The concept of the volumetric neutron source on the basis of the JUST-T tokamak for minor actinides transmutation

На саммите РИО + 20 в Рио-де-Жанейро заявлена необходимость технологических инноваций, в том числе в энергетике, для устойчивого развития общества. Сформулированы требования к «зелёным» (экологически приемлемым) технологиям. Ядерные технологии, при определённых условиях, максимально подходят под это определение. Однако ахиллесовой пятой ядерной энергетики деления являются запроектные аварии, которые в течение полувека три раза угрожали самому существованию ядерной энергетики (аварии на Три-Майл-Айленде, в Чернобыле и Фукусиме). Две основные причины -неконтролируемый разгон реактора и потеря охлаждения. Неконтролируемый разгон связан с осуществлением самоподдерживающейся цепной реакции (чернобыльская авария). Отказ от этого свойства приводит к естественному решению -созданию гибридного (синтез-деления) реактора. Вторая проблема -потеря охлаждения (аварии на Три-Майл-Айленде и Фукусиме). Кардинальное решение -постоянная очистка топлива от продуктов деления. Такая технология известна -реактор на расплавах солей. Решение, таким образом, здесь сводится к возможному варианту реактора с внутренней самозащищённостью -жидкосолевому гибридному токамаку.Ключевые слова: ядерные технологии, внутренняя самозащищённость, жидкосолевой подкритический реактор, термоядерный источник нейтронов. CONCEPT OF «GREEN» NUCLEAR POWER ENGINEERING E.P. Velikhov, E.A. Azizov, P.N. Alekseev, M.I. Gurevich, S.A. Subbotin, A.L. Shimkevich NRC «Kurchatov Institute», Moscow, RussiaAt RIO + 20 meeting in Rio de Janeiro the need for technological innovation for the sustainable development of society, including energetic, was declared. The demands for «green» (environmentally acceptable) technologies were formulated. Nuclear technologies, under certain circumstances, come under this definition at most. However beyond design accidents which for the half of century three times threatened the very existence of nuclear power (Three Mile Island, Chernobyl, and Fukushima) are the Achilles heel of nuclear power engineering. The two main reasons are uncontrolled reactor runaway and the loss of cooling. Uncontrolled runaway is connected with the reactor ability to implement self-sustaining chain reaction (the Chernobyl accident). The renunciation of this feature will lead to the creation of hybrid (fusion-fission) reactor as the natural fix. The loss of cooling (Fukushima accident) is the second problem. The permanent fuel refinement from fission products is the cardinal solution. This technology is known -the Molten Salt reactor. Thus, the solution of problems of safety of the future nuclear power engineering here is reduced to possibility of realization inherent safety nuclear power plant -MSHT -Molten Salt (MS) Hybrid (H) Tоkаmаk (T).Key words: nuclear technologies, inherent safety, molten salt subcritical reactor, fusion source of neutrons. ВВЕДЕНИЕНа Конференции ООН по устойчивому развитию (Rio + 20) в Рио-де-Жанейро (Бразилия) 20-22 июля 2012 г. была обозначена острая необходимость осуществления технологических инноваций прежде всего в энергетике и сфо...

Section: гибридные реакторыunclassified

Concept of «green» Nuclear Power Engineering

Velikhov¹,

Azizov²,

Alekseev³

et al. 2013

“…-DIII-D: данные разряда с практически не-индуктивной генерацией тока (f BS + f CD = 0,98) в течение t/ E = 7: β N = 3, H y, 2 = 1,4 (H 89 = 2,4); Рассмотрим с этих позиций параметры нейтронного источника ТИН-1, предложенного исходя из более умеренных физических допущений ( [22,23] и материалы комиссии С.В. Мирнова [24]).…”

Section: о базе данных физических параметров для стационарного режимаunclassified

On the Limits of Compactness of Tokamak-Based Neutron Sources

Azizov¹,

Mineev²

2012

Разработка и создание стационарных источников нейтронов на основе токамаков в последнее время переходят из разряда отло-женных задач в актуальные. Для успешного решения этих задач накоплена обширная физическая и технологическая база дан-ных, позволяющих предложить на уровне современных знаний и технологии реализуемые проекты источников нейтронов. То-камаки -источники нейтронов в таких проектах с мощностью нейтронного излучения 10-100 МВт имеют умеренные разме-ры (R = 1,4-2.0 м, А = 2-2,5, k = 1,7-1,8), однако их стоимость достаточно высока, а эксплуатация затратна. В связи с этим некоторые разработчики поставили цель резко снизить размеры, стоимость и эксплуатационные расходы за счёт уменьшения мощности в нейтронах до уровня ~1 МВт и принятия более смелых физических допущений и технических решений. В настоя-щей работе проанализированы допущения и решения, принятые авторами статей [1-8] в ходе оценки параметров компактных источников нейтронов на основе токамака. Сделан вывод, что часть этих допущений находится за пределами накопленной базы данных. Обсуждается величина предельной удельной мощности энерговклада в токамаках при стационарном режиме работы.Ключевые слова: токамак, нейтронный источник, компактный токамак, физическая и технологическая база данных, стартовый соленоид, максимальная вытянутость плазмы, предельная удельная мощность, вводимая в плазму. Development and creation of tokamak neutron sources (TNS) during the last time has transition from postponed to actual task. Extensive physical and technological database, necessary for successful decision of this task, is elaborated. It allows at existing level of scientific and technological knowledge to propose realizable projects of TNS. Elaborated designs of TNS with neutron fusion power 10-100 MW have moderate sizes (R = 1.4-2.0 m, А = 2-2.5, k = 1.7-1.8), but their capital and exploitation costs are high enough. Some creators have aim to decrease essentially cost and size of TNS owing to strong decreasing fusion power to level ~ 1 MW and to advanced physical and technological decisions. In our paper analysis of main physical and technical assumptions, which were taken in [1-8] and which are important for compact TNS parameters estimation, were made. It is drawn a conclusion, that part of these assumptions is beyond existing database. Attention was done to maximum specific power input in steady-state regime of tokamaks work. ON THE LIMITS OF COMPACTNESS OF TOKAMAK-BASED NEUTRON SOURCES

“…В TРИНИТИ продолжаются работы по литиевой первой стенке и по созданию компактных токамаков в поддержку развития ядерной энергетики, в том числе для утилизации радиоактивных отходов [30,31].…”

Section: о возможных целях развития национальных термоядерных программunclassified

“…-производство главным образом энергии; -производство энергии и ядерного топлива; -производство в основном ядерного топлива и водорода в качестве топлива для различных энер-гоустановок; -трансмутация радиоактивных отходов ядерной энергетики, особенно минорных актинидов [31]. Показано, что применение гибридных систем позволяет существенно снизить требования к пара-метрам плазмы в термоядерных реакторах, приближая их к уже достигнутым в экспериментах на суще-ствующих установках, что позволяет при расчётах и проектировании максимально использовать ОПТ.…”

Section: опыт и развитие компактных гибридных системunclassified

“…С использованием ОПТ разработано несколько концептуальных предложений гибридных реак-торов различного назначения [30,31]. Первым из них является концепция компактного токамака как источника термоядерных нейтронов для трансмутации минорных актинидов из отработанного яде р-ного топлива.…”

Section: опыт и развитие компактных гибридных системunclassified

See 1 more Smart Citation

On Unification of Approaches for Choice of Tokamak Parameters and on Some Goals of Further Development of National Fusion Programmes

Azizov¹,

Mineev²

2010

Обсуждается проблема унификации подходов к выбору параметров токамаков, основанной на общепринятых принципах работы современных токамаков и фактически используемой как при моделировании процессов в горячем плазменном шнуре, так и в расчётно-проектных работах по созданию новых экспериментальных установок. Приведён краткий обзор целей и физико-технических параметров токамаков, рассматриваемых в качестве основы национальных программ УТС. Ключевые слова: токамак, H-мода, ELMs, тепловые потоки в дивертор, возобновляемые покрытия, литиевая программа.ON UNIFICATION OF APPROACHES FOR CHOICE OF TOKAMAK PARAMETERS AND ON SOME GOALS OF FURTHER DEVELOPMENT OF NATIONAL FUSION PROGRAMMES. E.A. AZIZOV, A.B. MINEEV. Unification of approaches to the choice of tokamak parameters, based on general principles of tokamak operation and actually used under modeling of processes in the hot plasma column and in calculations/designing of new experimental facilities, is discussed. A concise review of goals and physics-engineering tokamak parameters considered as the basis for national programmes in controlled thermonuclear fusion is given. Key words: tokamak, H-mode, ELMs, heat fluxes in divertor, recoverable coatings, lithium programme. ВВЕДЕНИЕПроект ИТЭР -первого международного экспериментального реактора-токамака -перешёл в стадию сооружения. В связи с этим становится актуальным обсуждение плана дальнейших термоядер-ных исследований на токамаках. Следующим важнейшим этапом этих исследований должно стать соз-дание прототипа термоядерной установки для промышленного производства электроэнергии -демон-страционного термоядерного реактора ДЕМО, а также формулировка задач, которые должны решаться на этих установках.Кроме решения задачи создания энергетики на основе использования «чистых» термоядерных реак-торов, целесообразно ещё раз проанализировать другие возможные способы применения термоядерных установок, что позволит определить круг проблем, от своевременного решения которых будут зависеть скорость и масштабы использования энергии синтеза. При этом всё бóльшую роль должны будут играть технико-экономические исследования в обоснование целесообразности развития таких работ. Прове-дённые ранее исследования [1] показали принципиальную перспективность гибридных термоядерных установок различного назначения, однако их практическая целесообразность должна быть более внима-тельно проанализирована.Целью данной статьи авторы поставили анализ некоторых проблем физического характера, р е-шение которых может стать целью работ на действующих или планируемых к сооружению токама-ках, а также обсуждение возможного места гибридных термоядерных реакторов в системе атомной энергетики.В статье использованы материалы, содержащиеся в докладах 18-й Международной конференции по взаимодействию плазмы с поверхностью PSI'18 (Toледо, Испания, 2008). ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ПРИНИМАЕМЫЕ ЗА ОСНОВУ ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ И ПРОЕКТИРОВАНИИ СОВРЕМЕННЫХ ТОКАМАКОВК настоящему времени по результатам исследований на крупнейших действующих токамаках сфор-мулирован ряд общепринятых положе...