// // Ядерная энергетика станет безотходной, медики получат «убийцу» рака

Ядерная энергетика станет безотходной, медики получат «убийцу» рака

706

Атака нейтронов

2
В разделе

Новаторскую конструкцию гибридного реактора предлагают учёные из МГТУ им. Н.Э. Баумана. Если этот проект исследователей увенчается успехом, то мечта человечества о дешёвом, безопасном и экологически чистом источнике энергии может стать ещё на шаг ближе к реальности.

Идея создать сравнительно компактный и дешёвый источник нейтронов на стыке технологий ядерной и термоядерной энергетики, который, по сути, является комбинацией двух уже имеющихся путей к осуществлению управляемого термоядерного синтеза (УТС) – магнитного и инерциального, волнует учёных уже давно. Проект учёных Бауманки – шаг именно в этом направлении. Новаторскую конструкцию предлагает группа учёных из МГТУ им. Н.Э. Баумана под руководством доктора физико-математических наук, старшего научного сотрудника лаборатории «Термоядерный синтез» научно-образовательного центра «Ионно-плазменные технологии» Сергея Рыжкова.

Самопроизвольный разгон станет невозможным

Применение таких гибридных реакторов, как показывают исследования учёных МГТУ, повысит безопасность атомных станций, поскольку реакция деления в такой системе поддерживается только за счёт внешнего источника нейтронов, что делает невозможным его самопроизвольный разгон.

Получившийся источник нейтронов, как утверждают учёные, можно использовать в конструктивных схемах современных действующих атомных реакторов. То есть для запуска нового изобретения понадобится значительно меньше финансовых вложений, по сравнению с тем же международным термоядерным экспериментальным реактором (ИТЭР).

Что интересно, возможные области применения новой установки по синтезу нейтронов не ограничиваются только лишь атомными станциями. Разработчики утверждают, что их устройство будет полезно таже для производства медицинских изотопов, терапевтического лечения рака, обнаружения взрывчатых и химических веществ.

Схема сжатия замагниченной мишени лазерными пучками (слева) и плазменными струями (справа) в системах МИТС.
Схема сжатия замагниченной мишени лазерными пучками (слева) и плазменными струями (справа) в системах МИТС.

Сильное магнитное поле остановит дрейф электронов

В чём же новация учёных Бауманки? В основе названного выше ИТЭР лежит разработка советских учёных: система токамак – тороидальная камера с магнитными катушками. Очевидный минус данной конструкции в том, что непременным условием её работы является удержание высокотемпературной плазмы в течение сравнительно продолжительного времени, что труднодостижимо по различным причинам. Кроме того, сама по себе тороидальная камера с магнитными катушками достаточно громоздкая: в целом токамак ИТЭР будет представлять собой комплекс 60 метров высотой и массой 23 тыс. тонн.

Избежать главного недостатка магнитного термоядерного синтеза, а именно необходимости удерживать плазму длительное время, позволяет инерциальный термоядерный синтез (ИТС). В основе ИТС лежит принцип обжатия и нагрева небольшого количества термоядерного топлива мощными лазерными лучами. Однако, к сожалению, данный способ УТС имеет и свои недостатки: сложность конструкции, наличие так называемых неустойчивостей плазмы.

По теме

Группа же учёных из МГТУ им. Н.Э. Баумана работает над проблемами гибридного подхода магнитно-инерциального термоядерного синтеза (МИТС), который призван нивелировать недостатки как инерциального, так и магнитного термоядерного синтеза.

В установке МИТС мишень, находясь в сильном магнитном поле, подвергается воздействию пучков лазеров, ионов или высокоскоростных струй плазмы. Данная конфигурация обладает более низкими требованиями для осуществления термоядерной реакции как по значениям температуры, так и по степени сжатия топливных компонентов реакции. Не требуется долговременного удержания разогретой плазмы, а равномерности обжатия и предотвращению дрейфа электронов внутри плазмы способствует сильное магнитное поле.

Идея – в компактной ловушке

В данный момент молодые учёные из научного коллектива, аспиранты кафедры теплофизики Павел Фролко и Вячеслав Шумаев работают над моделью МИТС, предложенной Сергеем Рыжковым, где дейтериево-тритиевая мишень будет удерживаться в магнитной ловушке типа «компактный тор» – это разновидность способа удержания плазмы в сильных магнитных полях, которая, по словам разработчиков, на сегодняшний момент выглядит наиболее перспективной для создания источника нейтронов. На основе выдвинутых предположений родилась идея реанимировать техническую мысль сорокалетней давности – создать гибридный реактор, но с применением в качестве источника нейтронов не токамака, использующего только магнитное удержание плазмы, а компактной ловушки в сочетании с МИТС.

Идея заключается в том, чтобы, не создавая принципиально нового атомного реактора, использовать ныне действующие, при этом существенно увеличить их производительность, ещё и решив проблему ядерных отходов.

В активную зону с минимальными изменениями конструкции «традиционного» ядерного реактора предлагается поместить термоядерный источник нейтронов на основе «компактного тора» в сочетании с МИТС. При добавлении нейтронов в реакцию деления последняя существенно интенсифицируется. Это означает как минимум два важных положительных эффекта. Во-первых, будет выделяться больше энергии от того же количества ядерного топлива, что, следовательно, снизит его расход. Во-вторых, поскольку большее количество атомов будут «бомбардированы» нейтронами, это практически сведёт на нет столь острую проблему утилизации отработанного ядерного топлива, так как качество переработки ядерного топлива значительно выше, чем в обычных ядерных реакторах.

Признание

Фундаментальные научные исследования коллектива под руководством Сергея Рыжкова отмечены наградами Российской академии наук и Министерства образования и науки Российской Федерации, а студенты и аспиранты удостоены стипендий правительства и президента РФ.

Опубликовано:
Отредактировано: 30.05.2016 08:49
Копировать текст статьи
Комментарии 0
Еще на сайте
Наверх