02:34 2021年10月22日
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俄罗斯托木斯克理工大学(TPU)的专家与其他科学家共同创建并测试了一种独特的混合反应堆热核组件。据作者介绍,正在开发的系统将结合不同类型反应堆的优势,并具有安全、经济和体积紧凑的特点。结果发表在Nuclear Engineering and Technology杂志上。

托木斯克理工大学(TPU)科学家所解释说,混合反应堆系统或“聚变-裂变“系统将结合常规裂变反应堆的可靠性以及热核能的经济性和环境安全性。

该系统由一个热核中子源和一个重核裂变的活性区(所谓的反应堆再生区)组成。燃料是钍和武器级钚的混合物。据科学家,钍本身并不是能源,但由它可形成铀233,铀在活性区的积累增加了燃料循环的持续时间。用钍代替常规裂变反应堆中的铀238可以显着减少放射性废物。

与基于使用中子吸收器的裂变反应堆不同,混合系统再生区中燃料的状态是由添加来自热核源的中子来调节的。在TPU科学家的项目中,由气动磁陷阱提供服务,其中氘和氚保持在高温等离子体状态。

“在等离子体中,氘和氚离子相互碰撞,结合成氦核,并释放出高能中子。它们以脉冲方式从真空室到达再生区,支持重核的裂变。混合系统的主要区别在于,核材料并不像传统反应堆那样处于严格的临界状态,而是处于接近临界的状态,这就排除了不受控制的连锁反应的可能性。”TPU核燃料循环系副教授谢尔盖·贝登科解释说。

正如科学家解释的那样,由于裂变而释放出的能量由氦冷却剂输出。当连接燃气轮机和发电机时,加热到约730°C的氦气不仅可以产生电能,而且还可以通过甲烷的蒸汽转换产生氢气。

正在开发的混合反应堆体积紧凑,功率约60-100兆瓦,具有在不需重新装卸燃料的条件下可运行八年以上的能力。科学家认为,这将使它便于在偏远地区使用,以获得电能、热能和清洁氢燃料。

据科学家介绍,他们使用的气动磁陷阱可以使高温等离子体的保持时间比其它现有系统更长。这将有助于更好地研究其内部发生的热核聚变过程以及在硬中子辐照条件下反应堆中各种元素的相互作用,科学家认为,这将大大加速热核能的发展。

谢尔盖·贝登科补充说:“在研究过程中,我们确定了热核中子源的最佳参数,以使混合系统的再生区始终保持在受控的近临界状态,并研究了单次热核点火脉冲后产生的 '核裂变波' 的影响。”

2019年,俄罗斯托木斯克理工大学,全俄Zababakhin技术物理研究所,俄罗斯科学院Budker核物理研究所的科学家们组成的团队提出了钍混合反应堆的概念。此项研究是在俄罗斯基础研究基金会第19-29-02005号项目津贴框架内进行的。

关键词
俄罗斯, 开发
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