Окончательный вариант конструкции реактора ядерного синтеза ITER получает одобрение

Инженеры, занимающиеся разработкой конструкции самого большого на сегодняшний день реактора ядерного синтеза ITER, закончили работу над проектом одной из самых важных и технически сложных систем реактора, "одеяла" покрытия внутренней полости активной зоны. Напомним нашим читателям, что конечной целью проекта ITER является строительство на юге Франции первого в мире экспериментального энергетического реактора ядерного синтеза, который производит во много раз больше энергии, чем потребляет. В случае успеха реализации проекта, разработанные технологии дают людям в руки практически неисчерпаемый источник энергии, который не производит углекислый газ и опасных радиоактивных отходов, требующих захоронения.

Общая структура реактора ITER разработана уже достаточно давно. Активная зона реактора имеет вид тороида и представляет собой классический токамак, мощностью 500 МВт. Основной проблемой, которую удалось решить инженерам, разработавшим конструкцию внутреннего "одеяла", является проблема отбора огромного количества энергии, выделяемой реакцией ядерного синтеза, проходящей в плазме, разогретой до температуры в 150 миллионов градусов Цельсия.

Завершение разработки конструкции "одеяла" позволит проекту ITER в целом перейти к главному этапу строительства самого реактора. Первые строительные работы на новом реакторе могут начаться уже в этом году, а завершение строительства, которое венчается окончательной сборкой "одеяла", намечено на май 2021 года.

Реактор ITER в своей работе повторит все процессы, которые вырабатывают энергию на Солнце. Два изотопа водорода, дейтерий и тритий, нагреваются до сверхвысоких температур, превращаясь в высокотемпературную плазму. Затем на плазменный шнур, находящийся в центре активной зоны реактора, воздействуют сильнейшим магнитным полем, заставляя этот шнур сжиматься. Ядра двух изотопов водорода сталкиваются и соединяются в ядро более тяжелого элемента, испуская при этом нейтрон, движущийся с огромной скоростью, который передает выделившуюся энергию в виде своей кинетической энергии, которую без труда можно преобразовать в тепло.

Одеяло активной зоны - это то, что захватит нейтроны и их энергию. Конструкция одеяла будет состоять из 440 четырехтонных модулей полностью покрывающих внутреннюю поверхность активной зоны, площадью 600 квадратных метров. Первый слой покрытия будет состоять из бериллиевых плит, внутри которых изготовлены каналы водяной системы охлаждения. Бериллий и вода замедлят нейтроны, отняв их энергию, которая превратится в тепло, а после этого нейтроны будут поглощены стальной ограждающей оболочкой.

Внешний бериллиевый слой не будет цельным, он будет состоять из множества "пальцев", закрепленных на общем основании, через которое будет течь вода системы охлаждения. Тепло от этих пальцев будет через ребра теплообменника передаваться воде, которая превратится в пар, нагретый до 150 градусов. Модульная конструкция внешней оболочки позволит в случае необходимости производить замену отдельных "пальцев, а не всего сложного и дорогостоящего модуля "одеяла" целиком.

Предыдущие проекты "одеяла" реактора ITER имели по два специальных конструкционных элемента, предназначенных для ограничения плазмы. Такой подход, по мнению инженеров, не мог обеспечить требующейся гибкости управления плазменным шнуром. Поэтому в новой конструкции "одеяла" вся его поверхность будет выступать в роли физического ограничителя плазмы.

Помимо всего прочего, конструкция "одеяла" должна выдержать высокий поток мощности, равный 50 МВт на квадратный метр, воздействие сил, возникающих из-за сильных магнитных полей и массу других неблагоприятных воздействий на элементы его модулей.