Реактор Т-15 — советский и российский исследовательский термоядерный реактор , созданный в Курчатовском институте по проекту Токамак .

Предыстория

Реактор Т-15 достиг своей первой плазмы в 1988 году. С 1996 по 1998 год был выполнен ряд улучшений. Исследования должны быть направлены в первую очередь на поддержку конструкции реактора ИТЭР, в которой используется та же технология — сверхпроводящие магниты .

С января 2005 года из-за нехватки финансов эксперименты были приостановлены. С 2012 г. проходит модернизацию, окончить которую планируется в декабре 2020 года .

В проекте ИТЭР у каждой страны, в нём участвующей, должен быть собственный токамак. На нём отрабатываются те или иные элементы будущего большого международного реактора. В качестве этого токамака для России выступил Т-15МД, который работает «в режиме ITER» .

Модернизированный реактор Т-15МД

После модернизации реактор Т-15МД может использоваться как гибридная установка: токамак служит источником нейтронов для начала ядерной реакции в ториевой оболочке .

Данная модернизация включает в себя создание с нуля новой электромагнитной системы и вакуумной камеры, а также новой мощной системы электропитания. Это, по сути, является созданием практически полностью нового токамака .

В ходе модернизации реактор Т-15МД получил ряд новых систем, однако его общая архитектура и принципы работы не претерпели принципиальных изменений. Как и ранее, токамак должен создавать и поддерживать при помощи магнитного поля плазменный шнур. Реактор образует шнур с аспектным отношением 2,2 и током плазмы 2 МА в магнитном поле 2 Т.

Модернизация 2021-2024 годах пройдёт в два этапа.

Первый этап модернизации (2020 год )

В рамках первого на Т-15МД установят

• 3 инжектора быстрых атомов общей мощностью 6 МВт
• 5 гиротронов общей мощностью 5 МВт

По результатам модернизации реактор стал гибридным. В специальных отсеках в т.н. бланкете предлагается размещать ядерное топливо – в его качестве используется торий-232 . При работе реактора топливо должно задерживать исходящий от шнура поток нейтронов высокой энергии. При этом торий-232 трансмутирует в уран-233 .

Получившийся изотоп можно использовать в качестве топлива для атомных электростанций. В этой роли он не уступает традиционному урану-235 , но выгодно отличается меньшим периодом полураспада отходов. Дополнительные преимущества связаны с тем, что торий более распространён в земной коре и существенно дешевле урана.

Гибридный токамак может использоваться

• для трансмутации высокоактивных отходов
• производства ядерного топлива: уран-238 и другие компоненты отработанного ядерного топлива можно преобразовывать в другие изотопы, в т.ч. для производства новых топливных сборок ( ТВЭЛ ) для АЭС.
• в качестве АЭС, в этом случае в бланкете должен циркулировать теплоноситель, обеспечивающий передачу тепловой энергии турбогенератору.

Второй этап модернизации (2024 год)

К 2024 году внедрят:

• систему нижнегибридного нагрева и поддержания тока плазмы мощностью 4 МВт
• систему ионно-циклотронного нагрева мощностью 6 МВт

Модернизированный реактор Т-15МД был запущен в декабре 2020 года , торжественная церемония его запуска состоялась 18 мая 2021 года в Курчатовском институте . Впервые устойчивая термоядерная плазма была создана на Т-15МД в апреле 2023 года, ещё через четыре месяца впервые прошли испытания энергетического пуска . Полностью модернизация будет завершена в 2024 когда будут завершена реконструкция всех систем.

Технические характеристики

Температура плазмы на Т-15МД достигает 9 КэВ (около 100 млн градусов), а плотность плазмы — 10 ¹⁴ частиц на см³ .

На установке использовался сверхпроводящий ниобий-оловянный тороидальный магнит, на момент запуска реактора он был крупнейшим в мире.

Примечания

Литература

• Васильев С. Энергия на длинную дистанцию // Наука и жизнь . — 2023. — № 10 . — С. 21—36 .

Ссылки