Kurčatova institūts veica dziļi modernizēta hibrīdā kodolreaktora T-15MD fizisko palaišanu. Eksperimentālā iekārta ir paredzēta daudzsološu tehnoloģiju izpētei un izstrādei, kuras pēc tam var izmantot vietējos un starptautiskos projektos.
Svinīga ceremonija
NRC "Kurchatov Institute" uzbūvētās megavienības T-15MD palaišana notika 18. maijā. Ņemot vērā šī projekta lielo nozīmi, atklāšana tika veikta svinīgas ceremonijas ietvaros, kurā piedalījās premjerministrs Mihails Mišustins, izglītības un zinātnes ministrs Valērijs Falkovs un citas amatpersonas. Viesiem tika uzticēts nospiest simbolisko starta pogu.
Pēc premjerministra domām, reaktors T-15MD liecina par mūsu valsts augsto tehnoloģisko līmeni. Tās atklāšana bija milzīgs notikums ne tikai Krievijai, bet visai pasaulei. Arī M. Mišustins atzīmēja, ka jauna uzticama un spēcīga enerģijas avota radīšana veicinās daudzu nozaru turpmāku attīstību.
Kurčatova institūta prezidents Mihails Kovaļčuks sacīja, ka Krievijas zinātne spēj tālāk pētīt kodolenerģiju. Tas prasa pētniecības un ražošanas bāzes modernizāciju. Agrāk mūsu valsts varēja īstenot šādus projektus bez ārvalstu palīdzības, neatkarīgi ražojot visus nepieciešamos produktus un komponentus.
Starptautiskā kodolprojekta ITER vadība vēroja T-15MD palaišanu, izmantojot video saiti. Izpilddirektors Bernards Bigots pateicās Krievijas valdībai par lielo palīdzību no mūsu ITER vienības. Savukārt Krievijas rūpniecība saņēma pateicību par kopīgajā projektā īstenoto tehnoloģiju augsto kvalitāti.
Pēc dziļas modernizācijas
T-15 toroidālā plazmas magnētiskā izolācijas iekārta tika uzcelta Kurčatova institūtā astoņdesmito gadu beigās. Tā ražošanā tika izmantoti esošie T-10M reaktora modeļi. Kopš 1988. gada jaunajā T-15 iekārtā tika veikti dažādi plazmas norobežošanas eksperimenti. Tajā laikā padomju instalācija bija viena no lielākajām un jaudīgākajām pasaulē.
Neskatoties uz visām tā laika grūtībām, līdz deviņdesmito gadu vidum tika veikti regulāri pētījumi. 1996.-98. mega vienība T-15 ir piedzīvojusi pirmo modernizāciju. Tika pabeigta reaktora konstrukcija, un tika koriģēta arī turpmāko pētījumu programma. Tagad instalāciju bija plānots izmantot, lai pārbaudītu risinājumus un idejas, kas tika piedāvātas īstenošanai starptautiskajā projektā ITER.
2012. gadā T-15 reaktors tika uz laiku izslēgts saistībā ar dziļas modernizācijas plāniem. Šī projekta ietvaros tokamakam vajadzēja saņemt jaunu elektromagnētisko sistēmu, jaunu vakuuma kameru utt. Paaugstinātās enerģijas prasības vajadzēja apmierināt ar jaunu elektroapgādes sistēmu. Faktiski runa bija par radikālu esošās iekārtas pārstrukturēšanu, nomainot visas galvenās sistēmas.
Reaktora galvenā modernizācija projekta T-15MD ietvaros tika pabeigta pagājušajā gadā, pēc tam sākās ekspluatācijas uzsākšanas darbi. Nesen atjaunināšanas process tika veiksmīgi pabeigts - un notika fiziska palaišana. Tajā pašā laikā zinātniskās un tehniskās bāzes attīstības process neapstājas. Aprīlī kļuva zināms, ka 2021.-24. esošais tokamak tiks papildināts ar jaunām sistēmām dažādiem mērķiem.
Šie pasākumi palīdzēs veidot T-15MD megainstalācijas galīgo izskatu un iegūt visas nepieciešamās iespējas. Pilnīga nodošana ekspluatācijā, ļaujot veikt visus nepieciešamos eksperimentus, notiks 2024. gadā.
Jauni principi
Modernizācijas gaitā reaktors T-15MD saņēma vairākas jaunas sistēmas, taču tā vispārējā arhitektūra un darbības principi būtiski nemainījās. Tāpat kā iepriekš, tokamakam jāizveido un jāuztur plazmas kvēldiegs, izmantojot magnētisko lauku. Reaktors veido kvēldiegu ar malu attiecību 2, 2 un plazmas strāvu 2 MA magnētiskajā laukā 2 T. Nepārtrauktas darbības ilgums - līdz 30 s.
Modernizācija 2021.-24 notiks divos posmos. Pirmā ietvaros T-15MD tiks uzstādīti trīs ātrā atoma inžektori ar kopējo jaudu 6 MW un pieci 5 MW žirotroni. Pēc tam tiks ieviesta zemākas hibrīda sildīšanas un plazmas strāvas uzturēšanas sistēma, kā arī jonu ciklotrona sildīšanas sistēma ar jaudu attiecīgi 4 un 6 MW.
Modernizācijas rezultātā reaktors kļuva par hibrīdu. Īpašos nodalījumos ts. sega tiek ierosināta, lai ievietotu kodoldegvielu - toriju -232 izmanto kā tādu. Reaktora darbības laikā degvielai ir jāaizkavē augstas enerģijas neitronu plūsma, kas nāk no auklas. Šajā gadījumā torijs-232 tiek pārveidots par urānu-233.
Iegūto izotopu var izmantot kā degvielu atomelektrostacijām. Šajā lomā tas nav zemāks par tradicionālo urānu-235, bet tas ir salīdzināms ar īsāku atkritumu pusperiodu. Papildu priekšrocības ir saistītas ar faktu, ka torijs ir vairāk sastopams zemes garozā un ir ievērojami lētāks nekā urāns.
Teorētiski hibrīda tokamaku var izmantot arī augsta līmeņa atkritumu pārveidošanai. Urānu-238 vai citas izlietotās kodoldegvielas sastāvdaļas var pārvērst citos izotopos, t.sk. jaunu degvielas komplektu ražošanai. Vēl viens hibrīda iekārtas izmantošanas gadījums ir elektrostacijas celtniecība. Šajā gadījumā segā jā cirkulē dzesēšanas šķidrums, kas nodrošina enerģijas nodošanu ģeneratoram.
Tādējādi hibrīdreaktora izstrādātais un ieviestais izskats ļauj vienlaikus atrisināt vairākas problēmas. To var izmantot elektroenerģijas ražošanai, kā arī kodoldegvielas izlaišanai vai atkritumu apstrādei. Zinātniekiem ir jāapstiprina šādas reaktora darbības realitāte, kā arī jānosaka tā reālā veiktspēja, t.sk. ekonomisks.
Mērķi un perspektīvas
Tokamak galvenie dizaina risinājumi un tā darbības principi ir labi izpētīti un izstrādāti. Tas ļauj izstrādāt jaunus, efektīvākus reaktorus, kā arī veikt eksperimentus, lai iegūtu reālus tehniskus, enerģētiskus un ekonomiskus rezultātus. Šie ir uzdevumi, kurus var atrisināt, izmantojot modernizēto hibrīda megainstalāciju T-15MD.
Jaunā reaktora fiziskā iedarbināšana ir notikusi, taču tā pilnvērtīga un pilnvērtīga darbība kļūs iespējama tikai 2024. gadā, kad tiks pabeigta jaunu sistēmu ražošana un uzstādīšana. Tas nozīmē, ka desmitgades vidū notiks eksperimenti, kas sniegs nepieciešamo informāciju. Tas ļaus noteikt visrentablākos veidus, kā attīstīt visu virzienu, un ne tikai Krievijas zinātnes ietvaros, bet arī ITER starptautiskajā programmā.
Tādējādi mūsu zinātnieki saņem vismodernāko zinātnisko aprīkojumu un līdz ar to iespēju turpināt drosmīgus eksperimentus, raugoties nākotnē. Pilnīgi iespējams, ka šoreiz jauni pētījumi beigsies ar vēlamajiem rezultātiem, pateicoties kuriem cilvēce saņems principiāli jaunu enerģijas avotu, un Krievija atkal parādīs savas zinātnes augstāko potenciālu.
