Institut Kurchatov provedl fyzické spuštění hluboce modernizovaného hybridního termonukleárního reaktoru T-15MD. Experimentální nastavení je určeno pro výzkum a vývoj perspektivních technologií, které pak mohou být použity v domácích i mezinárodních projektech.
Slavnostní ceremoniál
18. května se uskutečnilo spuštění mega jednotky T-15MD, postavené v „Institutu Kurchatov“NRC. Vzhledem k vysokému významu tohoto projektu bylo zahájení provedeno v rámci slavnostního ceremoniálu za účasti předsedy vlády Michaila Mishustina, ministra školství a vědy Valerije Falkova a dalších úředníků. Hosté byli pověřeni stisknutím symbolického tlačítka Start.
Reaktor T-15MD je podle premiéra důkazem vysoké technologické úrovně naší země. Jeho spuštění bylo obrovskou událostí nejen pro Rusko, ale pro celý svět. Také M. Mishustin poznamenal, že vytvoření nového spolehlivého a výkonného zdroje energie přispěje k dalšímu rozvoji mnoha průmyslových odvětví.
Prezident institutu Kurčatov Michail Kovalčuk řekl, že ruská věda je schopná dalšího výzkumu termonukleární energie. To vyžaduje modernizaci výzkumné a výrobní základny. V minulosti byla naše země schopna realizovat takové projekty bez zahraniční pomoci, nezávisle vyrábět všechny potřebné produkty a komponenty.
Vedení mezinárodního termonukleárního projektu ITER sledovalo spuštění T-15MD prostřednictvím video odkazu. Generální ředitel Bernard Bigot poděkoval ruské vládě za velkou pomoc naší jednotky ITER. Ruskému průmyslu se zase dostalo vděku za vysokou kvalitu technologií implementovaných do společného projektu.
Po hluboké modernizaci
Zařízení pro magnetické uvěznění toroidního plazmatu T-15 bylo postaveno v Kurčatovově institutu na konci 80. let minulého století. Při jeho výrobě byly použity stávající konstrukce reaktoru T-10M. Od roku 1988 byly na novém zařízení T-15 prováděny různé experimenty s plazmovým uvězněním. V té době byla sovětská instalace jednou z největších a nejmocnějších na světě.
Přes všechny potíže toho období probíhal pravidelný výzkum až do poloviny devadesátých let. V letech 1996-98. mega-jednotka T-15 prošla první modernizací. Byla dokončena konstrukce reaktoru a upraven byl také program budoucího výzkumu. Nyní byla instalace plánována k testování řešení a nápadů navržených pro implementaci v mezinárodním projektu ITER.
V roce 2012 byl reaktor T-15 dočasně vyřazen z provozu v souvislosti s plány na hlubokou modernizaci. V rámci tohoto projektu měl tokamak obdržet nový elektromagnetický systém, novou vakuovou komoru atd. Zvýšené energetické požadavky měl splnit nový napájecí systém. Ve skutečnosti šlo o radikální restrukturalizaci stávající instalace s výměnou všech klíčových systémů.
Hlavní modernizace reaktoru v rámci projektu T-15MD byla dokončena v loňském roce, poté začaly práce na uvedení do provozu. Nedávno byl proces aktualizace úspěšně dokončen - a došlo k fyzickému spuštění. Proces vývoje vědecké a technické základny se přitom nezastavuje. V dubnu vyšlo najevo, že v letech 2021-24. stávající tokamak bude doplněn novými systémy pro různé účely.
Tato opatření pomohou formovat konečný vzhled megainstalace T-15MD a získat všechny potřebné možnosti. Úplné zprovoznění, které umožní všechny potřebné experimenty, proběhne v roce 2024.
Nové principy
V průběhu modernizace získal reaktor T-15MD řadu nových systémů, ale jeho obecná architektura a provozní principy nedoznaly zásadních změn. Stejně jako dříve musí tokamak vytvářet a udržovat plazmové vlákno pomocí magnetického pole. Reaktor tvoří vlákno s poměrem stran 2, 2 a plazmovým proudem 2 MA v magnetickém poli 2 T. Trvalý provoz - až 30 s.
Modernizace 2021-24 proběhne ve dvou fázích. V rámci prvního budou na T-15MD nainstalovány tři rychlé atomové injektory o celkovém výkonu 6 MW a pět 5 MW gyrotronů. Poté bude představen systém nižšího hybridního ohřevu a udržování plazmového proudu a také iontově-cyklotronový topný systém s kapacitou 4, respektive 6 MW.
V důsledku modernizace se reaktor stal hybridním. Ve speciálních přihrádkách v tzv. přikrývka je navržena pro umístění jaderného paliva - používá se k ní thorium -232. Během provozu reaktoru musí palivo zpozdit vysokoenergetický neutronový tok vycházející z kabelu. V tomto případě je thorium-232 transmutováno na uran-233.
Výsledný izotop lze použít jako palivo pro jaderné elektrárny. V této roli není horší než tradiční uran-235, ale je příznivě srovnatelný s kratším poločasem odpadu. Další výhody jsou spojeny se skutečností, že thorium je v zemské kůře hojnější a je výrazně levnější než uran.
K transmutaci vysokoaktivního odpadu lze teoreticky použít také hybridní tokamak. Uran-238 nebo jiné složky vyhořelého jaderného paliva lze převést na jiné izotopy, vč. pro výrobu nových palivových souborů. Dalším případem použití hybridní elektrárny je výstavba elektrárny. V takovém případě musí v dece cirkulovat chladicí kapalina, která zajišťuje přenos energie do generátoru.
Vyvinutý a implementovaný vzhled hybridního reaktoru umožňuje řešení několika problémů najednou. Může být použit pro výrobu energie, stejně jako pro uvolňování jaderného paliva nebo zpracování odpadu. Vědci musí potvrdit realitu takového provozu reaktoru a také určit jeho skutečný výkon vč. hospodářský.
Cíle a perspektivy
Hlavní konstrukční řešení tokamaku a principy jeho fungování jsou dobře prostudovány a zpracovány. To umožňuje navrhovat nové, efektivnější reaktory a provádět experimenty s cílem získat skutečné technické, energetické a ekonomické výsledky. To jsou úkoly, které lze vyřešit pomocí modernizované hybridní megainstalace T-15MD.
Fyzické spuštění nového reaktoru proběhlo, ale jeho plnohodnotný a plnohodnotný provoz bude možný až v roce 2024, kdy bude dokončena výroba a instalace nových systémů. To znamená, že v polovině dekády proběhnou experimenty, které poskytnou potřebné informace. Umožní určit nejziskovější způsoby rozvoje celého směru, a to nejen v rámci ruské vědy, ale také v mezinárodním programu ITER.
Naši vědci tak dostávají nejmodernější vědecké vybavení a s ním i možnost pokračovat v odvážných experimentech s pohledem do budoucnosti. Je docela možné, že tentokrát nový výzkum skončí s požadovanými výsledky, díky nimž lidstvo získá zásadně nový zdroj energie, a Rusko opět ukáže nejvyšší potenciál své vědy.
