Inštitut Kurchatov je fizično zagnal globoko posodobljen hibridni termonuklearni reaktor T-15MD. Eksperimentalna postavitev je namenjena raziskavam in razvoju obetavnih tehnologij, ki jih lahko nato uporabimo v domačih in mednarodnih projektih.
Slovesna slovesnost
Lansiranje mega-enote T-15MD, zgrajene v NRC "Kurchatov Institute", je potekalo 18. maja. Zaradi velikega pomena tega projekta je bila predstavitev izvedena v okviru slovesne slovesnosti, na kateri so sodelovali premier Mihail Mišustin, minister za izobraževanje in znanost Valerij Falkov in drugi uradniki. Gostom je bil zaupan pritisk na simbolični gumb za zagon.
Po besedah predsednika vlade je reaktor T-15MD dokaz visoke tehnološke ravni naše države. Njegov začetek je bil velik dogodek ne samo za Rusijo, ampak za ves svet. Tudi M. Mishustin je opozoril, da bo ustvarjanje novega zanesljivega in močnega vira energije prispevalo k nadaljnjemu razvoju številnih industrij.
Predsednik inštituta Kurchatov Mihail Kovalčuk je dejal, da je ruska znanost sposobna nadaljnjega raziskovanja termonuklearne energije. To zahteva posodobitev raziskovalne in proizvodne baze. V preteklosti je naša država lahko izvajala takšne projekte brez tuje pomoči in samostojno proizvajala vse potrebne izdelke in komponente.
Vodstvo mednarodnega termonuklearnega projekta ITER je spremljalo izstrelitev T-15MD prek video povezave. Direktor Bernard Bigot se je zahvalil ruski vladi za veliko pomoč naše enote ITER. Ruska industrija pa je prejela hvaležnost za visoko kakovost tehnologij, uvedenih v skupnem projektu.
Po globoki posodobitvi
Toroidna plazemska magnetna zaprta naprava T-15 je bila zgrajena na Inštitutu Kurchatov v poznih osemdesetih letih. Pri njegovi izdelavi so bili uporabljeni obstoječi modeli reaktorja T-10M. Od leta 1988 so na novem objektu T-15 izvajali različne poskuse zapiranja plazme. Takrat je bila sovjetska instalacija ena največjih in najmočnejših na svetu.
Kljub vsem težavam tega obdobja so se redne raziskave izvajale do sredine devetdesetih let. V letih 1996-98. mega enota T-15 je doživela prvo posodobitev. Dokončana je bila zasnova reaktorja, prilagojen pa je bil tudi program prihodnjih raziskav. Zdaj je bilo načrtovano, da se bo namestitev uporabila za preizkušanje rešitev in idej, predlaganih za izvedbo v mednarodnem projektu ITER.
Leta 2012 je bil reaktor T-15 začasno razgrajen zaradi načrtov za globoko posodobitev. V okviru tega projekta naj bi tokamak dobil nov elektromagnetni sistem, novo vakuumsko komoro itd. Povečane potrebe po energiji bi moral zadovoljiti nov sistem napajanja. Dejansko je šlo za radikalno prestrukturiranje obstoječe instalacije z zamenjavo vseh ključnih sistemov.
Glavna posodobitev reaktorja v okviru projekta T-15MD je bila zaključena lani, nato pa so se začela zagonska dela. Pred kratkim je bil postopek posodobitve uspešno zaključen - in prišlo je do fizičnega zagona. Hkrati se proces razvoja znanstvene in tehnične baze ne ustavi. Aprila je postalo znano, da je v letih 2021-24. obstoječi tokamak bo dopolnjen z novimi sistemi za različne namene.
Ti ukrepi bodo pomagali oblikovati končni videz mega-instalacije T-15MD in pridobiti vse potrebne zmogljivosti. Popoln zagon z vsemi potrebnimi poskusi bo leta 2024.
Nova načela
Med posodobitvijo je reaktor T-15MD prejel številne nove sisteme, vendar njegova splošna arhitektura in načela delovanja niso doživeli temeljnih sprememb. Kot prej mora tokamak ustvariti in vzdrževati plazemsko nit z uporabo magnetnega polja. Reaktor tvori žarilno nitko z razmerjem stranic 2, 2 in plazemskim tokom 2 MA v magnetnem polju 2 T. Trajanje neprekinjenega delovanja - do 30 s.
Posodobitev 2021-24 bo potekal v dveh fazah. V okviru prvega bodo na T-15MD nameščeni trije injektorji hitrih atomov s skupno močjo 6 MW in pet 5 MW žirotronov. Nato bo uveden sistem nižjega hibridnega ogrevanja in vzdrževanja plazemskega toka ter ionsko-ciklotronski ogrevalni sistem z močjo 4 oziroma 6 MW.
Zaradi posodobitve je reaktor postal hibrid. V posebnih predelkih v t.i. odeja je namenjena za namestitev jedrskega goriva - torij -232 se uporablja kot tak. Med delovanjem reaktorja mora gorivo upočasniti visokoenergijski tok nevtronov, ki izvira iz kabla. V tem primeru se torij-232 pretvori v uran-233.
Nastali izotop se lahko uporablja kot gorivo za jedrske elektrarne. V tej vlogi ni slabši od tradicionalnega urana-235, vendar se ugodno primerja s krajšo razpolovno dobo odpadkov. Dodatne prednosti so povezane z dejstvom, da je torija v zemeljski skorji več in je bistveno cenejši od urana.
Teoretično lahko hibridni tokamak uporabimo tudi za preoblikovanje odpadkov velike količine. Uran-238 ali druge sestavine izrabljenega jedrskega goriva je mogoče pretvoriti v druge izotope, vklj. za proizvodnjo novih gorivnih sklopov. Druga možnost uporabe hibridne elektrarne je gradnja elektrarne. V tem primeru mora v odeji krožiti hladilno sredstvo, ki zagotavlja prenos energije v generator.
Tako razvit in izveden videz hibridnega reaktorja omogoča reševanje več težav hkrati. Uporablja se lahko za pridobivanje električne energije, pa tudi za sproščanje jedrskega goriva ali obdelavo odpadkov. Znanstveniki morajo potrditi resničnost takšnega delovanja reaktorja in ugotoviti njegovo dejansko zmogljivost, vklj. gospodarsko.
Cilji in perspektive
Glavne oblikovne rešitve tokamaka in načela njegovega delovanja so dobro preučene in izdelane. To omogoča načrtovanje novih, učinkovitejših reaktorjev ter izvajanje poskusov z namenom doseganja resničnih tehničnih, energetskih in ekonomskih rezultatov. To so naloge, ki jih je mogoče rešiti s pomočjo posodobljene hibridne megainštalacije T-15MD.
Fizični zagon novega reaktorja se je zgodil, vendar bo njegovo polnopravno in celovito obratovanje mogoče šele leta 2024, ko bo izdelava in namestitev novih sistemov končana. To pomeni, da bodo sredi desetletja poskusi, ki bodo zagotovili potrebne informacije. Omogočil bo določitev najbolj donosnih načinov razvoja celotne smeri, ne le v okviru ruske znanosti, ampak tudi v mednarodnem programu ITER.
Tako naši znanstveniki dobijo najsodobnejšo znanstveno opremo in s tem možnost nadaljevanja drznih poskusov s pogledom v prihodnost. Možno je, da se bodo tokrat nove raziskave končale z želenimi rezultati, zaradi katerih bo človeštvo dobilo bistveno nov vir energije, Rusija pa bo znova pokazala največji potencial svoje znanosti.
