Fusion Hybrid With Thorium Blanket: On Its Innovative Potential in Fuel Cycle of Nuclear Reactors

Abstract

Гибридный реактор синтеза-деления с ториевым бланкетом. О его потенциале в топливном цикле ядерных реакторов ВАНТ. Сер. Термоядерный синтез, 2014, т. 37, вып. В настоящее время не прекращаются дискуссии о целесообразности вовлечения тория в топливный цикл ядерной энергетики. В данной статье показано, что топливо на основе 231 Pa-232 U-233 U-Th, которое можно накапливать в гибридном термоядерном реакторе (ГТР) с Th-бланкетом, будучи использовано в легководном ядерном реакторе, открывает возможность достижения глубокого -до 30% тяжёлых атомов (т.а.) и даже сверхглубокого выгорания. Эта возможность обосновывается тем, что такое топливо обладает способностью стабилизации размножающих свойств в процессе глубокого выгорания. Помимо этого, приме-нение такого топлива позволяет повысить защищённость ядерного топливного цикла (ЯТЦ) от неконтролируемого распростра-нения делящихся материалов, так как в топливе, накапливаемом в Th-бланкете, урановая фракция содержит беспрецедентно большую долю изотопа 232 U (в количестве нескольких процентов!), что в замкнутом ЯТЦ в существенной мере будет препятст-вовать переключению делящихся материалов на неэнергетические цели.Ключевые слова: гибридный термоядерный реактор, ториевый бланкет, протактиний-231, уран-232, глубокое выгорание топ-лива, нераспространение, замкнутый топливный цикл ядерных реакторов. FUSION HYBRID WITH THORIUM BLANKET: ON ITS INNOVATIVE POTENTIAL IN FUEL CYCLE OF NUCLEAR REACTORS A.N. Shmelev, G.G. Kulikov, V.А. Kurnaev, G.H. Salahutdinov, E.G. Kulikov, V.А. Аpse National Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute), Moscow, RussiaCurrently there are discussions about appropriateness of involving thorium into fuel cycle of nuclear power. The paper demonstrates the use of 231 Pa-232 U-233 U-Th composition to be produced in thorium blanket of hybrid thermonuclear reactor (HTR) as a fuel material of nuclear power light-water reactors that opens an opportunity to reach high (up to 30% of heavy metals) or even ultra-high fuel burnup. The fuel composition is characterized by the stabilized neutron-multiplying properties in the process of high fuel burn-up. In addition, the fuel composition can upgrade the protection of nuclear fuel cycle against unauthorized proliferation of fissile materials due to the unprecedented large fraction of 232 U (at the level of several percents!) in uranium produced from thorium in the HTR blanket that can substantially complicate a diversion of fissile materials to illegal purposes from peaceful energy utilization.Ключевые слова: hybrid thermonuclear reactor, thorium blanket, protactinium-231, uranium-232, high fuel burn-up, non-proliferation, closed fuel cycle of nuclear reactors. ВВЕДЕНИЕТрадиционно технология управляемого термоядерного синтеза (УТС) рассматривалась и рассматри-вается как источник энергии с практически неисчерпаемыми ресурсами на длительную перспективу. Однако ведущиеся разработки, освоение и введение в строй быстрых реакторов и замыкание ядерного топливного цикла (ЯТЦ) также позволят расширит...