О физических условиях для возникновения управляемой цепной реакции синтеза с участием нейтронов в термоядерных установках с магнитным удержанием плазмы
При работе ядерных реакторов протекает цепная реакция деления (ЦРД) тяжелых ядер. В термоядерных установках с магнитным удержанием (БТ)-плазмы в результате реакции синтеза наряду с выделением энергии рождаются нейтроны. В силу чрезвычайно низкой концентрации ионов в плазме по сравнению с концентрацией атомных ядер в бланке-те баланс расхода нейтронов в установке практически полностью определяется физическими свойствами бланкета. Цель работы заключается в выявлении физических условий, когда поглощение нейтронов в плазме и в бланкете окажется сопоставимым. Такие условия могут возникнуть, во-первых, если в плазме в качестве компонента содержится нуклид с большим сечением поглощения нейтронов (например, 3He, 6Li и 10B), во-вторых, если в бланкете одновременно применяются материалы с рекордно низким сечением захвата нейтронов (например, 208Pb, тяжелая вода, графит). Таким образом, в термоядерной установке тоже может возникнуть управляемая цепная реакция синтеза с участием нейтронов (ЦРСн). При выполнении работы использовалась концепция малонейтронного (Б- 3Не)-цикла. Для обоснования идеи предлагается применять установки (БТ- 3Не)-топливного цикла со слабо поглощающим нейтроны бланкетом. Получены следующие результаты. 1. В отличие от малонейтронного (Б- 3Не)-топливного цикла предлагаемый (БТ- 3Не)-топливный цикл привлекает своей противоположностью по потенциальной возможности производства нейтронов, т.е. тем, что в нем могут генерироваться нейтроны, которые к тому же размножаются в ЦРСн. 2. Воспроизводство трития в результате п( 3Не,Т) 1Н-реакции перемещается из бланкета (как это обычно рассматривается) в объем плазмы. Тритий будет воспроизводиться в плазме, где и должен расходоваться, что улучшит его использование. 3. Обеспечивается дополнительный нагрев плазмы в результате поглощения нейтронов в плазме. Термоядерный источник нейтронов считается самым «богатым» - в нем генерации нейтронов сопутствуют относительно маломасштабные энергетические процессы. Рассматриваемая термоядерная установка со слабопоглощающим нейтроны бланкетом позволяет создать в бланкете высокую плотность потока нейтронов. Общий вывод: такие термоядерные установки можно будет использовать для быстрой трансмутации долгоживущих продуктов деления с малым сечением поглощения нейтронов и, возможно, даже без их предварительного изотопного разделения.