l

292 9. Materiały odporne na promieniowanie

zmniejszenie prawdopodobieństwa awarii reaktorów jądrowych. Jednym z takich nowszych rozwiązań jest reaktor PIUS (Process Inherent Ulti-mately Safe), działający zgodnie z zasadą całkowitej wewnętrznej samo-regulacji bezpieczeństwa.

W reaktorze tym istota wewnętrznego zabezpieczenia i różnica w stosunku do tradycyjnego reaktora, zawierają się w zanurzeniu jego rdzenia i pętli pierwotnego obiegu chłodzenia w wodzie wzbogaconej w bor. Tak oto pojawił się nowy materiał dla energetyki atomowej - bor.

A po co ta borowana woda ? Otóż kiedy niebezpiecznie zacznie spadać ciśnienie w obiegu chłodzenia, będąca w tym momencie pod wyższym ciśnieniem woda bogata w bor, zalewa przez zawory bezpieczeństwa rdzeń uranowy reaktora i powstrzymuje reakcję rozszczepiania jąder. Bor hamuje bowiem tę reakcję - „zatruwa” ją.

9.4. Reaktor fuzji - Tokamak

Koncepcja reaktora Tokamak (rys. 9.14) oparta jest nie na rozszczepianiu jąder, jak to jest w klasyce atomowej, lecz na ich łączeniu (syntezie, fozji). Mamy tu więc do czynienia z próbą odtworzenia w warunkach ziemskich reakcji termojądrowej, która jest źródłem energii Słońca.

Do takiej syntezy jądrowej, dającej jądra helu (2 protony + 2 neutrony), najodpowiedniejsze są izotopy wodoru: deuter (1 proton + 1 neutron) i tryt (1 proton + 2 neutrony).

Produktami termojądrowej reakcji fuzji są więc prędkie jądra helu i pojedyncze neutrony. Aby jednak mogła ona zaistnieć, konieczne jest stworzenie warunków pozbawiających atomy elektronów i pokonujących siły odpychania jąder atomowych.

W reaktorach Tokamak reakcję tę realizuje się wytwarzając plazmę deuterowo - trytową o temperaturze 10⁸ ^ 10⁹ °C, zamkniętą w toroidal-nym kanale otoczonym płaszczem z litu do pozyskiwania trytu. Z tym jednak, że żaden materiał nie wytrzyma takiej temperatury, a już na pewno nie lit topiący cię w temperaturze 180 °C. Taką rozgrzaną do 100 min °C plazmę można utrzymać z dala od płaszcza kanału jedynie nadzwyczaj silnym polem magnetycznym. To zaś jest możliwe do wytworzenia wyłącznie za pomocą kriogenicznych układów nadprzewodzących (rozdz. 13).

9.4. Reaktor fuzji - Tokamak

wlot

paliwa

wlot

plazmy

odprowadzenie

paliwa

Rys. 9.14. Schemat reaktora Tokamak: 1 - płaszcz z litu, 2 - plazma, 3 - elektromagnes)' nadprzewodnikowe

plazmy

odprowadzenie

Mamy zatem kolejne materiały dla energetyki, tym razem termojądrowej: deuter, lit i wytwarzany z niego tryt, materiały do pracy w warunkach kriogenicznych koniecznych do wytworzenia stanu nadprzewodnictwa, no i same materiały nadprzewodzące. A przy zapłonie mieszanki deuterowo - trytowej można używać aerożeli (rozdz. 12).

Reaktory fuzji typu Tokamak są najbardziej perspektywicznymi reaktorami termojądrowymi. Intensywne prace nad opanowaniem procesu i doskonaleniem tych niewyczerpanych źródeł energii prowadzone są w ramach specjalnych programów największych potęg naukowych i gospodarczych świata. Przykładem jest angielski program EUROATOM, instalacje TORĘ SUPRA (Francja), T- 14 (Rosja), MFTF-B (USA), japoński FER (Fusion Energing Reactor).