Канальный кипящий графитовый реактор Реакторы водо-водяного типа Реакторы на быстрых нейтронах Промышленные реакторы Исследовательские ядерные реакторы Реакторы третьего поколения ВВЭР-1500 Реакторы средней мощности

Тепловой реактор и термояд

Источником нейтронов может быть установка, в которой протекает реакция термоядерного синтеза. Целесообразность использования термоядерной энергии определяется величиной коэффициента усиления, т.е. отношением выделившейся энергии к энергии, затраченной на возбуждение термоядерной реакции. В комбинированном реакторе термоядерный источник нейтронов, относительно малой мощности, окружен размножающим бланкетом, который близок к обычному реактору на тепловых нейтронах, с той существенной разницей, что в исходном состоянии является подкритическим. При уровне подкритичности 0,9-0,95, вполне обеспечивающим безопасность реактора без управления, на один нейтрон с энергией 14 МэВ приходится 20 нейтронов деления или происходит десять делений ядер, при соотношении энергии деления к термоядерной, как 200:1, т.е. затраты на природный уран почти 10 раз меньше, чем в стандартных медленных реакторах ВВЭР и РБМК.

При такой композиции термоядерный источник выполняет не экономическую функцию, а исключительно управленческую. Для этой цели, в принципе, пригоден любой источник термоядерных нейтронов (непрерывный типа «Токомак» или импульсный, основанный на горении маленьких шариков – мишеней, разжигаемых лазерными лучами). Перспективным нейтронным источником может быть горение DT-газа, разжигаемого в центральной камере с помощью лазера. Лазер вместе с его энергетикой находится от реактора на расстоянии в несколько десятков метров. Связь осуществляется только через узкие каналы для подачи света в мишенную камеру небольших размеров. Лазер и реактор конструктивно развязаны.

Возможен двухкаскадный вариант гибридного реактора, состоящий из быстрого внутреннего предусилителя и наружнего теплового бланкета. Термоядерные нейтроны сначала размножаются во внутреннем каскаде, затем поступают в наружный, где замедляются и еще раз размножаются. Осуществляется поток нейтронов от центра к периферии, причем обратный поток тепловых нейтронов на внутренний каскад предельно подавлен в силу выбранной геометрии и наличия поглотителя тепловых нейтронов между каскадами. В результате такого «вентильного» эффекта удается, сохраняя приемлемую подкритичность (0,95), безопасно многократно повысить размножение нейтронов за счет ядерных делений. Суммарный коэффициент, выражающий отношение делительной энергии к термоядерной, достигает значения 5000, что, естественно, благоприятно отражается на требованиях к нейтронному источнику, т.е. лазеру. Для реактора мощностью 300 Мвт (100 МВт электрических) нейтронный источник должен иметь выход 1016 нейтронов в секунду. К сожалению, лазера с энергией 300 кДж и частотой импульса 1 Гц пока (2001 г.) не существует. Устройство реактора Ядерный реактор – это устройство, предназначенное для осуществления управляемой ядерной реакции. Управление ядерной реакцией заключается в регулировании скорости размножения свободных нейтронов в уране, чтобы их число оставалось неизменным. При этом цепная реакция будет продолжаться столько времени, сколько это необходимо, не прекращаясь и не приобретая взрывного характера.

Замечание. В гибридной схеме, в которой организован преимущественно односторонний поток нейтронов от центра реактора наружу с подавлением воздействия нейтронов из периферийной области на центральную, основная энергия – делительная, лазер усложняет конструкцию, но вместе с тем придает реактору высокую степень безопасности, простоту управления, большое выгорание и экономию топлива. В реакторе удается достигнуть очень высокого энергетического коэффициента (отношение общей энергии к термоядерной) на уровне 10000. При этом сохраняется безопасный уровень подкритичности установки в целом, k=0,9-0,95.

Атомная энергетика. Ядерные реакторы


На главную