El Instituto Kurchatov realizó el lanzamiento físico de un reactor termonuclear híbrido T-15MD profundamente modernizado. La configuración experimental está destinada a la investigación y el desarrollo de tecnologías prometedoras, que luego se pueden utilizar en proyectos nacionales e internacionales.
Ceremonia solemne
El lanzamiento de la megaunidad T-15MD, construida en el NRC "Instituto Kurchatov", tuvo lugar el 18 de mayo. En vista de la gran importancia de este proyecto, el lanzamiento se llevó a cabo como parte de una ceremonia solemne con la participación del primer ministro Mikhail Mishustin, el ministro de Educación y Ciencia Valery Falkov y otros funcionarios. A los invitados se les encomendó presionar el botón de inicio simbólico.
Según el primer ministro, el reactor T-15MD es una prueba del alto nivel tecnológico de nuestro país. Su lanzamiento fue un gran evento no solo para Rusia, sino para todo el mundo. También M. Mishustin señaló que la creación de una nueva fuente de energía confiable y poderosa contribuirá al mayor desarrollo de muchas industrias.
El presidente del Instituto Kurchatov, Mikhail Kovalchuk, dijo que la ciencia rusa es capaz de seguir investigando la energía termonuclear. Esto requiere la modernización de la base de investigación y producción. En el pasado, nuestro país pudo implementar tales proyectos sin asistencia extranjera, produciendo de forma independiente todos los productos y componentes necesarios.
Los líderes del proyecto termonuclear internacional ITER vieron el lanzamiento del T-15MD a través de un enlace de video. El director ejecutivo Bernard Bigot agradeció al gobierno ruso la gran ayuda de nuestra unidad ITER. La industria rusa, a su vez, recibió agradecimiento por la alta calidad de las tecnologías implementadas en el proyecto común.
Después de una profunda modernización
La instalación de confinamiento magnético de plasma toroidal T-15 se construyó en el Instituto Kurchatov a fines de la década de 1980. En su fabricación se utilizaron los diseños existentes del reactor T-10M. Desde 1988, se han llevado a cabo varios experimentos de confinamiento de plasma en la nueva instalación T-15. En ese momento, la instalación soviética era una de las más grandes y poderosas del mundo.
A pesar de todas las dificultades de ese período, se realizaron investigaciones periódicas hasta mediados de los noventa. En 1996-98. la megaunidad T-15 ha sido objeto de la primera modernización. Se finalizó el diseño del reactor y también se ajustó el programa de investigaciones futuras. Ahora la instalación estaba prevista para ser utilizada para probar soluciones e ideas propuestas para su implementación en el proyecto internacional ITER.
En 2012, el reactor T-15 se desmanteló temporalmente en relación con los planes para una profunda modernización. Como parte de este proyecto, se suponía que el tokamak recibiría un nuevo sistema electromagnético, una nueva cámara de vacío, etc. El aumento de las necesidades de energía debía satisfacerse con un nuevo sistema de suministro de energía. De hecho, se trataba de una reestructuración radical de la instalación existente con la sustitución de todos los sistemas clave.
La principal modernización del reactor en el marco del proyecto T-15MD se completó el año pasado, después de lo cual comenzaron los trabajos de puesta en servicio. Recientemente, el proceso de actualización se completó con éxito y se llevó a cabo un lanzamiento físico. Al mismo tiempo, el proceso de desarrollo de la base científica y técnica no se detiene. En abril se supo que en 2021-24. el tokamak existente se complementará con nuevos sistemas para diversos fines.
Estas medidas ayudarán a dar forma al aspecto final de la megainstalación T-15MD y a obtener todas las capacidades necesarias. La puesta en servicio completa, que permitirá todos los experimentos necesarios, tendrá lugar en 2024.
Nuevos principios
En el curso de la modernización, el reactor T-15MD recibió varios sistemas nuevos, pero su arquitectura general y principios operativos no sufrieron cambios fundamentales. Como antes, el tokamak debe crear y mantener un filamento de plasma utilizando un campo magnético. El reactor forma un filamento con una relación de aspecto de 2, 2 y una corriente de plasma de 2 MA en un campo magnético de 2 T. Duración de funcionamiento continuo: hasta 30 s.
Modernización 2021-24 se llevará a cabo en dos etapas. Como parte del primero, se instalarán en el T-15MD tres inyectores de átomo rápido con una potencia total de 6 MW y cinco gyrotrones de 5 MW. A continuación, se introducirá un sistema de calentamiento híbrido inferior y mantenimiento de la corriente de plasma, así como un sistema de calentamiento ion-ciclotrón con una capacidad de 4 y 6 MW, respectivamente.
Como resultado de la modernización, el reactor se volvió híbrido. En compartimentos especiales en el llamado. se propone la manta para colocar combustible nuclear - se utiliza torio-232 como tal. Durante el funcionamiento del reactor, el combustible debe retrasar el flujo de neutrones de alta energía que emana del cordón. En este caso, el torio-232 se transmuta en uranio-233.
El isótopo resultante se puede utilizar como combustible para centrales nucleares. En esta función, no es inferior al uranio-235 tradicional, pero se compara favorablemente con una vida media más corta de los desechos. Las ventajas adicionales están asociadas con el hecho de que el torio es más abundante en la corteza terrestre y es significativamente más barato que el uranio.
En teoría, un tokamak híbrido también se puede utilizar para transmutar desechos de alto nivel. El uranio-238 u otros componentes del combustible nuclear gastado pueden convertirse en otros isótopos, incl. para la producción de nuevos conjuntos combustibles. Otro caso de uso para una planta híbrida es construir una planta de energía. En este caso, debe circular un refrigerante en la manta, lo que asegura la transferencia de energía al generador.
Así, la apariencia desarrollada e implementada del reactor híbrido permite resolver varios problemas a la vez. Puede utilizarse para la generación de energía, así como para la liberación de combustible nuclear o el tratamiento de residuos. Los científicos deben confirmar la realidad de tal operación del reactor, así como determinar su rendimiento real, incl. económico.
Objetivos y perspectivas
Las principales soluciones de diseño del tokamak y los principios de su funcionamiento están bien estudiados y elaborados. Esto permite diseñar nuevos reactores más eficientes, así como realizar experimentos con miras a obtener resultados técnicos, energéticos y económicos reales. Estas son las tareas que se pueden resolver con la ayuda de la megainstalación híbrida modernizada T-15MD.
La puesta en marcha física del nuevo reactor ha tenido lugar, pero su funcionamiento completo y a gran escala será posible solo en 2024, cuando se complete la fabricación e instalación de nuevos sistemas. Esto significa que a mediados de la década habrá experimentos que proporcionarán la información necesaria. Permitirá determinar las formas más rentables de desarrollar toda la dirección, y no solo en el marco de la ciencia rusa, sino también en el programa internacional ITER.
Así, nuestros científicos reciben el equipo científico más moderno y con él la oportunidad de continuar experimentos audaces con miras al futuro. Es muy posible que esta vez una nueva investigación termine con los resultados deseados, gracias a los cuales la humanidad recibirá una fuente de energía fundamentalmente nueva, y Rusia mostrará una vez más el mayor potencial de su ciencia.
