俄測試經濟安全的混合核反應堆 加速熱核能的發展

俄羅斯托木斯克理工大學科研人員與其他科學家共同創建并測試了一種獨特的混合反應堆熱核組件，該系統結合了不同類型反應堆的優勢，并具有安全、經濟和體積緊湊的特點。相關研究結果近日發表在《核工程與技術》雜志上。

托木斯克理工大學科學家解釋說，混合反應堆系統(“聚變—裂變”系統)結合了常規裂變反應堆的可靠性以及熱核能的經濟性和環境安全性。該系統由一個熱核中子源和一個重核裂變的活性區(所謂的反應堆再生區)組成。燃料是釷和武器級钚的混合物。科學家稱，釷本身并不是能源，但由它可形成鈾233，鈾在活性區的積累增加了燃料循環的持續時間。用釷代替常規裂變反應堆中的鈾238可以顯著減少放射性廢物。

研究人員表示，與基于使用中子吸收器的裂變反應堆不同，混合系統再生區中燃料的狀態是由添加來自熱核源的中子來調節的。在上述研究項目中，由氣動磁陷阱提供服務，其中氘和氚保持在高溫等離子體狀態。

托木斯克理工大學核燃料循環系副教授謝爾蓋·貝登科解釋說，在等離子體中，氘和氚離子相互碰撞，結合成氦核，并釋放出高能中子。它們以脈沖方式從真空室到達再生區，支持重核的裂變。混合系統的主要區別在于，核材料并不像傳統反應堆那樣處于嚴格的臨界狀態，而是處于接近臨界的狀態，這就排除了不受控制的連鎖反應的可能性。由于裂變而釋放出的能量由氦冷卻劑輸出，當連接燃氣輪機和發電機時，加熱到約730攝氏度的氦氣不僅可以產生電能，而且還可以通過甲烷的蒸汽轉換產生氫氣。他稱，在研究過程中，還確定了熱核中子源的最佳參數，以使混合系統的再生區始終保持在受控的近臨界狀態，并研究了單次熱核點火脈沖后產生的核裂變波的影響。

據悉，正在開發的混合反應堆體積緊湊，功率約60—100兆瓦，具有在不需重新裝卸燃料的條件下可運行8年以上的能力。科學家認為，這將使它便于在偏遠地區使用，以獲得電能、熱能和清潔氫燃料。同時，研究中使用的氣動磁陷阱可以使高溫等離子體的保持時間比其他現有系統更長。這將有助于更好地研究其內部發生的熱核聚變過程以及在硬中子輻照條件下反應堆中各種元素的相互作用，大大加速熱核能的發展。(董映璧)