Цөмийн энергийн комиссын Ажлын алба эрх бүхий тендерт оролцогчдоос [Цацрагийн хамгаалалтын багаж, тоног төхөөрөмж]–ийг нийлүүлэх тендер ирүүлэхийг урьж байна. (2020-05-21 04:00:00)

Өндөр температурын плазмыг гаргаж авах, тогтворжуулах

Өндөр температурын плазмыг гаргаж авах, тогтворжуулах

Халуун цөмийн урвал явагдаж эхлэхүйц тийм температурт хүрэх технологийн боломж бий. Ийм урвал явагддаг төхөөрөмжийг ч аль хэдийн бүтээсэн. Энэ нь халуун цөмийн (устөрөгчийн) бөмбөг юм. Устөрөгчийн бөмбөгт, дейтерий (D) ба тритийн (T) синтезийг хэрэглэсэн байдаг. Энэ нь технологийн хувьд гаргаж авахад хамгийн хялбар халуун цөмийн урвал бөгөөд үр дүнд нь гелийн цөм (4He) болон нейтрон (n) үүсч, энерги ялгарна. Зөвхөн нэг гелийн цөм үүсэхэд ялгарах энерги нь нүүрстөрөгчийн нэг атомыг шатаахад зарцуулах энергиэс сая дахин их байдаг. Бидний хэрэглэж ирсэн уламжлалт түлштэй харьцуулахад халуун цөмийн түлшний АҮК нь ийм л өндөр байна. Гэхдээ устөрөгчийн бөмбөгт "жолоодлогогүй" урвал явагдаж байдаг гэдгийг онцлох хэрэгтэй. Тиймээс эрчим хүчний үйлдвэрлэлд ашиглаж болохгүй. Халуун цөмийн урвалыг "энхийн" зорилгоор ашиглахын тулд зарчмын хувьд цоо шинэ бүтэц зохион байгуулалт бүхий төхөөрөмж шаардлагатай юм.
 
 
Дейтерий, тритий нэгдэж гелий үүсгэх урвал
 
Халуун цөмийн технологийн гол асуудал бол урвал явагдахад шаардлагатай бараг зуун сая градус цельсийн итгэмээргүй өндөр температурыг тэсвэрлэж чадахуйц тийм төхөөрөмжийг бүтээх явдал билээ. Ингэтлээ халсан плазмыг гадаад орчин луу алдалгүйгээр тогтоож барина гэдэг нь цөмийн реактор дотор ураны хуваагдлын гинжин урвалыг эхлүүлэхээс ч адармаатай ажил ажээ. Шийдэлд хүрэх арга замыг бас л "Нар" хэлж өгөв. Наран дээр протуберанц буюу дөл хэмээх үзэгдэл ажиглагддаг байна. Энэ нь нарны титмээс гадаад орчин руу сугаран гараад хэсэг хугацааны туршид нарны соронзон орны үйлчлэлээр тогтоон баригддаг халуун плазмын урсгал юм. Үүнтэй адил зүйлийг бий болгох санаа эрдэмтдэд төржээ. Өөрөөр хэлбэл плазмыг соронзон орноор урхидан тогтоож барьдаг тийм төхөөрөмж бүтээнэ гэсэн үг. Ийм төхөөрөмт, соронзон орон дахь цэнэгт бөөмийн хөдөлгөөний эффектийг  ашиглана. Плазмыг бүрдүүлэгч цэнэгт бөөмсийг соронзон орны шугамын дагуу явуулахад бөөмс спирал траектороор хөдөлж эхэлнэ. Ингэж халуун плазмын урслалыг реакторын хананд хүргэхгүй байлгаж болно.
 
 
Наран дээрх аварга том дөл (NASA-ийн зураг)
 
 
Соронзон урхины ажиллах зарчим:
 
1)Соронзон орон байхгүй үеийн цэнэгт бөөмсийн хөдөлгөөн
 
2) Соронзон орон байгаа үеийн цэнэгт бөөмсийн хөдөлгөөн
 
Тэгэхээр, гол бэрхшээлүүдийн нэг болоод байсан плазмыг хэрхэн тогтоож барих асуудлыг шийдвэрлэх боломжтой юм байна. Үүнээс гадна плазмыг хэрэгтэй температурт хүртэл хэрхэн халаах асуудал бий. Үүнийг хэд хэдэн аргаар гүйцэтгэж болно:
 
ü  Плазм дундуур хэдэн сая амперын гүйдэл гүйлгэх замаар плазмыг халаах. Энэ аргазөвхөн плазмыг анхны удаа халаахад тохирно гэдгийг онцлох хэрэгтэй.
 
ü  Тусгай хурдасгагч төхөөргүүдийн тусламжтайгаар дейтерий болон тритийн атомуудыг хурдасгах. Хурдассан атомууд плазм руу нэвтэрч цөмүүдтэй мөргөлдөхдөө энерги дамжуулна. Үр дүнд нь плазмын температур нэмэгдэнэ.
 
ü  Плазмыг богино долгионоор шарах (богино долгионы зуухтай адил зарчмаар). Богино долгион нь плазмыг халаана. Бас плазм дотор нэмэлт гүйдэл үүсгэнэ. Тэгснээр плазмын температур улам нэмэгдэнэ.
 
Халуун цөмийн урвалыг нэгэнт эхлүүлсний дараа бол плазм өөрөө өөрийгөө халаагаад байх (температураа шаардлагатай түвшинд нь барих) боломжтой юм.Учир нь нэгдэх урвалаар үүссэн өндөр хурдтай гелий дейтерий ба тритийн цөмтэй мөргөлдөхдөө энергиэ тэдэнд өгнө.
 
 
Плазмыг халаах аргууд
 
Хэдийгээр эрдэмтэд өнөөдөр халуун цөмийн физикийн салбарт тодорхой амжилтанд хүрсэн ч плазмын өөрөө өөрийгөө халаах процессыг өрнүүлж чадахгүй л байгаа юм. Мөн реакторын ханыг хийх материалыг сонгоход ч бэрхшээл үүснэ.Учир нь нейтроны болон плазмын хүчтэй урсгалыг тэсвэрлэж чадах тийм материалаар реакторыг угсрах ёстой. Чухам эдгээр асуудал дээр өнөөдөр эрдэмтэн судлаач, зохион бүтээгчдийн анхаарал төвлөрөөд байгаа билээ.
 
Хэрэвзээ хүн төрөлхтөн технологийн энэ бүх бэрхшээл саадыг давж халуун цөмийн реакторыг угсарч ажиллуулж чадлаа гэж бодоход түүнээс гарах бодит үр өгөөж юу байх вэ? Халуун цөмийн урвалаас ялгарах энерги цөмийн хуваагдах урвалын энергиэс их байдаг гэдгийг өмнө дурдсан. Гэвч энэ нь цорын ганц давуу тал биш ажээ.Халуун цөмийн реактор нь цацрагийн аюулгүй байдлын үзүүлэлтээр одоогийн уранаар ажилладаг уламжлалт цөмийн реактороос хол илүү байх юм.
 
 
Яагаад тэр вэ?
 
Нэгдүгээрт, плазмын нягт агаарын нягтаас хэдэн сая дахин бага байдаг. Үүний ачаар,реакторын ажлын орчин дотор ноцтой аваар осолд хүргэхүйц хэмжээний дулаан ба энерги хэзээ ч хуримтлагдахгүй. Хэрэв ямар нэг асуудал үүслээ гэхэд плазм тэр дороо унтрах болно.Мөн энэ шалтгаанаар реактор дотор халуун цөмийн дэлбэрэлт явагдана гэдэг зарчмын хувьд боломжгүй болж байгаа юм.
 
Хоёрдугаарт, цөмийн зэвсгийн түүхий эд болох уран, плутоний гэх мэт цацраг идэвхит материалыг халуун цөмийн реактороос гаргаж авах боломжгүй.
 
Гуравдугаарт, уламжлалт цөмийн реакторын гаргадаг цацраг идэвхит хаягдлыг (цөмийн шаар) тусгай хараа хяналтын дор удаан хугацаагаар хадгалахаас өөр аргагүй байдаг. Халуун цөмийн реактороос ийм удаан хадгалах хаягдал гарахгүй. Мэдээж реакторын хана болон бүтцийн бусад материалууд нь нейтроны хүчтэй шарлагад байнга өртөж байх учраас цацраг идэвхит шинж чанартай болж тодорхой хэмжээний цацраг идэвхит бодис ялгаруулж эхлэх болно.Үүнийг шийдэх нэг арга нь хагас задралын үе багатай элементүүд агуулсан хайлш материалаар реакторыг угсрах явдал. Ингэсэн тохиолдолд цацраг идэвхит шинж чанар харьцангуй богино хугацаанд буурч аюулгүй түвшинд хүрэх болно. Одоо ч гэсэн цөмийн эрчим хүчний үйлдвэрлэлд үүнийг хэрэгжүүлж байгаа. Асуудлыг бүр үндсээр нь шийдэх өөр нэг арга зам бол дейтерий-тритийн түлшний оронд дейтерий-гелий3-ын хольц түлш хэрэглэдэг болох.Энэ тохиолдолд халуун цөмийн урвалаар нейтрон ялгарахгүй болох юм.