|
При термоядерном синтезе (D + T * 4Не + л) выделяющаяся энергия распределяется между продуктами реакции обратно пропорционально их массе. На нейтрон приходится около 14 МэВ, что значительно выше пороговой энергии, при которой происходит деление сырьевого изотопа урана U. Это обстоятельство можно использовать для дополнительного получения энергии и топлива, окружив DTплазму оболочкой из обедненного или естественного урана — бланкетом (от английского blanket — одеяло). Такие реакторы называют гибридными, или гибридерами9. Как показывают теоретические оценки и прямые эксперименты, в толстом бланкете из сильно обедненного урана на каждый быстрый термоядерный нейтрон происходит примерно 5 = 1 деление и рождаются четыре нейтрона с энергией ниже порога деления. Поскольку энергия деления (Hf = 200 МэВ) много больше энергии синтеза (Es = 17,6 МэВ), в бланкете происходит усиление мощности синтеза в £/5/ Es = = 11 раз. Кроме того, если предположить, что только 15 % замедляющихся нейтронов поглотятся в конструкционных материалах, то остальные 85% могут дать еще 3,4 ядра 2 39Ри на каждое деление: один нейтрон идет на производство трития из лития, а остальные на получение плутония. Поскольку вторичных нейтронов в такой системе больше (четыре вместо трех) и нет необходимости тратить их на поддержание цепной реакции, значение £ для гибридера, равное 2,4, в несколько раз выше, чем для бридера (| < 0,5). Таким образом, при одинаковой тепловой мощности (т.е. при одинаковом числе делений в секунду) гибридер может производить в несколько раз больше плутония, чем бридер.
Благодаря высокому значению % гибридер сможет обеспечить топливом сразу несколько обычных реакторов на тепловых нейтронах. Размножение нейтронов и производство топлива в этих реакторах дают дополнительно на каждое загруженное ядро плутония ф = 1,6 делений. В результате один гибридер может питать топливом четыре (£ф =4) реактора на тепловых нейтронах равной мощности. Подобный симбиоз (гибридер + четыре реактора на тепловых нейтронах) позволяет усилить исходную энергию синтеза в Ks = (1 + Ef8/Es = 50 раз. Правда, при конструировании реальных систем 5 и соответственно Ks могут оказаться несколько меньше за счет конечных размеров установок и более интенсивного замедления нейтронов.
Объединение гибридера с реакторами на тепловых нейтронах в единую систему улучшает его экономические показатели. Если затраты на производство электроэнергии для гибридера будут даже вдвое выше, чем для реактора на тепловых нейтронах, рост ее себестоимости для всей системы составит лишь 20%, поскольку избыточные затраты разделятся между всеми пятью реакторами.
С экономической точки зрения энергия, которую производит гибридер, важнее эквивалентного ей по энергозапасу топлива. Для их сравнения общий запас энергии этого топлива еще надо умножить на небольшую долю топливных затрат в цене электроэнергии обычных АЭС. Оказывается, что стоимости энергии и топлива, которые производит гибридер, примерно равны. Поэтому капитальные затраты на его сооружение могут быть вдвое выше, чем в случае, если бы он производил только энергию или только топливо. В будущем цены на расщепляющиеся материалы должны вырасти, производить топливо станет еще выгодней.
|
