Меньше отходов, больше энергии: улучшенный ядерно-термоядерный реактор

Над проектом ториевого гибридного реактора, в котором для получения дополнительных нейтронов применена высокотемпературная плазма, удерживаемая в длинной магнитной ловушке, работали ученые сразу трех институтов.
Меньше отходов, больше энергии: улучшенный ядерно-термоядерный реактор
Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН

«На начальном этапе при помощи специальных плазменных пушек создается относительно холодная плазма, количество которой поддерживается дополнительной подпиткой газом из атомов тяжелого водорода — дейтерия. Инжекция в такую плазму нейтральных пучков с энергией частиц масштаба 100 кэВ обеспечивает образование в ней высокоэнергетичных ионов дейтерия и трития, а также поддержание необходимой температуры. Сталкиваясь друг с другом, ионы дейтерия и трития соединяются в ядро гелия, при этом происходит выделение высокоэнергетических нейтронов. Такие нейтроны беспрепятственно выходят через стенки вакуумной камеры, где магнитным полем удерживается плазма, и поступая в область с ядерным топливом, после замедления поддерживают протекание реакции деления тяжёлых ядер, которая служит основным источником выделяемой в гибридном реакторе энергии», — отметил главный научный сотрудник ИЯФ СО РАН, доктор физико-математических наук, профессор Андрей Аржанников.

Основным преимуществом гибридного ядерно-термоядерного реактора является одновременное использование реакции деления тяжелых ядер и синтеза лёгких, что позволяет свести к минимуму недостатки при использовании этих ядерных реакций порознь. Кроме того, такие реакторы снижают уровень требований к качеству плазмы и позволяют заменить до 95 % делящегося урана на торий, который не способен к саморазгону. При этом гибридные реакторы отличаются относительно компактными размерами при высокой мощности и небольшим количеством радиоактивных отходов.

Теоретические результаты своей работы они представили в научной публикации в журнале Plasma and Fusion Research.