Технодоктрина - новая молодёжная промышленная политика Технодоктрина, ноябрь 2014 | Seite 111
«Ангара» с электронными пучками, затем протонные
пучки. Всё это теперь закрыто. Пока продолжаются
только работы с лазерным излучением.
Как известно, одной из основных проблем при
создании термоядерных бомб была проблема запирания излучения на время развития реакции. В магнитных ловушках получают не термодинамически
равновесную плазму, а ускоренные тем или иным
способом моноэнергетические пучки частиц наподобие ускорителей частиц с той лишь разницей, что
ИТЭР очень неэффективный ускоритель. Поэтому в
экспериментах на магнитных ловушках наблюдаются
и регистрируются энергии частиц только до 40 кэВ.
Но при этом не получается максвелловского спектра
энергий частиц при такой температуре, хотя допплеровская методика измерений вполне позволяет это
зарегистрировать. Естественно, что при величине кулоновского барьера равной
Екул. ≈ zZ/А1/3 МэВ ≈ 700 кэВ,
где z, Z – количество протонов в реагирующих
ядрах,
А – массовое число трития,
синтез ядер дейтерия и трития невозможен даже
при учёте уменьшения кулоновского потенциала за
счёт дебаевского экранирования, поскольку в токомаках дебаевская длина достигает 10–4м, в то
время как величина кулоновского барьера определяется размером ядра-мишени, т.е. ядра трития (в
нашем случае примерно 1,5 х 10–15м). Отсутствие
максвелловского распределения по энергии в плазме означает отсутствие так называемого «горячего
хвоста распределения», за счёт которого и идёт термоядерная реакция.
2. «Для облегчения возникновения ядерной
детонации полезно применение массивных оболочек, замедляющих разлёт»
Именно это обстоятельство было одной из причин, по которой термоядерное горючее (Li6D) в
термоядерных бомбах окружалось оболочкой, изг отовленной из обеднённого урана, удерживавшей
излучение развивающегося термоядерного взрыва в
течение нескольких сотен наносекунд просто за счёт
инерционности тяжёлого экрана. После этого времени никакие экраны или любые другие устройства
(например, стенки того же ИТЭР) не способны противостоять мощному излучению, источником которого
является термодинамически равновесная плазма в
этих условиях.
В середине 50-х гг. в ядерном оружии нашло
применение и другое устройство, в котором использовалась реакция слияния ядер дейтерия и трития.
Это так называемые «нейтронные источники». Они
в своё время резко увеличили эффективность ядерного оружия и, более того, сделали возможным регулирование мощности ядерного взрыва. Сегодня
область применения этих устройств весьма широка.
Смысл этих устройств в том, что ускоренные до энергий порядка сотен КэВ ядра дейтерия бомбардируют
мишень, содержащую тритий. Далее происходит слияние этих ядер и выделяется энергия около 18 МэВ.
Именно в это направление, насколько мы понимаем,
сегодня руководители термоядерных исследований
и пытаются перевести идеологию магнитных ловушек.
Необходимость развёртывания работ по созданию экологически чистой ядерной энергетике. Основные понятия ЯРТ
Кроме обычных реакторов на тепловых нейтронах
существует схема ADS (Accelerator Driven Systems).
Это ускоритель с энергией ~ 1 ГэВ плюс нейтронопроизводящая ограниченная, как правило, свинцовая мишень плюс подкритическая активная зона с
критичностью kэфф ~ 0,94÷0,98). Она основана на
использовании того же «реакторного» нейтронного
спектра и, по сути, представляют собой гибрид подкритического быстрого реактора и внешнего (электроядерного) источника нейтронов. В этих реакторах топливом являются те же «делящиеся» изотопы
уран-235 и плутоний-239. В делительном нейтронном спектре пороговые минорные актиниды «горят»
малоэффективно, что обусловлено их высоким (~ 1
МэВ) порогом деления. Трансмутация же долгоживущих продуктов деления из состава ОЯТ крайне
плохо замыкается за счёт многошаговых реакций,
которые приводят к появлению новых долгоживущих радиоактивных изотопов. На сегодняшний день
единственной реальной перспективой кардинального решения проблем современной атомной энергетики представляется использование более жёсткого, чем делительный, спектра нейтронов (защищено
Российским патентом). В диапазоне энергий делительного спектра нейтронов работают две основные
неупругие реакции: реакция деления (n, f), которая
отвечает за непрерывную наработку долгоживущих
продуктов деления; и реакция радиационного захвата (n, γ), которая отвечает за непрерывную наработку
актинидов, в частности изотопов плутония. Коэффициент размножения нейтронов в бесконечной среде
из природного урана составляет ~ 0,36.
Еще в 1958 г. было показано, что только в глубоко подкритичной системе можно перейти к спектру нейтронов, определяемому внешним источником
нейтронов, т.е. получить существенно более жесткий,
по сравнению с делительным, спектр. Кроме традиционных реакций (n,f) и (n, γ), дополнительно подключаются многоступенчатые каскадные реакции и
пороговые реакции типа (n, xn). Это позволяет задействовать большой набор конкурирующих между
собой неупругих процессов. Эти процессы обеспечивают, в частности, возможность эффективного «сжигания» пороговых минорных актинидов и радионуклидов. Это, собственно, и есть ЯРТ.
В ЯРТ необходимо испол ьзовать протоны с энергией значительно большей, чем в ADS, поскольку при
малых энергиях протонов значительная доля их энергии теряется на ионизацию вещества мишени. Схема
ЯРТ позволит эффективно напрямую «сжигать» для
производства энергии базовый материал активной
зоны – природный (обеднённый) уран, ОЯТ или торий без использования урана-235. Кроме того, схема
ЯРТ на сегодня является практически единственной
109