Реактор Т-15 — советский и российский исследовательский термоядерный реактор, созданный в НИИЭФА по проекту Токамак.
Предыстория Реактор Т-15 достиг получения первой плазмы в 1988 году. С 1996 по 1998 год был выполнен ряд улучшений. Исследования должны были направляться в первую очередь на поддержку конструкции реактора ИТЭР, в которой используется та же технология — сверхпроводящие магниты.
С января 2005 года из-за нехватки финансов эксперименты были приостановлены. С 2012 г. проходит модернизацию, окончить которую планируется в декабре 2020 года.
В проекте ИТЭР у каждой страны, в нём участвующей, должен быть собственный токамак. На нём отрабатываются те или иные элементы будущего большого международного реактора. В качестве этого токамака для России выступил Т-15МД, который работает «в режиме ITER».
Модернизированный реактор Т-15МД После модернизации реактор Т-15МД может использоваться как гибридная установка: токамак служит источником нейтронов для начала ядерной реакции в ториевой оболочке.
Данная модернизация включает в себя создание с нуля новой электромагнитной системы и вакуумной камеры, а также новой мощной системы электропитания. Это, по сути, является созданием практически полностью нового токамака.
Модернизированный реактор Т-15МД был запущен в декабре 2020 годаХвостенко П.П., Анашкин И.О., Бондарчук Э.Н., Инютин Н.В., Крылов В.А., Левин И.В., Минеев А.Б., Соколов М.М. Экспериментальная термоядерная установка токамак Т-15МД // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Термоядерный синтез Том: 42 Номер: 1 Год: 2019 Страницы: 15-38Янина Хужина Маленькое Солнце на Земле // В мире науки, 2021, № 4, с. 34 - 41, торжественная церемония его запуска состоялась 18 мая 2021 года в Курчатовском институте. Впервые устойчивая термоядерная плазма была создана на Т-15МД в апреле 2023 года, ещё через четыре месяца впервые прошли испытания энергетического пуска. Полностью модернизация должна была завершиться в 2024 году.
В ходе модернизации реактор Т-15МД получил ряд новых систем, однако его общая архитектура и принципы работы не претерпели принципиальных изменений. Как и ранее, токамак должен создавать и поддерживать при помощи магнитного поля плазменный шнур. Реактор образует шнур с аспектным отношением 2,2 и током плазмы 2 МА в магнитном поле 2 Т.
Модернизация 2021-2024 годах должна была пройти в два этапа.
Первый этап модернизации (2020 год) В рамках первого этапа на Т-15МД должны были установить:
3 инжектора быстрых атомов общей мощностью 6 МВт 5 гиротронов общей мощностью 5 МВт
По результатам модернизации реактор стал гибридным. В специальных отсеках в т.н. бланкете предлагается размещать ядерное топливо – в его качестве используется торий-232. При работе реактора топливо должно задерживать исходящий от шнура поток нейтронов высокой энергии. При этом торий-232 трансмутирует в уран-233.
Получившийся изотоп можно использовать в качестве топлива для атомных электростанций. В этой роли он не уступает традиционному урану-235, но выгодно отличается меньшим периодом полураспада отходов. Дополнительные преимущества связаны с тем, что торий более распространён в земной коре и существенно дешевле урана.
Гибридный токамак может использоваться
для трансмутации высокоактивных отходов производства ядерного топлива: уран-238 и другие компоненты отработанного ядерного топлива можно преобразовывать в другие изотопы, в т.ч. для производства новых топливных сборок (ТВЭЛ) для АЭС. в качестве АЭС, в этом случае в бланкете должен циркулировать теплоноситель, обеспечивающий передачу тепловой энергии турбогенератору.
Второй этап модернизации (2024 год) К 2024 году должны были внедрить:
систему нижнегибридного нагрева и поддержания тока плазмы мощностью 4 МВт систему ионно-циклотронного нагрева мощностью 6 МВт
Технические характеристики +Т-15Т-15МДИТЭРМагнитное поле3,6 Тл3,6 Тл5,3 ТлБольшой диаметр тора4,6 м4,9 м12,4 мМалый диаметр тора1,4 м1,4 м4 мОбъём плазмы, м³5050837Максимальная сила тока в плазменном шнуре, МА1,8215Продолжительность импульса, с1530>400 Температура плазмы на Т-15МД достигает 9 КэВ (около 100 млн градусов), а плотность плазмы — 1014 частиц на см³.
На установке использовался сверхпроводящий ниобий-оловянный тороидальный магнит, на момент запуска реактора он был крупнейшим в мире.
Примечания
Литература
Ссылки Kurchatov Institute T-15 Historie ruských fúzních reaktorů
Категория:Токамаки Категория:Курчатовский институт