Давненько не брал я в руки шашек и не затрагивал темы 146% ватности. То есть, касающиеся ядерных технологий, в области которых российский приоритет гарантирован фактической российской же монополией на оные. Так что, сразу и к делу. Речь о токамаке Т-15МД, проходящим в настоящий момент модернизацию, целью которой является превращения установки в гибридный — термоядерно-ядерный реактор.
Начать нужно с вопроса «зачем»? Это хороший, правильный вопрос, ответ на который давался ранее в статье о проблемах управляемого ядерного синтеза. Создание экономически целесообразного термоядерного реактора невозможно, как в данный момент, так и на неопределённо долгую перспективу. Поскольку затруднения связаны не с отсутствием нужных технологий, а самой физикой процесса.
Принципиальных проблем две. Во-первых, при осуществлении предпочтительной с точки зрения энергетических затрат и доступности горючего — и, фактически, единственно возможной на практике, — реакции дейтерий-дейтерий, образуется свободный релятивистский нейтрон. Уносящий 80% выделившейся энергии. Что фактически исключает использование реакции синтеза в мирных целях — для получения пара, вращающего лопатки турбины. Зато, предполагает постоянный урон, наносимый самой установке. Релятивистский нейтрон — частица чрезвычайно зловредная. Способная разрушать атомные ядра.
Вторая проблема заключается, соответственно, во втором продукте дейтерий-дейтериевого синтеза — гелии-3. На который приходится оставшиеся 20% энергии. Но в случае термоядерных реакций это также слишком много, чтобы кипятить воду в котле. Так как для начала испарится сам котёл. Излучение в активной зоне термоядерного реактора слишком жёсткое — разрушительное.
Таким образом, хотя поддержание управляемой термоядерной реакции с положительным энергетическим выходом (энергии выделяется больше, чем затрачивается на разжигание реакции) в настоящий момент уже возможно, способы превращения выделившейся энергии в электрическую форму — что требуется для энергетического реактора — отсутствуют. Отсутствуют, если этот реактор — не гибридный.
Суть «гибридности» сводится к старой как мир идее: не можем побить, возьмём в союзники. В данном случае в союзники берётся нейтрон. Использование которого может быть многообразным. Конкретно в случае Т-15МД это трансмутация в результате захвата нейтрона тория-232 в уран-233 — ядерное горючее. И положительный энергетический выход может быть достигнут в данном случае только опосредованно. В результате сжигания уже ядерного горючего в другом — соответственно уже ядерном реакторе.
Более перспективным, разумеется, представляется прямое сжигание потоком релятивистских нейтронов урана-238, скопление которого на складах в любом случае уже превращается в глобальную проблему. Ядра урана не выдерживают попаданий нейтронов высокой энергии, и эта их особенность уже давно и плодотворно используется при конструировании термоядерных боеприпасов. В таком случае, на следующем этапе модернизации внешний, окружающий кольцевую активную зону термоядерного реактора, трубопровод, по которому сейчас течёт расплав солей тория, должен быть дополнен ещё и трубами с теплоносителем. Контур с расплавленным свинцом или натрием будет передавать энергию водяному котлу.
Гибридная схема позволяет полностью использовать энергию зловредного нейтрона, которая в любом случае передаётся осколкам ядра, плюс, энергию распада ядра урана. Рождающиеся при распаде заряженные осколки легко тормозятся в массе расплава, равномерно разогревая его. Вторичные, медленные уже, нейтроны также поглощаются, провоцируя новые ядерные реакции. Продукты реакций — упомянутые выше осколки, представляют собой короткоживущие изотопы, которые в свою очередь распадаются с выделением энергии. И метод, таким образом, обеспечивает очень высокий выход тепла.
Перспективы, однако, выглядят ещё более интригующе. Нейтронный поток обладает способностью «дожигания» отходов. Чувствительной проблемой ядерной энергетики являются отходы, — долгоживущие изотопы элементов, родившихся в активной зоне, — которые приходится извлекать, так как горючее, производящее нейтроны для поддержания цепной реакции расходуется, а тепловыделяющие сборки разрушаются в результате тепловых, химических и радиационных перегрузок. Гибридный реактор свободен от вышеуказанных недостатков, так как источник нейтронов в нём внешний, а сборок нет. Его «ядерная» часть является жидкосолевой, а значит, гомогенной. В текущем по трубам расплаве ломаться нечему. Устройство, таким образом, позволяет выжигать горючее «до железа». То есть, до ядер такой степени стабильности, что для них и релятивистские нейтроны не представляют угрозы.
...Гибридный реактор — единственное на данный момент технически реалистическое решение в области термоядерной энергетики. Запасы дейтерия на планете фактически безграничны, тория сколько угодно, а урана хватит на столетие, считая только уже добытый.
