Работы по выявлению новых возможностей ядерных реакторов, страница 3

~9 мк/год (при толщине стенок охла­ждающих труб ~1 мм). При изучении воспроиз­водящих тритий и нейтроны материалов при­ступили к испытаниям на совместимость сплава Be—Ti с воспроизводящим нейтроны материа­лом и сталью F82H. При разработке технологии регенерации трития благодаря пористой струк­туре электродов электрохимического водород­ного насоса достигли высокой скорости прони­кания водорода — в три—пять раз превышаю­щей прежнюю. Тем самым реально обозначи­лись перспективы достичь десятикратного увеличения скорости, то есть добиться цели раз­работки. При оценке ядерных характеристик зоны воспроизводства, используя источник тер­моядерных нейтронов, провели испытания мно­гослойной пластинчатой системы, соответст­вующей проекту зоны с твердотельным воспро­изводством и водяным охлаждением (water-cooling solid breeding). Анализ поведения ней­тронов при коэффициенте воспроизводства три­тия в пределах 5% позволил сделать перспек­тивные прогнозы. В рамках разработки конст­рукционных материалов для оценки вязкости при разрушении стали F82H и других особенно­стей ее поведения при облучении приступили к тяжелому облучению (heavy irradiation) — свы­ше 50 dpa. Эксперименты проводятся совместно с американскими коллегами на реакторе HFIR в Ок-Ридже. На Международной установке по об­лучению термоядерных материалов (International Fusionable Material Irradiation Facility — IFMIF) с целью перехода к технической верификации и техническому проектированию при междуна­родной поддержке провели предварительные расчеты ускорителя, литиевого контура и т.д.

На установке JT-60 провели НИОКР по изу­чению плазмы активной зоны для экономически перспективного реактора-прототипа.

JT-60 оказалась первой в мире установкой, на которой были проведены разработки с акцен­том на высокую эффективность эксплуатации. Благодаря регулированию распределения давле­ния плазмы устройством, направляющим пучок нейтральных частиц, большую часть плазмы (75%) удерживали током, который создает сама плазма (рис. 2). Тем самым появилась возмож­ность высокоэффективной (энергосберегающей) эксплуатации с небольшим расходом электро­энергии, и открылась перспектива к снижению издержек производства электроэнергии.

Тороидальное магнитное поле для удержа­ния плазмы токамака в установке JT-60 образу­ется 18-ю электромагнитными катушками. На­пряженность магнитного поля непосредственно под катушками выше, чем между катушками. Эта неравномерность магнитного поля называ­ется тороидальной пульсацией и способствует увеличению потери быстрых ионов, а также по­вышает тепловую нагрузку на антенну высоко­частотного нагрева из-за потерянных ионов и снижения эффективности нагрева. Исходя из результатов экспериментов, проведенных на ус­тановке JET-2M (для разработки и испытаний токамака с высокими характеристиками), за­щитную керамическую плитку в вакуумном ре­зервуаре прямо под катушками заменили на магнитный материал (ферритную сталь) и доби­лись снижения пульсации. Предварительное компьютерное моделирование позволяет спрог­нозировать примерно 30%-е увеличение мощно­сти нагрева плазмы благодаря снижению потерь быстрых нейтронов и уменьшение тепловой нагрузки на высокочастотную антенну.

О JT-60 (прежняя)      • JT-60 (нынешняя)

Другие токамаки: JET (Европейский Союз), DIII-D (США), ASDEX (ФРГ), Tope-Supra (Франция).

Примечание. Доля самопроизводимой электроэнергии, необходимой для непре­рывной эксплуатации реактора ITER с коэффициентом размножения энергии, равным 5, превышает 50%, а доля самопроизводимой электроэнергии, необхо­димой для высокоэффективной эксплуатации термоядерного реактора и реакто­ра ITER, составляет 75%. Максимальное значение времени удержания доли самопроизводимой электроэнергии, необходимой для высокоэффективной эксплуатации, полученное до сего времени в мире на токамаках, составляет 3 с. Согласно последним результатам время удержания улучшено в 2,5 раза и дос­тигло 7,4 с (самый высокий показатель в мире). Кроме того, удалось добиться постоянного уровня распределения тока в плазме.

Рис. 2. Увеличение времени удержания высокого соот­ношения самопроизведенного тока