21 марта 2022

Троицкий ТРИНИТИ создал новый мощный импульсный ускоритель плазмы для будущей исследовательской ядерной установки

Специалисты Троицкого института инновационных и термоядерных исследований (АО «ГНЦ РФ ТРИНИТИ», входит в научный дивизион Госкорпорации «Росатом» – АО «Наука и инновации») создали новый мощный импульсный ускоритель плазмы, конденсаторный накопитель для его питания с запасаемой энергией 2,2 мегаджоуля, а также комплекс плазменной диагностики. Эти устройства станут основой для компактного интенсивного источника нейтронов, предназначенного для испытаний элементов термоядерных реакторов. Его создание планируется завершить в Троицке к 2024 году.

Работа ведется в рамках федерального проекта «Разработка технологий управляемого термоядерного синтеза и инновационных плазменных технологий», включенного в комплексную программу «Развитие техники, технологий и научных исследований в области использования атомной энергии в Российской Федерации на период до 2024 года» (КП РТТН).

В 2022–2023 годах планируется провести эксперименты по встречному столкновению высокоскоростных потоков плазмы дейтерия, генерируемых новыми ускорителями. В частности, будут исследованы механизмы взаимодействия плазменных потоков и характеристики нейтронного излучения реакции DD-синтеза. Это позволит уточнить параметры плазменных потоков, необходимые для достижения заданных значений нейтронного выхода.

«В настоящее время, когда научный прогресс определяется, в основном, разработкой и освоением наукоемких технологий, мы работаем над созданием мощных импульсных нейтронных источников и применением их для исследования воздействия интенсивных потоков нейтронов реакции синтеза тяжелых и сверхтяжелых изотопов водорода (дейтерия и трития) на конденсированные вещества, включая конструкционные материалы перспективных атомных энергетических установок. Результаты планируемых исследований в перспективе позволят оценить стойкость материалов будущего термоядерного или гибридного реактора к воздействию 14 МэВ-ных нейтронов», – рассказал Анатолий Житлухин, директор отделения магнитных и оптических исследований ГНЦ РФ ТРИНИТИ.

Такие установки нового поколения на базе импульсных плазменных ускорителей наряду с токамаками могут рассматриваться как один из вариантов внешнего нейтронного источника для гибридного термоядерного реактора, особенно на начальной стадии разработки его компонентов. Высокая энергетическая эффективность, компактность и относительно низкая стоимость по сравнению с ядерными реакторами делают их также конкурентоспособными при производстве ряда изотопов для ядерной медицины, особенно короткоживущих.

Разрабатываемый источник на базе столкновения сгустков дейтериевой плазмы должен обеспечить получение нейтронного выхода реакции синтеза 1013 нейтронов за импульс в 2023 году. При условии завершения реконструкции энергетической базы питания плазменных ускорителей в 2023 году, к концу 2024 года нейтронный выход планируется увеличить до 1014 нейтронов за импульс. 
Нейтроны – это нейтральные частицы, способные гораздо глубже проникать в материалы, чем пучки ионов или рентгеновские лучи. Одним из применений такого проникновения является трехмерное отображение напряжений, возникающих глубоко внутри достаточно крупных инженерно-технических объектов, например таких, как блоки двигателя. В силу своих свойств нейтроны широко используются для зондирования материалов.