​​Пятничная ТЯ редакторская колонка Хочется чем-то отвлеченно | Научно-Технический·LAB-66·Лабораторный журнал беларуского химика

​​Пятничная ТЯ редакторская колонка

Хочется чем-то отвлеченно технологическим перебить мерзкое послевкусие от "этического кодекса научного работяги". Может про риски термояда?

Среднестатистический cотрудник LABы не любит "урановую энергетику" и грязь долгоживущих изотопов. Но при этом надеется и верит в термояд. Помню, как в прошлом году мы все искренне [радовались] успешному зажиганию цилиндрика в Ливерморской лаборатории и гадали какой же тип ТЯ реакторов первым коммерциализируется. Представим что мы с вами в 2087 году и ТЯ уже вовсю работает, заменил везде АЭС.

Термояд принято считать экологически чистым, хотя справедливости ради не стоит забывать о том что реакций используемых в ТЯ реакторах довольно много, и некоторые из них имеют свойство в процессе работы генерировать мощные потоки нейтронов. Нейтроны облучают металл и генерируют наведенную радиацию (cм. [Centurion 169041]). Напомню, что среднестатистическая Cr-Ni-Mo сталь, при нейтронной активации дает изотопы вроде никель-59 (T½ = 100 тыс. лет), молибден-93 (T½=4 тыс. лет), железо-55 (T½=2,737 года), хром-51 (T½=28 дней). Т.е. тысячи тонн активированных отходов потерявших конструкционную форму металлов будут фонить дольше чем прожил Лето Атрейдес II

Типичная D-T реакция в условиях токамака является автокаталитической (генерируемое тепло, является её же катализатором). Если система пойдёт в разгон, сбросить магнитные поля можно и не успеть. Как в теории может выглядеть такой разгон. По каким-то причинам возникает некий процесс, создающий в плазме мощную акустическую волну. Такие волны через сотни периодов распространения превращаются в ударные (синусоида становится пилой). Ударная волна уже нелинейна, на её пиках наблюдается рост температуры и плотности, а значит и рост вероятности протекания D-T реакции, что вызывает дальнейший автокаталитический рост температуры и плотности. И наконец система разгоняется до взрыва.

В нашем воображаемом ТЯ реакторе с мощностью в ГВт-ы электрической энергии (и х3 ГВт-ы тепловой) за один проход реагирует доля процента топлива. Не задействованное топливо циклически улавливается на диверторе, очищается от продуктов реакции и инжектируется обратно в активную зону. Т.е. в активной зоне топлива достаточно для выделения тепловой энергии мощностью в тысячи раз больше штатной.

Вроде бы, чтобы взрыв как-то воздействовал на реальный мир он должен продавить магнитное поле, т.е. увеличение нагрузки должно произойти быстрее реакции автоматики, что кажется фантастикой. Но при этом магнитное поле обладает достаточной инертностью. Т.е. даже если мгновенно испарить магниты, само наведённое ими поле никуда не денется на протяжении какого-то времени.

Далее в случае D-T реакции 80% энергии уходит в виде нейтронов, причём очень быстрых, близких к скорости света. При нормальной работе энергетического реактора эти нейтроны будут скорее всего улавливаться защитным слоем воды вокруг реактора. Но при взрывном всплеске нейтронного излучения эта стена может внезапно закипеть и выдать на гора полноценный [паровой взрыв]. Кстати, активированная быстрыми нейтронами вода сама по себе сильно радиоактивна, хотя и недолго (десяток секунд).

Второй по мощности канал вывода энергии из зоны термоядерных реакций — тормозное излучение, в основном это рентген с разной энергией. За защитным слоем воды скорее всего будет слой свинца или даже нашего любимого [обедненного урана], т.е. материалов, тяжелые ядра которых способны поглощать высокоэнергетические фотоны. Так вот и свинец, и уран, при активации потоком быстрых нейтронов делятся с выделением энергии и новых нейтронов. Попутно образуя радиоактивные отходы с составом ≈ таковым в классическом ядерном реакторе. И вот эти отходы разметае за секунды на площадь X км² благодаря закипевшей воде абзацем выше.

В итоге что получается? Потенциально получаем аналог "грязной бомбы 1986-го". Мы же условились с вами, что авария на ЧАЭС это самый известный и самый масштабный в истории человечества пример "радиологической бомбы", да?