video odkazu. Generálny riaditeľ Bernard Bigot poďakoval ruskej vláde za veľkú pomoc našej jednotky ITER. Ruský priemysel bol zasa vďačný za vysokú kvalitu technológií implementovaných v spoločnom projekte.
Po hlbokej modernizácii
Toroidné zariadenie na magnetické zadržiavanie plazmy T-15 bolo postavené v Kurchatovovom inštitúte koncom osemdesiatych rokov minulého storočia. Pri jeho výrobe boli použité existujúce konštrukcie reaktora T-10M. Od roku 1988 sa na novom zariadení T-15 uskutočňovali rôzne experimenty s plazmovým zadržaním. V tom čase bola sovietska inštalácia jednou z najväčších a najsilnejších na svete.
Napriek všetkým ťažkostiam tohto obdobia sa pravidelný výskum vykonával až do polovice deväťdesiatych rokov. V rokoch 1996-98. mega-jednotka T-15 prešla prvou modernizáciou. Dokončila sa konštrukcia reaktora a upravil sa aj program pre budúci výskum. Teraz bola inštalácia plánovaná na testovanie riešení a myšlienok navrhnutých na implementáciu v medzinárodnom projekte ITER.
V roku 2012 bol reaktor T-15 dočasne vyradený z prevádzky v súvislosti s plánmi hĺbkovej modernizácie. V rámci tohto projektu mal tokamak dostať nový elektromagnetický systém, novú vákuovú komoru atď. Zvýšené energetické nároky mal splniť nový systém napájania. V skutočnosti išlo o radikálnu reštrukturalizáciu existujúceho zariadenia s výmenou všetkých kľúčových systémov.
Hlavná modernizácia reaktora v rámci projektu T-15MD bola dokončená minulý rok, potom sa začali práce na uvedení do prevádzky. Nedávno bol proces aktualizácie úspešne dokončený - a došlo k fyzickému spusteniu. Proces rozvoja vedeckej a technickej základne sa zároveň nezastavuje. V apríli vyšlo najavo, že v rokoch 2021-24. existujúci tokamak bude doplnený o nové systémy na rôzne účely.
Tieto opatrenia pomôžu formovať konečný vzhľad megainštalácie T-15MD a získajú všetky potrebné schopnosti. Úplné uvedenie do prevádzky, ktoré umožní všetky potrebné experimenty, sa uskutoční v roku 2024.
Nové princípy
V priebehu modernizácie získal reaktor T-15MD množstvo nových systémov, ale jeho všeobecná architektúra a prevádzkové princípy neprešli zásadnými zmenami. Ako predtým, tokamak musí vytvárať a udržiavať plazmové vlákno pomocou magnetického poľa. Reaktor tvorí vlákno s pomerom strán 2, 2 a plazmatickým prúdom 2 MA v magnetickom poli 2 T. Trvanie nepretržitej prevádzky - až 30 s.
Modernizácia 2021-24 bude prebiehať v dvoch etapách. V rámci prvého budú na T-15MD nainštalované tri rýchle atómové injektory s celkovým výkonom 6 MW a päť 5 MW gyrotrónov. Potom bude predstavený systém nižšieho hybridného vykurovania a udržiavania plazmového prúdu, ako aj iónovo-cyklotronový vykurovací systém s kapacitou 4 a 6 MW.
V dôsledku modernizácie sa reaktor stal hybridným. V špeciálnych priehradkách v tzv. prikrývka je navrhnutá na umiestnenie jadrového paliva - používa sa na ňu tórium -232. Počas prevádzky reaktora musí palivo oddialiť vysokoenergetický neutrónový tok vychádzajúci z kordu. V tomto prípade je tórium-232 transmutované na urán-233.
Výsledný izotop je možné použiť ako palivo pre jadrové elektrárne. V tejto úlohe nie je nižší ako tradičný urán-235, ale je priaznivo porovnateľný s kratším polčasom rozpadu odpadu. Ďalšie výhody sú spojené so skutočnosťou, že tórium je v zemskej kôre hojnejšie a je výrazne lacnejšie ako urán.
Na premenu vysokoaktívneho odpadu možno teoreticky použiť aj hybridný tokamak. Urán 238 alebo iné zložky vyhoretého jadrového paliva je možné premeniť na iné izotopy, vrátane na výrobu nových palivových kaziet. Ďalším prípadom použitia hybridnej elektrárne je výstavba elektrárne. V tomto prípade musí v deke cirkulovať chladiaca kvapalina, ktorá zaisťuje prenos energie do generátora.
Vyvinutý a implementovaný vzhľad hybridného reaktora teda umožňuje riešenie niekoľkých problémov naraz. Môže byť použitý na výrobu energie, ako aj na uvoľnenie jadrového paliva alebo spracovanie odpadu. Vedci musia potvrdiť reálnosť takejto prevádzky reaktora, ako aj určiť jeho skutočný výkon, vč. ekonomický.
Ciele a perspektívy
Hlavné konštrukčné riešenia tokamaku a princípy jeho fungovania sú dobre preštudované a vypracované. To umožňuje navrhovanie nových, účinnejších reaktorov a tiež experimentovanie s cieľom získať skutočné technické, energetické a ekonomické výsledky. To sú úlohy, ktoré je možné vyriešiť pomocou modernizovaného hybridného megainštalácie T-15MD.
Fyzický štart nového reaktora prebehol, ale jeho plnohodnotná a plnohodnotná prevádzka bude možná až v roku 2024, keď bude dokončená výroba a inštalácia nových systémov. To znamená, že v polovici desaťročia budú experimenty, ktoré poskytnú potrebné informácie. Umožní to určiť najziskovejšie spôsoby rozvoja celého smeru, a to nielen v rámci ruskej vedy, ale aj v medzinárodnom programe ITER.
Naši vedci tak dostávajú najmodernejšie vedecké vybavenie a s ním možnosť pokračovať v odvážnych experimentoch s pohľadom do budúcnosti. Je celkom možné, že tentoraz nový výskum skončí s požadovanými výsledkami, vďaka ktorým ľudstvo dostane zásadne nový zdroj energie, a Rusko opäť ukáže najvyšší potenciál svojej vedy.
