Шаг к каталитически замкнутой ядерной энергетике

Сергей Столбов
Проведен эксперимент по регистрации селективной сепарации тепловых нейтронов
http://sci-article.ru/stat.php?i=1401523674

http://systemwork.ucoz.ru/_ld/0/13____v7.pdf

Для достижения поставленной цели были разработаны способ и устройство селективной сепарации тепловых нейтронов. В основе способа селективной сепарации тепловых нейтронов лежит использование эффектов отражения нейтронов от поверхности. Устройство, содержащее графитовые эллиптические нейтронные зеркала, было испытано в потоке реакторных тепловых нейтронов.
http://sci-article.ru/stat.php?i=1405007861


Зарегистрированный тонкий поток отселектированных нейтронов был более чем в 10-15 раз больше потока тепловых нейтронов реактора.

Это один из шагов по развитию каталитически замкнутой ядерной энергетики с внутренним топливным циклом и высокой глубиной выгорания топлива
http://sci-article.ru/stat.php?i=1422805510

Основная проблема, стоящая перед атомной энергетикой – ее открытый топливный цикл и хищническая схема работы, когда основная часть добываемого урана – фактически 99.5% идет в отходы в виде отвального, обедненного урана, или в виде отработанного ядерного топлива. Что в условиях существующей динамики ее роста в мире ведет к тому, что к моменту окончания эксплуатации работающих и строящихся  (пусть и модернизированных) реакторов, через 30-40 лет будет уничтожена вся ее собственная сырьевая база и вообще стоит вопрос об обоснованности ее развития в настоящем виде.
Таким образом, эра открытого топливного цикла заканчивается и без разработки нового поколения реакторов - реакторов с замкнутым топливным циклом и максимальной глубиной выгорания топлива дальнейшее развитие ядерной энергетики невозможно.   
При этом ядерная энергетика способна при оптимальном цикле ее работы быть энергетической основой для существования всего человечества в течение столетий.

Основой наших предложений является разработанная нами замедляюще фокусирующая структура (ЗФС или концентратор нейтронов) патент  РФ №1821818 от 31.08.90г. http://systemwork.ucoz.ru/_ld/0/9_M2k.pdf  - устройство позволяющее повысить эффективность управления и полезного использования потоков тепловых нейтронов. В настоящее время идет экспериментальное изучение отдельных его элементов.

В их основу положены процессы отражения нейтронов от поверхности вещества. Физика этих процессов достаточно глубоко изучена еще в семидесятые годы прошлого столетия в работах Ю.Г. Абова, П.А. Крупчицкого и других. Тогда же по предложению В.Ф. Турчина начались испытания суперзеркал на основе чередующихся тонких слоев покрытий нанесенных на эти поверхности. В наше время это динамично развивающаяся область науки и техники, на базе которой уже созданы многометровые нейтронопроводы, устройства поляризации и анализа нейтронных пучков с их энергиями вплоть до сотен кэв, и даже уже запущены в космос гамма- телескопы. При создании предлагаемой нами  ЗФС и реакторов на их основе используются все эти эффекты, хотя и при этом необходимо некоторое увеличение глубины анизотропии структуры устройства.

На базе этого нами предложен реактор с внутренним топливным циклом, способный работать как на природном уране, так на обедненном уране и даже на отработанном ядерном топливе и при этом с высокой глубиной их выгорания в процессе. Реактор способен работать и на тории, запасы которого намного больше запасов урана. Тем самым в результате реализации реактора топливная база ядерной энергетики резко расширится, будет снята проблема переработки и захоронения ядерных отходов и огромные, сейчас бесполезные и фактически ничего не стоящие запасы обедненного урана превратятся  в ценный продукт.   
 Предлагаемый нами реактор с внутренним топливным циклом описан в патенте РФ №2075116  от 30.12.94г. http://www.findpatent.ru/patent/207/2075116.html .
Возможность работы реактора на топливе различного состава и процесс формирования при долговременной работе «стационарных составов» раскрыта нами также в результатах  его моделирования http://systemwork.ucoz.ru/_ld/0/12___.pdf представленных нами для анализа.
Принципиальным отличием, на наш взгляд, является формирование в процессе  работы реактора топливного состава с минимальной критичностью и осуществление процесса регулирования мощности не на запаздывающих нейтронах, а с помощью устройства формирования потока нейтронов. Жесткая управляемость процесса деления резко снижает риск аварий.
Это позволит создать безопасные, высокоэффективные и экологически чистые ядерные энергетические установки.

ЗФС является основой также и для термоядерного реактора синтеза нового поколения (патент РФ №2056649 от 29.10.92г. http://www.findpatent.ru/patent/205/2056649.html

Создание устройства формирования потока тепловых нейтронов высокой плотности открывает путь и к реализации термоядерного реактора с энергоэффективным внутренним прогревом плазмы и каталитическим циклом, который уже реализован в термоядерных бомбах, но может быть реализован и в стационарных устройствах.