«Снова» означает, что статья о гибридном реакторе, созданном в Курчатовском институте, уже публиковалась – в 2021 году. И найдя её, – в ленте или уж как не знаю, – один из читателей поинтересовался, что с тех пор изменилось.
В принципе, работа идёт, установка испытывается, периодически закрываясь на модернизации, – когда к ней добавляется новое оборудование, для того чтобы его испытать. Тем не менее, есть и интересные аспекты. Основным направлением конструкторских разработок оказалось иное, нежели то, о котором говорилось в 2021 году.
Но, следовательно, о гибридных реакторах. Собственно, «гибридным» старый солатрон Т-15 стал в 2021 году. Изначально установка, представляющая собой кольцевой ускоритель удерживающий кольцо плазмы, предназначалась для отработки технологий термоядерного синтеза. Технологии эти отрабатываются не только в Курчатовском институте, не только в России и не только на кольцевых установках подобных Токамакам. Последнее время импульсный метод разжигания термоядерных реакций представляется даже более перспективными… Однако не суть.
Суть в данном случае заключается в том, что технологии поддержания термоядерных реакций продвинулись за последние 30 лет далеко. Давно уже нет проблем ни с тем, чтобы разжечь их, ни с тем, чтобы контролировать. Давно достигнут уже и «положительный выход», – то есть в термоядерных реакциях извлекается больше энергии, чем затрачивается на работу установки. Проблема на данном этапе заключается только в том, что вся выделившаяся в активной зоне термоядерного реактора энергия расходуется на его разрушение. Никакого более дешёвого способа её утилизации найдено не было, – до модернизации Т-15 в «гибридный» в 2021 году.
...Засада в исключительной жесткости и зловредности продуктов термоядерных реакций. Грубо говоря, кипятить на термоядерном пламени воду, чтобы пар вращал турбину, нельзя, – термояд настолько суровее распада ядер, что пожирает сам котёл. И одним из худших свойств доступных на данном этапе термоядерных реакций является рождение в них релятивистских нейтронов, – нейтральных частиц для которых корпус реактора в значительной степени «прозрачен». Знамениты же такие нейтроны (кроме свойственных нейтронам вообще поражающих факторов) способностью провоцировать распад тяжёлых ядер… Что используется в конструкции водородной бомбы, где заряд из дейтрида лития окружается слоями урана.
Вот, собственно, «гибридность» реактора подразумевает, что горит в нём уран, – как в ядерном реакторе. Только не обогащённый, а обеднённый, – почти чистый уран-238, а он почти ничего не стоит. Гореть же он будет не за счёт цепной реакции, а за счёт выделения нейтронов в реакции термоядерной. Бонусами выступают переход в тепловую форму огромной энергии релятивистского нейтрона, а также выделение при распаде урана-238 дополнительных нейтронов (умеренной энергии) превращающих другие ядра урана-238 в ценный плутоний-239…
Казалось, в такой ситуации остаётся только пропустить сквозь блоки урана трубы с водой для утилизации тепла… Но по результату модернизации 2021 года выбран был другой путь. До 2023 года Т-15мв испытывался с загрузкой из тория. Разница, в том, что в таком случае горючее стоит дороже (обеднённый уран, по сути, отход). С другой же, помимо тепла, продуктом оказывается уран-233. В принципе, аналогичный по свойствам и сфере применения урану-235.
Выбор понятен и обоснован тем, что… плутоний, тоже отход. Его запасы избыточны, а проблема использования плутония в ядерной энергетике решена, опять-таки, только у нас, – благодаря созданию реактора БН-800. Но даже будучи решённой, проблема остаётся проблемой. Использовать плутоний вместо урана пока не целесообразно. И если уж делать ставку на достижения экономической оправданности термоядерных технологий, производство урана-233 – простейший путь.
Новая модернизация, которая должна закончиться в этом году, увеличит мощность установки. То есть, количество выделяющихся в активной зоне нейтронов и, соответственно, выделяющегося в ториевой оболочке тепла и рождающихся атомов урана. На данном этапе пристраивать к установке насосы и водяной котёл не планируется, – но при дальнейшем повышении мощности вопрос отвода тепла в любом случае встанет.
Ещё одной, кроме получения энергии и производства ценных изотопов, сферой применения гибридных реакторов может быть дожигание ядерных отходов. Только нейтронным облучением можно превратить нестабильные ядра в стабильные, – к тому же, извлекая энергию.
Но это – вопрос достаточно отдалённой перспективы. Гибридный реактор, единственный на данном технологическом витке способ использования термоядерной энергии, однако, экономическая оправданность применения подобных установок достигнута будет не скоро. На данном этапе чисто ядерные установки, подобные упомянутому выше БН-800, обладая сходными возможностями, значительно лучше отработаны.
