Б.В. Кутеев
Специалисты НИЦ «Курчатовский институт», работающие над созданием гибридной энергетической установки, полностью завершили этап ее эскизного проектирования. Это важный шаг на пути к внедрению одной из наиболее перспективных энергетических технологий будущего. В рамках столь масштабного проекта специалисты решили множество задач — от обоснования физических принципов функционирования установки до обеспечения безопасности ее эксплуатации. Результаты этой работы опубликованы в журналах Fusion Science and Technology и Fusion Engineering and Design.
«Исчерпаемость ископаемых природных ресурсов и экологические проблемы обусловливают необходимость создания новых источников энергообеспечения. В этой связи гибридная технология является одной из перспективных стратегий, поскольку позволяет замкнуть топливный цикл атомной энергетики и улучшить ее экологические показатели», — пояснил заместитель руководителя отделения токамаков по гибридным системам Курчатовского комплекса термоядерной энергетики и плазменных технологий Борис Кутеев. По словам ученого, такие установки вписываются в существующую инфраструктуру и систему ядерной энергетики нашей страны.
С их помощью можно эффективно перерабатывать долгоживущие отходы атомных электростанций. К примеру, одной промышленной гибридной установки мощностью 1 ГВт (е) достаточно для переработки накопленных в России высокоактивных нуклидов, обеспечения топливом двух электростанций на тепловых нейтронах или пуска электростанции на быстрых нейтронах.
За время работы над проектом «гибрида» ученые проделали путь от обоснования физических принципов функционирования установки, написания программных кодов, проработки отдельных элементов архитектуры до их интеграции в единую систему и решения вопросов безопасности. Существенного прогресса удалось достичь в оптимизации конструкционных и функциональных материалов термоядерных реакторов и гибридных систем. Кроме того, были предложены подходы для дополнительного нагрева плазмы нейтронными пучками и разработана архитектура топливного цикла.
«Подпитка плазмы термоядерным топливом — тяжелыми изотопами водорода (дейтерием и тритием), удаление продуктов термоядерной реакции (гелия) и, главное, возможность многократного использования топливной смеси в топливном цикле обеспечивают условия для непрерывной работы термоядерного реактора и гибридной системы», — пояснил ведущий научный сотрудник НИЦ «Курчатовский институт» Сергей Ананьев. По его словам, термоядерный источник нейтронов ДЕМО-ТИН станет первой гибридной установкой для демонстрации базовых технологий и их интеграции в едином энергетическом комплексе.
На данном этапе исследователи сформировали требования к экспериментальному оборудованию и готовы приступить к созданию опытного образца для отработки перспективной гибридной технологии на уровне тепловой мощности до 500 МВт.
В работе приняли участие специалисты НИЦ «Курчатовский институт» и других профильных организаций — АО НИИЭФА, АО НИКИЭТ и СПбПУ.
Справка:
Гибридные системы основаны на совместном использовании реакций термоядерного синтеза и ядерного деления. Иными словами, это сочетание атомной электростанции и термоядерного реактора. При этом в них термоядерный синтез используется не напрямую для производства электроэнергии — как это происходит в случае «обычного» термоядерного реактора — а в качестве источника нейтронов, управляющего подкритической активной зоной ядерного реактора. С помощью гибридных технологий можно эффективно перерабатывать долгоживущие ядерные отходы атомных электростанций — минорные актиниды, а также получать новые виды топлива для реакторов деления.
Информация и фото предоставлены пресс-службой НИЦ "Курчатовский институт"
