В научном институте Росатома создали импульсный ускоритель плазмы для будущей исследовательской ядерной установки
Специалисты Троицкого института инновационных и термоядерных исследований (АО «ГНЦ РФ ТРИНИТИ», входит в научный дивизион Госкорпорации «Росатом» – АО «Наука и инновации») создали новый мощный импульсный ускоритель плазмы, конденсаторный накопитель для его питания с запасаемой энергией 2,2 мегаджоуля, а также комплекс плазменной диагностики. Эти устройства станут основой для компактного интенсивного источника нейтронов, предназначенного для испытаний элементов термоядерных реакторов. Его создание планируется завершить в Троицке к 2024 году.
Работа ведется в рамках федерального проекта «Разработка технологий управляемого термоядерного синтеза и инновационных плазменных технологий», включенного в комплексную программу «Развитие техники, технологий и научных исследований в области использования атомной энергии в Российской Федерации на период до 2024 года» (КП РТТН).
В 2022 – 2023 годах планируется провести эксперименты по встречному столкновению высокоскоростных потоков плазмы дейтерия, генерируемых новыми ускорителями. В частности, будут исследованы механизмы взаимодействия плазменных потоков и характеристики нейтронного излучения реакции DD-синтеза. Это позволит уточнить параметры плазменных потоков, необходимые для достижения заданных значений нейтронного выхода.
«В настоящее время, когда научный прогресс определяется, в основном, разработкой и освоением наукоемких технологий, мы работаем над созданием мощных импульсных нейтронных источников и применением их для исследования воздействия интенсивных потоков нейтронов реакции синтеза тяжелых и сверхтяжелых изотопов водорода (дейтерия и трития) на конденсированные вещества, включая конструкционные материалы перспективных атомных энергетических установок. Результаты планируемых исследований в перспективе позволят оценить стойкость материалов будущего термоядерного или гибридного реактора к воздействию 14 МэВ-ных нейтронов», – рассказал Анатолий Житлухин, директор отделения магнитных и оптических исследований ГНЦ РФ ТРИНИТИ.
Такие установки нового поколения на базе импульсных плазменных ускорителей наряду с токамаками могут рассматриваться как один из вариантов внешнего нейтронного источника для гибридного термоядерного реактора, особенно на начальной стадии разработки его компонентов. Высокая энергетическая эффективность, компактность и относительно низкая стоимость по сравнению с ядерными реакторами делают их также конкурентоспособными при производстве ряда изотопов для ядерной медицины, особенно короткоживущих.
Для справки:
Разрабатываемый источник на базе столкновения сгустков дейтериевой плазмы должен обеспечить получение нейтронного выхода реакции синтеза 1013 нейтронов за импульс в 2023 году. При условии завершения реконструкции энергетической базы питания плазменных ускорителей в 2023 году, к концу 2024 года нейтронный выход планируется увеличить до 1014 нейтронов за импульс.
Нейтроны – это нейтральные частицы, способные гораздо глубже проникать в материалы, чем пучки ионов или рентгеновские лучи. Одним из применений такого проникновения является трехмерное отображение напряжений, возникающих глубоко внутри достаточно крупных инженерно-технических объектов, например таких, как блоки двигателя. В силу своих свойств нейтроны широко используются для зондирования материалов (источник: https://www.iaea.org/ru/temy/yadernaya-nauka).