Institut Kurchatov izveo je fizičko lansiranje duboko moderniziranog hibridnog termonuklearnog reaktora T-15MD. Eksperimentalna postavka namijenjena je istraživanju i razvoju perspektivnih tehnologija koje se zatim mogu koristiti u domaćim i međunarodnim projektima.
Svečana ceremonija
Lansiranje mega-jedinice T-15MD, izgrađene u NRC "Kurchatov Institute", dogodilo se 18. svibnja. S obzirom na veliku važnost ovog projekta, pokretanje je izvedeno u sklopu svečane ceremonije na kojoj su sudjelovali premijer Mihail Mišustin, ministar obrazovanja i znanosti Valerij Falkov i drugi dužnosnici. Gostima je povjereno pritiskanje simbolične tipke za početak.
Prema riječima premijera, reaktor T-15MD dokaz je visoke tehnološke razine naše zemlje. Njegovo lansiranje bilo je veliki događaj ne samo za Rusiju, već i za cijeli svijet. Također je M. Mishustin napomenuo da će stvaranje novog pouzdanog i snažnog izvora energije pridonijeti daljnjem razvoju mnogih industrija.
Predsjednik Kurčatovog instituta Mihail Kovalčuk rekao je da je ruska znanost sposobna dalje istraživati termonuklearnu energiju. To zahtijeva modernizaciju istraživačke i proizvodne baze. U prošlosti je naša zemlja takve projekte mogla provoditi bez strane pomoći, samostalno proizvodeći sve potrebne proizvode i komponente.
Vodstvo međunarodnog termonuklearnog projekta ITER gledalo je lansiranje T-15MD putem video veze. Izvršni direktor Bernard Bigot zahvalio je ruskoj vladi na velikoj pomoći naše jedinice ITER. Ruska industrija je pak dobila zahvalnost za visoku kvalitetu tehnologija implementiranih u zajednički projekt.
Nakon duboke modernizacije
Toroidni plazma magnetski zatvoreni prostor T-15 izgrađen je u Institutu Kurchatov krajem 1980-ih. U njegovoj proizvodnji korišteni su postojeći projekti reaktora T-10M. Od 1988. na novom postrojenju T-15 provedeni su različiti pokusi zatvaranja plazme. U to je vrijeme sovjetska instalacija bila jedna od najvećih i najmoćnijih na svijetu.
Unatoč svim poteškoćama tog razdoblja, redovita su se istraživanja provodila do sredine devedesetih. Godine 1996.-98. mega-jedinica T-15 doživjela je prvu modernizaciju. Projekt reaktora je dovršen, a također je prilagođen i program budućih istraživanja. Sada se instalacija planirala koristiti za testiranje rješenja i ideja predloženih za implementaciju u međunarodnom projektu ITER.
Reaktor T-15 je 2012. privremeno stavljen van pogona u vezi s planovima za duboku modernizaciju. U sklopu ovog projekta tokamak je trebao dobiti novi elektromagnetski sustav, novu vakuumsku komoru itd. Povećane potrebe za energijom trebao je zadovoljiti novi sustav napajanja. Zapravo se radilo o radikalnom restrukturiranju postojeće instalacije sa zamjenom svih ključnih sustava.
Glavna modernizacija reaktora u okviru projekta T-15MD dovršena je prošle godine, nakon čega su započeli radovi na puštanju u pogon. Nedavno je proces ažuriranja uspješno završen - i došlo je do fizičkog pokretanja. Istodobno, proces razvoja znanstvene i tehničke baze ne staje. U travnju je postalo poznato da su 2021.-24. postojeći tokamak bit će nadopunjen novim sustavima za različite namjene.
Ove će mjere pomoći oblikovati konačni izgled mega-instalacije T-15MD i dobiti sve potrebne sposobnosti. Potpuno puštanje u rad, s dopuštanjem svih potrebnih eksperimenata, održat će se 2024. godine.
Novi principi
Tijekom modernizacije reaktor T-15MD dobio je niz novih sustava, ali njegova opća arhitektura i načela rada nisu doživjeli temeljne promjene. Kao i prije, tokamak mora stvoriti i održavati filament plazme pomoću magnetskog polja. Reaktor tvori filament s omjerom stranica 2, 2 i strujom plazme od 2 MA u magnetskom polju od 2 T. Trajanje neprekidnog rada - do 30 s.
Modernizacija 2021-24 odvijat će se u dvije faze. U sklopu prve, na T-15MD bit će instalirana tri injektora s brzim atomom ukupne snage 6 MW i pet žirotrona od 5 MW. Zatim će se uvesti sustav nižeg hibridnog grijanja i održavanja struje plazme, kao i sustav grijanja s ionskim ciklotronom snage 4 odnosno 6 MW.
Kao rezultat modernizacije reaktor je postao hibridan. U posebnim odjeljcima u tzv. predlaže se deka za postavljanje nuklearnog goriva - koristi se torij -232. Tijekom rada reaktora, gorivo mora odgoditi visokoenergetski tok neutrona koji izvire iz kabela. U tom se slučaju torij-232 pretvara u uran-233.
Dobiveni izotop može se koristiti kao gorivo za nuklearne elektrane. U ovoj ulozi nije inferioran u odnosu na tradicionalni uran-235, ali se povoljno uspoređuje s kraćim poluživotom otpada. Dodatne prednosti povezane su s činjenicom da je torij zastupljeniji u zemljinoj kori i znatno je jeftiniji od urana.
U teoriji, hibridni tokamak se također može koristiti za transmutiranje otpada visoke razine. Uran-238 ili druge komponente istrošenog nuklearnog goriva mogu se pretvoriti u druge izotope, uklj. za proizvodnju novih sklopova goriva. Drugi slučaj korištenja hibridne elektrane je izgradnja elektrane. U tom slučaju rashladna tekućina mora cirkulirati u deki, što osigurava prijenos energije do generatora.
Tako razvijeni i implementirani izgled hibridnog reaktora omogućuje rješavanje nekoliko problema odjednom. Može se koristiti za proizvodnju energije, kao i za ispuštanje nuklearnog goriva ili obradu otpada. Znanstvenici moraju potvrditi stvarnost takvog rada reaktora, kao i utvrditi njegove stvarne performanse, uklj. ekonomski.
Ciljevi i perspektive
Glavna projektna rješenja tokamaka i načela njegova rada dobro su proučena i razrađena. To omogućuje projektiranje novih, učinkovitijih reaktora, kao i izvođenje pokusa s ciljem postizanja stvarnih tehničkih, energetskih i ekonomskih rezultata. To su zadaci koji se mogu riješiti uz pomoć modernizirane hibridne megainstalacije T-15MD.
Do fizičkog pokretanja novog reaktora je došlo, ali njegov punopravni i rad u punom opsegu postat će moguć tek 2024. godine, kada proizvodnja i instalacija novih sustava budu dovršeni. To znači da će sredinom desetljeća biti eksperimenata koji će pružiti potrebne informacije. Omogućit će određivanje najisplativijih načina razvoja cijelog smjera, i to ne samo u okvirima ruske znanosti, već i u međunarodnom programu ITER.
Tako naši znanstvenici dobivaju najsuvremeniju znanstvenu opremu, a s njom i mogućnost nastavka smjelih eksperimenata s pogledom u budućnost. Sasvim je moguće da će ovaj put nova istraživanja završiti sa željenim rezultatima, zahvaljujući kojima će čovječanstvo dobiti temeljno novi izvor energije, a Rusija će ponovno pokazati najveći potencijal svoje znanosti.
