俄测试经济安详的混合核反响堆

科技日报驻俄罗斯记者 董映璧

俄罗斯托木斯克理工大学科研人员与其他科学家共同创建并测试了一种奇特的混合反响堆热核组件，该系统结合了差异类型反响堆的优势，并具有安详、经济和体积紧凑的特点。相关研究成果近日颁发在《核工程与技术》杂志上。

托木斯克理工大学科学家解释说，混合反响堆系统（“聚变—裂变”系统）结合了通例裂变反响堆的可靠性以及热核能的经济性和环境安详性。该系统由一个热核中子源和一个重核裂变的活性区（所谓的反响堆再生区）组成。燃料是钍和兵器级钚的混合物。科学家称，钍自己并不是能源，但由它可形成铀233，铀在活性区的积累增加了燃料循环的连续时间。用钍取代通例裂变反响堆中的铀238可以显著减少放射性废料。

研究人员暗示，与基于使用中子吸收器的裂变反响堆差异，混合系统再生区中燃料的状态是由添加来自热核源的中子来调理的。在上述研究项目中，由气动磁陷阱提供处事，个中氘和氚保持在高温等离子体状态。

托木斯克理工大学核燃料循环系副传授谢尔盖·贝登科解释说，在等离子体中，氘和氚离子彼此碰撞，结合成氦核，并释放出高能中子。它们以脉冲方法从真空室达到再生区，支持重核的裂变。混合系统的主要区别在于，核质料并不像传统反响堆那样处于严格的临界状态，而是处于接近临界的状态，这就排除了不受控制的连锁反响的可能性。由于裂变而释放出的能量由氦冷却剂输出，当连接燃气轮机和发电机时，加热到约730摄氏度的氦气不只可以发生电能，并且还可以通过甲烷的蒸汽转换发生氢气。他称，在研究过程中，还确定了热核中子源的最佳参数，以使混合系统的再生区始终保持在受控的近临界状态，并研究了单次热核焚烧脉冲后发生的核裂变波的影响。

据悉，正在开发的混合反响堆体积紧凑，功率约60—100兆瓦，具有在不需从头装卸燃料的条件下可运行8年以上的能力。科学家认为，这将使它便于在偏远地方使用，以获得电能、热能和清洁氢燃料。同时，研究中使用的气动磁陷阱可以使高温等离子体的保持时间比其他现有系统更长。这将有助于更好地研究其内部产生的热核聚变过程以及在硬中子辐照条件下反响堆中各类元素的彼此感化，大大加速热核能的成长。