科学家提出了混合式核反应堆

未知 2020-01-31 14:15
科学家提出了混合式核反应堆

俄罗斯科学家提出了混合反应堆的新概念,即利用保持在长磁阱中的高温等离子体获得额外的中子。该项目是在托木斯克理工大学(TPU),全俄技术物理科学研究所(VNIITF)和SB RAS的Budker核物理研究所之间密切合作应用的。计划的混合反应堆与当今的核反应堆的区别在于功率适中,尺寸相对紧凑,操作安全性高且放射性废物含量低。

“在初始阶段,我们使用特殊的等离子枪获得相对较冷的等离子体。我们通过注入氘气来保持一定的等离子量。向该等离子体中注入粒子能量为100keV的中性束会产生高能氘和氚离子,并保持氘离子和氚离子相互碰撞,形成氦核,从而释放出高能中子,这些中子可以自由通过真空室的壁,等离子体在真空室的壁上保持磁场,进入核燃料区域后,放慢速度,它们支持重核的裂变,而重核是混合反应堆释放的主要能源”,SB RAS Budker核物理研究所首席研究员安德烈·阿尔赞尼科夫(Andrei Arzhannikov)教授说。

混合核聚变反应堆的主要优点是可以同时利用重核的裂变反应和轻核的合成。它最大程度地减少了单独应用这些核反应的弊端。

而且,这种类型的反应堆对等离子体质量的要求较低,并且可以用钍替代高达95%的易裂变铀,从而确保了核反应的可控性。此外,混合反应堆相对紧凑,具有高功率并产生少量放射性废物。

“混合反应堆由两个元素组成。主要部分是核反应堆产生能量的活动层。它分布着属于核燃料的核裂变材料,因此会发生重核裂变反应。第二部分放置在活动层内部,以产生进入能量产生层的中子。在充满氘等离子体的该部分内部,发生热核聚变,释放出中子。混合反应堆的一个特点是,发生裂变反应的活动层处于亚临界状态(接近临界)。在恒定功率水平下运行,而常规反应堆在控制和安全系统的支持下在临界状态运行。” 托木斯克理工大学自然科学部和同位素分析与技术实验室负责人伊戈尔·沙曼宁(Igor Shamanin)说。

根据沙曼宁博士的说法,活动层基于以钍为燃料的多用途高温气冷低功率反应堆的概念。这个概念是由托木斯克理工大学开发的,已在各种科学出版物中得到了广泛的展现。

目前,项目参与者正在考虑选择开发基于混合反应堆的实验台,该实验台将由钍燃料组件和中子源组成。

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