Institut Kurchatov fizički je lansirao duboko modernizirani hibridni termonuklearni reaktor T-15MD. Eksperimentalna postavka namijenjena je istraživanju i razvoju perspektivnih tehnologija, koje se zatim mogu koristiti u domaćim i međunarodnim projektima.
Svečana ceremonija
Lansiranje mega-jedinice T-15MD, izgrađene u NRC "Kurchatov Institute", dogodilo se 18. maja. S obzirom na veliki značaj ovog projekta, pokretanje je izvedeno u sklopu svečane ceremonije na kojoj su učestvovali premijer Mihail Mišustin, ministar obrazovanja i nauke Valerij Falkov i drugi zvaničnici. Gostima je povjereno da pritisnu simbolično dugme za početak.
Prema riječima premijera, reaktor T-15MD dokaz je visokog tehnološkog nivoa naše zemlje. Njegovo lansiranje bilo je veliki događaj ne samo za Rusiju, već i za cijeli svijet. M. Mishustin je također napomenuo da će stvaranje novog pouzdanog i moćnog izvora energije doprinijeti daljnjem razvoju mnogih industrija.
Predsjednik Instituta Kurchatov Mihail Kovalčuk rekao je da je ruska nauka sposobna za daljnja istraživanja termonuklearne energije. To zahtijeva modernizaciju istraživačke i proizvodne baze. U prošlosti je naša zemlja takve projekte mogla provoditi bez strane pomoći, samostalno proizvodeći sve potrebne proizvode i komponente.
Rukovodstvo međunarodnog termonuklearnog projekta ITER gledalo je lansiranje T-15MD putem video veze. Izvršni direktor Bernard Bigot zahvalio je ruskoj vladi na velikoj pomoći koju je pružila naša jedinica ITER. Ruska industrija je pak dobila zahvalnost za visoku kvalitetu tehnologija implementiranih u zajednički projekt.
Nakon duboke modernizacije
Toroidno plazma magnetsko zatvaranje T-15 izgrađeno je na Institutu Kurchatov krajem 1980-ih. U njegovoj proizvodnji korišteni su postojeći projekti reaktora T-10M. Od 1988. na novom objektu T-15 provedeni su različiti eksperimenti zatvaranja plazme. U to je vrijeme sovjetska instalacija bila jedna od najvećih i najmoćnijih na svijetu.
Unatoč svim poteškoćama tog razdoblja, redovita su se istraživanja provodila do sredine devedesetih. 1996-98. mega-jedinica T-15 prošla je prvu modernizaciju. Projekat reaktora je dovršen, a prilagođen je i program za buduća istraživanja. Sada je planirano da se instalacija koristi za testiranje rješenja i ideja predloženih za implementaciju u međunarodnom projektu ITER.
Reaktor T-15 je 2012. privremeno stavljen van pogona u vezi s planovima za duboku modernizaciju. Kao dio ovog projekta, tokamak je trebao dobiti novi elektromagnetski sistem, novu vakuumsku komoru itd. Povećane potrebe za energijom trebao je zadovoljiti novi sistem napajanja. U stvari, radilo se o radikalnom restrukturiranju postojeće instalacije sa zamjenom svih ključnih sistema.
Glavna modernizacija reaktora u okviru projekta T-15MD završena je prošle godine, nakon čega su započeli radovi na puštanju u rad. Nedavno je proces ažuriranja uspješno završen - i došlo je do fizičkog pokretanja. Istovremeno, proces razvoja naučne i tehničke baze ne staje. U aprilu je postalo poznato da će 2021-24. postojeći tokamak će biti dopunjen novim sistemima za različite namjene.
Ove mjere pomoći će u oblikovanju konačnog izgleda mega-instalacije T-15MD i dobiti sve potrebne sposobnosti. Potpuno puštanje u rad, koje će omogućiti sve potrebne eksperimente, bit će izvedeno 2024. godine.
Novi principi
Tijekom modernizacije reaktor T-15MD dobio je niz novih sistema, ali njegova opća arhitektura i principi rada nisu doživjeli temeljne promjene. Kao i prije, tokamak mora stvoriti i održavati filament plazme pomoću magnetskog polja. Reaktor formira nit sa omjerom stranica 2, 2 i strujom plazme od 2 MA u magnetskom polju od 2 T. Trajanje neprekidnog rada - do 30 s.
Modernizacija 2021-24 odvijat će se u dvije faze. U sklopu prve, tri brizgaljke za ubrizgavanje atoma ukupne snage 6 MW i pet žirotrona od 5 MW bit će instalirane na T-15MD. Zatim će biti uveden sistem nižeg hibridnog grijanja i održavanja struje plazme, kao i ionsko-ciklotronski sistem grijanja kapaciteta 4 odnosno 6 MW.
Kao rezultat modernizacije, reaktor je postao hibridan. U posebnim odjeljcima u tzv. predlaže se deka za postavljanje nuklearnog goriva - koristi se torij -232. Za vrijeme rada reaktora, gorivo mora odgoditi visokoenergetski tok neutrona koji izvire iz kabela. U ovom slučaju, torij-232 se pretvara u uran-233.
Dobiveni izotop može se koristiti kao gorivo za nuklearne elektrane. U ovoj ulozi nije inferioran u odnosu na tradicionalni uran-235, ali se povoljno uspoređuje s kraćim poluživotom otpada. Dodatne prednosti povezane su s činjenicom da je torij zastupljeniji u zemljinoj kori i znatno je jeftiniji od urana.
U teoriji, hibridni tokamak se također može koristiti za transmutiranje otpada visoke razine. Uran-238 ili druge komponente istrošenog nuklearnog goriva mogu se pretvoriti u druge izotope, uklj. za proizvodnju novih sklopova goriva. Još jedan slučaj upotrebe hibridne elektrane je izgradnja elektrane. U tom slučaju rashladna tekućina mora cirkulirati u pokrivaču, što osigurava prijenos energije do generatora.
Tako razvijeni i implementirani izgled hibridnog reaktora omogućava rješavanje nekoliko problema odjednom. Može se koristiti za proizvodnju energije, kao i za ispuštanje nuklearnog goriva ili tretman otpada. Naučnici moraju potvrditi realnost takvog rada reaktora, kao i utvrditi njegove stvarne performanse, uklj. ekonomska.
Ciljevi i perspektive
Glavna dizajnerska rješenja tokamaka i principi njegovog rada dobro su proučeni i razrađeni. To omogućava projektiranje novih, učinkovitijih reaktora, kao i izvođenje eksperimenata s ciljem postizanja stvarnih tehničkih, energetskih i ekonomskih rezultata. Ovo su zadaci koji se mogu riješiti uz pomoć modernizirane hibridne megainstalacije T-15MD.
Do fizičkog pokretanja novog reaktora je došlo, ali njegov punopravni rad u punom opsegu postat će moguć tek 2024. godine, kada se završi proizvodnja i ugradnja novih sistema. To znači da će sredinom desetljeća biti eksperimenata koji će pružiti potrebne informacije. Omogućit će određivanje najisplativijih načina razvoja cijelog smjera, i to ne samo u okvirima ruske znanosti, već i u međunarodnom programu ITER.
Tako naši naučnici dobijaju najsavremeniju naučnu opremu, a sa njom i mogućnost da nastave hrabre eksperimente s pogledom u budućnost. Sasvim je moguće da će ovaj put nova istraživanja završiti sa željenim rezultatima, zahvaljujući kojima će čovječanstvo dobiti fundamentalno novi izvor energije, a Rusija će ponovno pokazati najveći potencijal svoje znanosti.
