Физические основы обезвреживания долгоживущих радиоактивных отходов стр.28

З.2.2.6. Оценка энергетического баланса при использовании (й^)-синтеза для нужд трансмутации

Выше уже отмечалось, что для получения экзотермической (ddt)-реакции синтеза необходимо повысить параметры плазмы по сравнению с параметрами равнокомпонентной ^)-плазмы. В ближайшем будущем вряд ли можно надеяться на осуществление та кого процесса. Однако следует заметить, что для получения источника нейтронов достижение условий зажигания плазмы не является обязательным. Нейтроны можно генерировать и в режиме с подводом энергии извне на ее нагрев.

Для рассмотрения энергетического баланса предположим, что энергия для нагрева плазмы берется частично за счет энергии синтеза, выделяющейся в плазме, а частично от атомного источника.

Как это принято исследователями и разработчиками технологии термоядерного синтеза, мерой, характеризующей соотношение между энергией, получаемой в результате реакции синтеза, и затратами энергии на нагрев плазмы, является величина Q:

реакторах, которые производят энергию для нагрева плазмы; -КПД преобразования тепловой энергии в электрическую; п - эффективность использования подводимой энергии для нагрева плазмы.

Используя уравнение (3.1) и выражение (3.2), получим зависимость отношения поддерживающих делений ^/утс к числу реакций синтеза как функцию Q:

При = 0,3 и = 0,8 это соответствует Q > 4,15. Для сравнения заметим, что в термоядерном реакторе ITER с (dtl-плазмой будет достигнуто Q = 15 (ITER, проект 1998 года).

Если в ядерной системе будет присутствовать нейтронный источник на основе (ddt)-синтеза, то энергия, связанная с функционированием этого источника, может быть определена в соответствии с выражением

а коммерческая энергия, вырабатываемая системой, по формуле

Соотношение между числом делений в системе для коммерческих целей и числом реакций синтеза для генерации нейтронов можно получить из баланса между количеством нейтронов, генерируемых для трансмутации, и потребностью в нейтронах на обезвреживание долгоживущих продуктов деления. Запишем этот баланс в следующем виде:

Здесь слева записано количество нейтронов, необходимое для обезвреживания радионуклидов от делений на коммерческие цели и от делений, поддерживающих ^Л)-реакцию. Справа - генерация нейтронов при ^Л)-синтезе для целей трансмутации, т.е. с учетом воспроизводства трития (Дрщий < 1), паразитного поглощения и безвозвратной утечки нейтронов.

Решив уравнение (3.4) относительно Nк°ми, использовав соотношение (3.3), запишем выражение для структуры энергии, вырабатываемой ядерной системой, с учетом обеспечения процесса трансмутации:

Для получения численной оценки будем предполагать, что средняя энергия (ddt)-реакции синтеза с учетом эндотермической (п,2п)-реакции при размножении нейтронов в бланкете составляет 21 МэВ. В табл. 3.6 для иллюстрации приведено отношение для «предельного» случая, когда термоядерный источник нейтронов основывается на частично катализированном (dd)-синтезе, т.е. при горении (ddt)-плазмы, где сжигаемый тритий образуется только в результате реакций внутри плазмы и при отсутствии его воспроизводства в бланкете.


⇐ вернуться назад | | далее ⇒