Het Kurchatov Instituut voerde de fysieke lancering uit van een diep gemoderniseerde hybride thermonucleaire reactor T-15MD. De experimentele opstelling is bedoeld voor onderzoek en ontwikkeling van veelbelovende technologieën, die vervolgens kunnen worden gebruikt in nationale en internationale projecten.
Plechtige ceremonie
De lancering van de mega-eenheid T-15MD, gebouwd in het NRC "Kurchatov Institute", vond plaats op 18 mei. Gezien het grote belang van dit project, werd de lancering uitgevoerd als onderdeel van een plechtige ceremonie met deelname van premier Mikhail Mishustin, minister van Onderwijs en Wetenschappen Valery Falkov en andere functionarissen. De gasten kregen de opdracht om op de symbolische startknop te drukken.
Volgens de premier is de T-15MD-reactor het bewijs van het hoge technologische niveau van ons land. De lancering was een enorm evenement, niet alleen voor Rusland, maar voor de hele wereld. Ook M. Mishustin merkte op dat de creatie van een nieuwe betrouwbare en krachtige energiebron zal bijdragen aan de verdere ontwikkeling van veel industrieën.
President van het Kurchatov Instituut Mikhail Kovalchuk zei dat de Russische wetenschap in staat is thermonucleaire energie verder te onderzoeken. Dit vereist de modernisering van de onderzoeks- en productiebasis. In het verleden kon ons land dergelijke projecten zonder buitenlandse hulp uitvoeren en onafhankelijk alle benodigde producten en componenten produceren.
De leiding van het internationale thermonucleaire project ITER zag de lancering van de T-15MD via een videoverbinding. CEO Bernard Bigot bedankte de Russische regering voor de geweldige hulp van onze ITER-eenheid. De Russische industrie ontving op haar beurt dankbaarheid voor de hoge kwaliteit van de technologieën die in het gemeenschappelijke project werden geïmplementeerd.
Na een grondige modernisering
De T-15 magnetische opsluitingsfaciliteit voor toroïdaal plasma werd eind jaren tachtig gebouwd in het Kurchatov Institute. Bij de fabricage werden de bestaande ontwerpen van de T-10M-reactor gebruikt. Sinds 1988 zijn er verschillende experimenten met plasmaopsluiting uitgevoerd op de nieuwe T-15-faciliteit. In die tijd was de Sovjet-installatie een van de grootste en krachtigste ter wereld.
Ondanks alle moeilijkheden van die periode werd er tot midden jaren negentig regelmatig onderzoek gedaan. In 1996-1998. de mega-unit T-15 heeft de eerste modernisering ondergaan. Het ontwerp van de reactor is afgerond en ook het programma voor toekomstig onderzoek is aangepast. Nu was de installatie gepland om te worden gebruikt om oplossingen en ideeën te testen die werden voorgesteld voor implementatie in het internationale project ITER.
In 2012 is de T-15-reactor tijdelijk buiten gebruik gesteld in verband met plannen voor een grondige modernisering. Als onderdeel van dit project zou de tokamak een nieuw elektromagnetisch systeem, een nieuwe vacuümkamer, enz. De toegenomen energiebehoefte moest worden opgevangen door een nieuw stroomvoorzieningssysteem. In feite ging het om een ingrijpende herstructurering van de bestaande installatie met vervanging van alle sleutelsystemen.
De belangrijkste modernisering van de reactor in het kader van het T-15MD-project werd vorig jaar voltooid, waarna de inbedrijfstellingswerkzaamheden begonnen. Onlangs is het updateproces succesvol afgerond - en heeft er een fysieke lancering plaatsgevonden. Tegelijkertijd stopt het ontwikkelingsproces van de wetenschappelijke en technische basis niet. In april werd bekend dat in 2021-24. de bestaande tokamak wordt aangevuld met nieuwe systemen voor diverse doeleinden.
Deze maatregelen zullen helpen om het uiteindelijke uiterlijk van de T-15MD-mega-installatie vorm te geven en alle benodigde mogelijkheden te krijgen. De volledige ingebruikname, waarbij alle nodige experimenten mogelijk zijn, vindt plaats in 2024.
Nieuwe principes
Tijdens de modernisering ontving de T-15MD-reactor een aantal nieuwe systemen, maar de algemene architectuur en werkingsprincipes ondergingen geen fundamentele veranderingen. Net als voorheen moet de tokamak een plasmafilament creëren en onderhouden met behulp van een magnetisch veld. De reactor vormt een gloeidraad met een aspectverhouding van 2, 2 en een plasmastroom van 2 MA in een magnetisch veld van 2 T. Continue werkingsduur - tot 30 s.
Modernisering 2021-24 zal in twee fasen plaatsvinden. Als onderdeel van de eerste zullen drie snelle atoominjectoren met een totaal vermogen van 6 MW en vijf gyrotrons van 5 MW op de T-15MD worden geïnstalleerd. Vervolgens wordt een systeem van lagere hybride verwarming en handhaving van de plasmastroom geïntroduceerd, evenals een ion-cyclotron verwarmingssysteem met een vermogen van respectievelijk 4 en 6 MW.
Door de modernisering is de reactor hybride geworden. In speciale compartimenten in de zgn. de deken wordt voorgesteld om nucleaire brandstof te plaatsen - thorium-232 wordt als zodanig gebruikt. Tijdens de werking van de reactor moet de brandstof de hoogenergetische neutronenflux die uit het koord komt, vertragen. In dit geval wordt thorium-232 omgezet in uranium-233.
De resulterende isotoop kan worden gebruikt als brandstof voor kerncentrales. In deze rol doet het niet onder voor traditioneel uranium-235, maar steekt het gunstig af bij een kortere halveringstijd van afval. Bijkomende voordelen zijn verbonden aan het feit dat thorium meer voorkomt in de aardkorst en aanzienlijk goedkoper is dan uranium.
In theorie kan een hybride tokamak ook worden gebruikt om hoogactief afval te transmuteren. Uranium-238 of andere componenten van verbruikte splijtstof kunnen worden omgezet in andere isotopen, incl. voor de productie van nieuwe brandstofassemblages. Een andere use case voor een hybride centrale is het bouwen van een elektriciteitscentrale. In dit geval moet er een koelvloeistof in de deken circuleren, die zorgt voor de overdracht van energie naar de generator.
Het ontwikkelde en geïmplementeerde uiterlijk van de hybride reactor maakt het dus mogelijk om meerdere problemen tegelijk op te lossen. Het kan worden gebruikt voor energieopwekking, maar ook voor het vrijkomen van splijtstof of afvalverwerking. Wetenschappers moeten de realiteit van een dergelijke werking van de reactor bevestigen, evenals de werkelijke prestaties bepalen, incl. economisch.
Doelen en perspectieven
De belangrijkste ontwerpoplossingen van de tokamak en de principes van zijn werking zijn goed bestudeerd en uitgewerkt. Dit laat toe om nieuwe, efficiëntere reactoren te ontwerpen, maar ook om experimenten uit te voeren met het oog op het behalen van echte technische, energie- en economische resultaten. Dit zijn de taken die kunnen worden opgelost met behulp van de gemoderniseerde hybride mega-installatie T-15MD.
De fysieke opstart van de nieuwe reactor heeft plaatsgevonden, maar de volledige en volledige operatie zal pas mogelijk worden in 2024, wanneer de productie en installatie van nieuwe systemen voltooid zijn. Dit betekent dat er halverwege het decennium experimenten zullen zijn die de nodige informatie zullen opleveren. Het zal het mogelijk maken om de meest winstgevende manieren te bepalen om de hele richting te ontwikkelen, en niet alleen in het kader van de Russische wetenschap, maar ook in het internationale ITER-programma.
Zo krijgen onze wetenschappers de modernste wetenschappelijke apparatuur en daarmee de mogelijkheid om gedurfde experimenten voort te zetten met het oog op de toekomst. Het is heel goed mogelijk dat dit keer nieuw onderzoek zal eindigen met de gewenste resultaten, waardoor de mensheid een fundamenteel nieuwe energiebron zal ontvangen, en Rusland zal opnieuw het hoogste potentieel van zijn wetenschap laten zien.
