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俄羅斯托木斯克工業大學,全俄技術物理科學研究所和布拉克核物理研究所的科學家團隊最近發表論文,提出了一種混合反應堆的概念,即利用保持在長磁阱中的高溫等離子體獲得額外的中子的方法。混合反應堆與目前核反應堆的區別在於功率適中,尺寸相對緊湊,操作安全性高且放射性廢物量低。

燃料塊和反應堆堆芯的橫截面

布拉克核物理研究所首席研究員安德烈·阿爾漢尼科夫教授說:"在初始階段,我們使用特殊的等離子槍獲得相對比較冷的等離子體。我們通過注入氘氣來保持一定數量。向該等離子體中注入粒子能量為100 keV的中性束會產生高能氘和氚離子,並保持氘離子和氚離子相互碰撞,形成氦核,從而釋放出高能中子,這些中子可以自由通過真空室的壁,等離子體在真空室的壁上保持磁場,進入核燃料區域後,放慢速度,它們支援重核的裂變,而重核是混合反應堆釋放的主要能源。"

混合核聚變反應堆的主要優點是可以同時利用重核的裂變反應和輕核的合成,它最大程度地減少了單獨應用這些核反應的弊端。而且,這種型別的反應堆對等離子體品質的要求較低,並有可能用釷替代高達95%的易裂變鈾,這確保了核反應的安全性。此外,混合反應堆相對緊湊,具有高功率併產生少量放射性廢物。

託木斯克工業大學自然科學部和同位素分析與技術實驗室負責人伊戈爾·沙馬寧博士說:“混合反應堆由兩個元素組成。主要部分是作為核反應堆活動區的能量產生層。它分散了作為核燃料一部分的核裂變材料。因此,重核的裂變鏈反應第二部分放置在內部,以產生落入產生能量的的中子,在充滿等離子體的內部,發生熱核聚變反應,釋放出中子。發生裂變反應的執行容器處於亞臨界狀態(接近臨界),在恆定功率水平下執行,常規反應堆在控制和安全系統的支援下處於臨界狀態”。

目前,科學家們正在考慮選擇開發基於這種反應堆的實驗臺,該實驗臺將由釷燃料元件和中子源組成。

《等離子體與聚合研究》科學期刊發表了這份報告。

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