Des scientifiques russes ont proposé un concept de réacteur hybride au thorium qui obtient des neutrons supplémentaires en utilisant un plasma à haute température maintenu dans un long piège magnétique. Ce projet a été appliqué en étroite collaboration entre l'Université polytechnique de Tomsk, Institut panrusse de recherche scientifique en physique technique (VNIITF), et l'Institut Budker de Physique Nucléaire de SB RAS. Le réacteur hybride au thorium proposé se distingue des réacteurs nucléaires actuels par une puissance modérée, taille relativement compacte, haute sécurité de fonctionnement, et un faible niveau de déchets radioactifs.

« Au stade initial, nous obtenons un plasma relativement froid en utilisant des canons à plasma spéciaux. Nous retenons la quantité par injection de gaz deutérium. Les faisceaux neutres injectés avec une énergie de particules de 100 keV dans ce plasma génèrent les ions deutérium et tritium à haute énergie et maintiennent la température requise. En collision les uns avec les autres, les ions deutérium et tritium sont combinés dans un noyau d'hélium de sorte que des neutrons de haute énergie sont libérés. Ces neutrons peuvent traverser librement les parois de la chambre à vide, où le plasma est maintenu par un champ magnétique, et entrer dans la zone avec du combustible nucléaire. Après avoir ralenti, ils favorisent la fission des noyaux lourds, qui sert de principale source d'énergie libérée dans le réacteur hybride, " dit le professeur Andrei Arzhannikov, un chercheur en chef de l'Institut Budker de physique nucléaire de SB RAS.

Le principal avantage d'un réacteur de fusion nucléaire hybride est l'utilisation simultanée de la réaction de fission de noyaux lourds et de synthèse de noyaux légers. Il minimise les inconvénients d'appliquer ces réactions nucléaires séparément.

Aussi, ce type de réacteur est moins exigeant en qualité de plasma et permet de remplacer jusqu'à 95 % de l'uranium fissile par du thorium, qui assure l'impossibilité d'une réaction nucléaire incontrôlable. De plus, les réacteurs hybrides sont relativement compacts, avoir une puissance élevée, et produire une petite quantité de déchets radioactifs.

"Le réacteur hybride se compose de deux éléments. La partie principale est la couverture génératrice d'énergie en tant que zone active d'un réacteur nucléaire. Il distribue des matières fissiles nucléaires qui font partie du combustible nucléaire. De ce fait, une réaction de fission en chaîne des noyaux lourds est possible. La deuxième partie est placée à l'intérieur de la couverture pour générer des neutrons qui tombent dans la couverture génératrice d'énergie. Les réactions de fusion thermonucléaire sont générées à l'intérieur de cette partie remplie de plasma de deterium, libérer les neutrons. Une caractéristique du réacteur hybride est que la couverture de fonctionnement, où se produisent les réactions de fission, est dans l'état sous-critique (quasi-critique). Fonctionnant à puissance constante, un réacteur conventionnel est dans un état critique, appuyé par un système de contrôle et de sécurité, " dit Igor Chamanine, le chef de la Division des sciences naturelles du TPU et du Laboratoire d'analyse et de technologie des isotopes du TPU.

Selon le Dr Shamanin, la couverture était basée sur un concept de réacteur polyvalent à haute température et basse puissance refroidi au gaz alimenté au thorium. Ce concept a été développé à l'Université polytechnique de Tomsk et est maintenant largement représenté dans diverses publications scientifiques.

Actuellement, les participants au projet réfléchissent à la possibilité de développer un stand expérimental basé sur le réacteur TPU, composé d'un assemblage combustible au thorium et d'une source de neutrons.

Les résultats d'études récentes sur ce projet sont publiés dans la revue Recherche sur le plasma et la fusion .