Das Kurchatov-Institut führte den physischen Start eines tief modernisierten hybriden thermonuklearen Reaktors T-15MD durch. Der Versuchsaufbau dient der Erforschung und Entwicklung zukunftsträchtiger Technologien, die dann in nationalen und internationalen Projekten eingesetzt werden können.
Feierliche Zeremonie
Der Start der Mega-Einheit T-15MD, die am NRC "Kurchatov Institute" gebaut wurde, fand am 18. Mai statt. Angesichts der hohen Bedeutung dieses Projekts wurde der Start im Rahmen einer feierlichen Zeremonie unter Beteiligung von Premierminister Mikhail Mischustin, Minister für Bildung und Wissenschaft Valery Falkov und anderen Beamten durchgeführt. Die Gäste wurden mit dem Drücken des symbolischen Startknopfes betraut.
Der Reaktor T-15MD ist nach Angaben des Premierministers ein Beweis für das hohe technologische Niveau unseres Landes. Sein Start war ein riesiges Ereignis nicht nur für Russland, sondern für die ganze Welt. Auch M. Mischustin stellte fest, dass die Schaffung einer neuen zuverlässigen und leistungsstarken Energiequelle zur Weiterentwicklung vieler Industrien beitragen wird.
Der Präsident des Kurchatov-Instituts, Michail Kovaltschuk, sagte, dass die russische Wissenschaft in der Lage sei, die thermonukleare Energie weiter zu erforschen. Dies erfordert die Modernisierung der Forschungs- und Produktionsbasis. In der Vergangenheit konnte unser Land solche Projekte ohne ausländische Hilfe umsetzen und alle notwendigen Produkte und Komponenten eigenständig herstellen.
Die Leitung des internationalen thermonuklearen Projekts ITER verfolgte den Start des T-15MD per Videolink. CEO Bernard Bigot dankte der russischen Regierung für die großartige Hilfe unserer ITER-Einheit. Die russische Industrie wiederum wurde für die hohe Qualität der im gemeinsamen Projekt implementierten Technologien gedankt.
Nach tiefgreifender Modernisierung
Die T-15-Toroid-Plasma-Magneteinschlussanlage wurde Ende der 1980er Jahre am Kurchatov-Institut gebaut. Bei seiner Herstellung wurden die bestehenden Designs des T-10M-Reaktors verwendet. Seit 1988 wurden an der neuen T-15-Anlage verschiedene Plasma-Confinement-Experimente durchgeführt. Zu dieser Zeit war die sowjetische Anlage eine der größten und mächtigsten der Welt.
Trotz aller Schwierigkeiten dieser Zeit wurde bis Mitte der 90er Jahre regelmäßig geforscht. 1996-98. die Mega-Einheit T-15 hat die erste Modernisierung erfahren. Das Design des Reaktors wurde finalisiert und auch das Programm für die zukünftige Forschung wurde angepasst. Nun sollte die Anlage genutzt werden, um Lösungen und Ideen zu testen, die für die Umsetzung im internationalen Projekt ITER vorgeschlagen wurden.
Im Jahr 2012 wurde der Reaktor T-15 im Zusammenhang mit Plänen für eine tiefgreifende Modernisierung vorübergehend stillgelegt. Im Rahmen dieses Projekts sollte der Tokamak ein neues elektromagnetisches System, eine neue Vakuumkammer usw. Der erhöhte Energiebedarf sollte durch ein neues Stromversorgungssystem gedeckt werden. Tatsächlich ging es um eine radikale Umstrukturierung der bestehenden Installation mit dem Austausch aller Schlüsselsysteme.
Die Hauptmodernisierung des Reaktors im Rahmen des T-15MD-Projekts wurde im vergangenen Jahr abgeschlossen, wonach die Inbetriebnahmearbeiten begannen. Kürzlich wurde der Update-Prozess erfolgreich abgeschlossen – und ein physischer Start erfolgte. Gleichzeitig hört der Entwicklungsprozess der wissenschaftlich-technischen Basis nicht auf. Im April wurde bekannt, dass 2021-24. der bestehende tokamak wird für verschiedene zwecke durch neue systeme ergänzt.
Diese Maßnahmen werden dazu beitragen, das endgültige Aussehen der T-15MD-Megainstallation zu gestalten und alle erforderlichen Funktionen zu erhalten. Die vollständige Inbetriebnahme unter Berücksichtigung aller notwendigen Experimente erfolgt im Jahr 2024.
Neue Prinzipien
Im Zuge der Modernisierung erhielt der Reaktor T-15MD eine Reihe neuer Systeme, seine allgemeine Architektur und seine Betriebsprinzipien wurden jedoch nicht grundlegend geändert. Wie zuvor muss der Tokamak mithilfe eines Magnetfelds einen Plasmafaden erzeugen und aufrechterhalten. Der Reaktor bildet einen Faden mit einem Seitenverhältnis von 2, 2 und einem Plasmastrom von 2 MA in einem Magnetfeld von 2 T. Dauerbetriebsdauer - bis zu 30 s.
Modernisierung 2021-24 findet in zwei Etappen statt. Als Teil des ersten werden drei Fast-Atom-Injektoren mit einer Gesamtleistung von 6 MW und fünf 5-MW-Gyrotrons auf dem T-15MD installiert. Anschließend wird ein System zur unteren Hybridheizung und Aufrechterhaltung des Plasmastroms sowie ein Ionenzyklotron-Heizsystem mit einer Leistung von 4 bzw. 6 MW vorgestellt.
Durch die Modernisierung wurde der Reaktor hybrid. In speziellen Fächern im sog. die Decke wird vorgeschlagen, um Kernbrennstoff zu platzieren - Thorium-232 wird verwendet. Während des Reaktorbetriebs muss der Brennstoff den von der Schnur ausgehenden hochenergetischen Neutronenfluss verzögern. In diesem Fall wird Thorium-232 in Uran-233 umgewandelt.
Das resultierende Isotop kann als Brennstoff für Kernkraftwerke verwendet werden. In dieser Rolle ist es traditionellem Uran-235 nicht unterlegen, aber im Vergleich zu einer kürzeren Halbwertszeit von Abfall. Weitere Vorteile sind damit verbunden, dass Thorium häufiger in der Erdkruste vorkommt und deutlich günstiger als Uran ist.
Theoretisch kann ein Hybrid-Tokamak auch verwendet werden, um hochaktiven Abfall umzuwandeln. Uran-238 oder andere Bestandteile abgebrannter Kernbrennstoffe können in andere Isotope umgewandelt werden, inkl. zur Herstellung neuer Brennelemente. Ein weiterer Anwendungsfall für eine Hybridanlage ist der Bau eines Kraftwerks. In diesem Fall muss in der Decke ein Kühlmittel zirkulieren, das die Energieübertragung zum Generator sicherstellt.
Das entwickelte und umgesetzte Erscheinungsbild des Hybridreaktors ermöglicht es somit, mehrere Probleme auf einmal zu lösen. Es kann sowohl zur Stromerzeugung als auch zur Freisetzung von Kernbrennstoffen oder zur Abfallbehandlung verwendet werden. Wissenschaftler müssen die Realität eines solchen Betriebs des Reaktors bestätigen und seine tatsächliche Leistung bestimmen, einschließlich. wirtschaftlich.
Ziele und Perspektiven
Die wichtigsten Designlösungen des Tokamaks und die Funktionsprinzipien sind gut untersucht und ausgearbeitet. Dies ermöglicht die Konstruktion neuer, effizienterer Reaktoren sowie die Durchführung von Experimenten mit dem Ziel, echte technische, energetische und wirtschaftliche Ergebnisse zu erzielen. Dies sind die Aufgaben, die mit Hilfe der modernisierten Hybrid-Megaanlage T-15MD gelöst werden können.
Die physische Inbetriebnahme des neuen Reaktors ist erfolgt, sein vollwertiger Betrieb wird jedoch erst im Jahr 2024 möglich sein, wenn die Herstellung und Installation neuer Systeme abgeschlossen ist. Das bedeutet, dass es Mitte des Jahrzehnts Experimente geben wird, die die notwendigen Informationen liefern werden. Es wird es ermöglichen, die profitabelsten Wege zur Entwicklung der gesamten Richtung zu bestimmen, und zwar nicht nur im Rahmen der russischen Wissenschaft, sondern auch im internationalen Programm ITER.
So erhalten unsere Wissenschaftler modernste wissenschaftliche Geräte und damit die Möglichkeit, mutige Experimente mit Blick in die Zukunft fortzusetzen. Gut möglich, dass diesmal neue Forschungen mit den gewünschten Ergebnissen enden, dank denen die Menschheit eine grundlegend neue Energiequelle erhält und Russland erneut das höchste Potenzial seiner Wissenschaft zeigen wird.
