Rusové vyvíjejí hybridní reaktor, který bude fúzovat i štěpit

Hybridní reaktor kombinuje principy termonukleární fúze a jaderného štěpení. Jeho srdcem bude fúzní reaktor – tokamak, obklopený štěpným reaktorem chlazeným roztavenými solemi. Neutrony, produkované v tokamaku, se budou v zachytávat v blanketu (rozuměj v palivu štěpného reaktoru), kde budou štěpit thorium 232. Thoriové palivo je levnější a dostupnější než uran. Navíc oproti fúzním reaktorům nebude pro generování elektrické energie potřeba dosahovat tak vysokých teplot, jako u samotného fúzního. (O hybridních reaktorech jsme už psali zde:

https://www.3pol.cz/cz/rubriky/jaderna-fyzika-a-energetika/558-hybridni-jaderny-reaktor)

Štěpný soubor kolem fúzního reaktoru je tzv. podkritický, to znamená, že štěpení probíhá jen, jsou-li přítomné v dostatečném počtu neutrony z externího zdroje - zde z fúze. Přebývající neutrony z termojaderné fúze, které u normálního tokamaku absorbuje chladicí systém, se zachycují ve štěpném systému. Thorium 232 v roztavené soli se vlivem záchytu neutronu přeměňuje (přes protaktinium) na uran 233, který je štěpným materiálem a lze jej dále štěpit v klasických jaderných elektrárnách.

Výhody hybridního systému

• Využití aktinoidů a transmutace dlouhožijících prvků obsažených v tom, čemu dnes říkáme jaderný odpad.
• Výrazné zvýšení množství energie získávané z uranu.
• Inherentní (vnitřní, fyzikální) bezpečnost systému, která umožňuje rychlé odstavení reaktoru.
• Vysoké vyhoření štěpného materiálu, po němž zůstává menší počet vedlejších produktů.

Pokud to bude fungovat

Hybridní systém využívající termonukleární fúzi a štěpení by se rychle mohl stát komerční aplikací, zatímco výzkum čistě fúzních energetických technologií bude pokračovat dál.

Rusko o něm přemýšlí už dlouho

První návrh ruského hybridního systému vznikl v roce 1977. Hlavní námět podali fyzici Jevgenij Velichov a Igor Golovin. V minulých letech proběhl proces modernizace tokamaku T-15 a dalších zařízení v Kurčatovově institutu. Kromě tohoto tokamaku se zde vyvíjí projekt DEMO-FNS a návrh pilotní hybridní elektrárny (PHP) pro transmutaci. Kurčatovův institut začal na projektu DEMO-FNS pracovat v roce 2013. Zařízení obsahuje reaktor produkující neutrony pomocí termonukleárních reakcí, záchytem neutronu na uranu 238 vzniká (přes neptunium 239) plutonium 239, které může být použito jako palivo pro běžné štěpné jaderné reaktory. Demonstrační zařízení projektu DEMO-FNS má vzniknout v roce 2023 a PHP se má stavět okolo roku 2050.

Začne se stavět už na konci roku 2018

Montáž nového hybridního reaktoru začne v Kurčatovově institutu podle Pjotra Chvostenka, vědeckého ředitele institutu, do konce roku 2018. Spuštění reaktoru je naplánováno na rok 2020. „Hybridní tokamak je nyní pojmenován T-15MD,“ sdělil Chvostenko. „Na konci roku jej sestavíme na místě, kde stál původní tokamak T-15, který jsme rozebrali.“ Dodal, že v roce 2020 zde vědci budou pracovat na technologiích „nezbytných pro termonukleární zdroj neutronů pro hybridní reaktor“. Zkušenosti získané při experimentech na hybridním reaktoru přispějí do mezinárodního projektu experimentálního termonukleárního reaktoru (ITER), který je ve výstavbě ve Francii. Ruské vědecké organizace vyvíjely pro ITER 25 různých systémů. Institut jaderné fyziky (INP) sibiřské  pobočky Ruské akademie věd se stane centrem integrace přínosu zahraničních účastníků do projektu ITER. Zde se mají sestavovat a testovat komponenty vyrobené v různých zemích. ITER by měl vyprodukovat první plazma v roce 2025.

Zdroj: http://www.neimagazine.com/news/newsrussia-develops-a-fission-fusion-hybrid-reactor-6168535/