Tokamak T-15MD. Novas oportunidades para a ciência russa e mundial

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Tokamak T-15MD. Novas oportunidades para a ciência russa e mundial
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Vídeo: Tokamak T-15MD. Novas oportunidades para a ciência russa e mundial

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Anonim
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O Instituto Kurchatov realizou o lançamento físico de um reator termonuclear híbrido profundamente modernizado T-15MD. A configuração experimental é destinada à pesquisa e desenvolvimento de tecnologias promissoras, que podem ser utilizadas em projetos nacionais e internacionais.

Cerimônia solene

O lançamento da mega-unidade T-15MD, construída no NRC "Instituto Kurchatov", ocorreu no dia 18 de maio. Dada a grande importância deste projeto, o lançamento foi realizado no âmbito de uma cerimónia solene com a participação do Primeiro-Ministro Mikhail Mishustin, o Ministro da Educação e Ciência Valery Falkov e outros funcionários. Os convidados foram encarregados de apertar o botão de início simbólico.

Segundo o primeiro-ministro, o reator T-15MD é uma prova do alto nível tecnológico de nosso país. Seu lançamento foi um grande evento não só para a Rússia, mas para todo o mundo. Além disso, M. Mishustin observou que a criação de uma nova fonte confiável e poderosa de energia contribuirá para o desenvolvimento de muitas indústrias.

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O presidente do Instituto Kurchatov, Mikhail Kovalchuk, disse que a ciência russa é capaz de continuar pesquisando a energia termonuclear. Isso requer a modernização da base de pesquisa e produção. No passado, nosso país era capaz de implementar tais projetos sem assistência estrangeira, produzindo de forma independente todos os produtos e componentes necessários.

A liderança do projeto termonuclear internacional ITER assistiu ao lançamento do T-15MD via link de vídeo. O CEO Bernard Bigot agradeceu ao governo russo pela grande ajuda de nossa unidade ITER. A indústria russa, por sua vez, recebeu gratidão pela alta qualidade das tecnologias implementadas no projeto comum.

Após profunda modernização

A instalação de confinamento magnético de plasma toroidal T-15 foi construída no Instituto Kurchatov no final dos anos 1980. Em sua fabricação, foram utilizados os projetos existentes do reator T-10M. Desde 1988, vários experimentos de confinamento de plasma foram realizados na nova instalação do T-15. Naquela época, a instalação soviética era uma das maiores e mais poderosas do mundo.

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Apesar de todas as dificuldades daquele período, pesquisas regulares foram realizadas até meados dos anos noventa. Em 1996-98. a mega-unidade T-15 passou pela primeira modernização. O projeto do reator foi finalizado e o programa para pesquisas futuras também foi ajustado. Agora a instalação foi planejada para ser usada para testar soluções e ideias propostas para implementação no projeto internacional ITER.

Em 2012, o reator T-15 foi temporariamente desativado em conexão com os planos de uma modernização profunda. Como parte deste projeto, o tokamak deveria receber um novo sistema eletromagnético, uma nova câmara de vácuo, etc. Os maiores requisitos de energia deveriam ser atendidos por um novo sistema de fornecimento de energia. Na verdade, tratava-se de uma reestruturação radical da instalação existente com a substituição de todos os sistemas essenciais.

A principal modernização do reator no âmbito do projeto T-15MD foi concluída no ano passado, após o qual os trabalhos de comissionamento começaram. Recentemente, o processo de atualização foi concluído com sucesso - e um lançamento físico ocorreu. Ao mesmo tempo, o processo de desenvolvimento da base científica e técnica não para. Em abril, soube-se que em 2021-24. o tokamak existente será complementado com novos sistemas para vários fins.

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Essas medidas ajudarão a moldar a aparência final da megainstalação do T-15MD e a obter todos os recursos necessários. O comissionamento completo, permitindo todos os experimentos necessários, ocorrerá em 2024.

Novos princípios

No decorrer da modernização, o reator T-15MD recebeu uma série de novos sistemas, mas sua arquitetura geral e princípios de operação não sofreram mudanças fundamentais. Como antes, o tokamak deve criar e manter um filamento de plasma usando um campo magnético. O reator forma um filamento com uma razão de aspecto de 2, 2 e uma corrente de plasma de 2 MA em um campo magnético de 2 T. Duração da operação contínua - até 30 s.

Modernização 2021-24 acontecerá em duas etapas. Como parte do primeiro, três injetores de átomo rápidos com uma potência total de 6 MW e cinco girotrons de 5 MW serão instalados no T-15MD. Em seguida, será introduzido um sistema de aquecimento híbrido inferior e manutenção da corrente do plasma, bem como um sistema de aquecimento íon-ciclotron com capacidade de 4 e 6 MW, respectivamente.

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Como resultado da modernização, o reator tornou-se híbrido. Em compartimentos especiais no chamado. o cobertor é proposto para colocar combustível nuclear - o tório-232 é usado como ele. Durante a operação do reator, o combustível deve atrasar o fluxo de nêutrons de alta energia que emana da corda. Nesse caso, o tório-232 é transmutado em urânio-233.

O isótopo resultante pode ser usado como combustível para usinas nucleares. Nessa função, ele não é inferior ao urânio-235 tradicional, mas se compara favoravelmente com uma meia-vida mais curta dos resíduos. Vantagens adicionais estão associadas ao fato de que o tório é mais abundante na crosta terrestre e é significativamente mais barato que o urânio.

Em teoria, um tokamak híbrido também pode ser usado para transmutar resíduos de alto nível. O urânio-238 ou outros componentes do combustível nuclear usado podem ser convertidos em outros isótopos, incl. para a produção de novos conjuntos de combustível. Outro caso de uso para uma usina híbrida é construir uma usina de energia. Nesse caso, um refrigerante deve circular na manta, o que garante a transferência de energia para o gerador.

Tokamak T-15MD. Novas oportunidades para a ciência russa e mundial
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Assim, a aparência desenvolvida e implementada do reator híbrido permite resolver vários problemas ao mesmo tempo. Pode ser usado para geração de energia, bem como para a liberação de combustível nuclear ou tratamento de resíduos. Os cientistas devem confirmar a realidade de tal operação do reator, bem como determinar seu desempenho real, incl. econômico.

Metas e perspectivas

As principais soluções de design do tokamak e os princípios de sua operação são bem estudados e elaborados. Isso permite projetar reatores novos e mais eficientes, bem como realizar experimentos com vistas à obtenção de reais resultados técnicos, energéticos e econômicos. Estas são as tarefas que podem ser resolvidas com a ajuda da megainstalação híbrida modernizada T-15MD.

O start-up físico do novo reator já ocorreu, mas sua operação plena e em escala total só será possível em 2024, quando a fabricação e instalação de novos sistemas forem concluídas. Isso significa que em meados da década haverá experimentos que fornecerão as informações necessárias. Isso tornará possível determinar as formas mais lucrativas de desenvolver toda a direção, e não apenas no âmbito da ciência russa, mas também no programa internacional ITER.

Assim, nossos cientistas recebem o que há de mais moderno em equipamentos científicos, e com eles a oportunidade de dar continuidade a experimentos ousados com vistas ao futuro. É bem possível que desta vez novas pesquisas terminem com os resultados desejados, graças aos quais a humanidade receberá uma fonte fundamentalmente nova de energia, e a Rússia mostrará mais uma vez o maior potencial de sua ciência.

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