راکتورهای هیبرید همجوشی–شکافت: مروری بر اصول فیزیک، طراحی مهندسی و چالش‌های مواد

چکیده

راکتورهای هیبرید همجوشی–شکافت (FFHR) به‌عنوان یکی از امیدوارکننده‌ترین مفاهیم در مسیر توسعه نسل آینده سیستم‌های انرژی هسته‌ای مطرح هستند. در این ساختار، نوترون‌های پرانرژی (۱۴/۱ مگاالکترون‌ولت) حاصل از واکنش همجوشی دوتریوم–تریتیوم، علاوه بر تولید تریتیوم، واکنش‌های شکافت را در بلنکت‌های زیربحرانی شامل اورانیوم-۲۳۸ و توریم-۲۳۲ تحریک می‌کنند. این رویکرد هم‌افزایانه منجر به افزایش بهره‌وری نوترونی، تولید سوخت شکافت‌پذیر درجا و کاهش پسماندهای هسته‌ای بلندعمر می‌شود. در این مقاله، اصول فیزیکی، معماری سیستم، روش‌های مدل‌سازی و چالش‌های مهندسی شامل ناپایداری‌های پلاسما، تخریب مواد تحت تابش شدید نوترونی (بیش از ۵۰ dpa ) و محدودیت‌های چرخه تریتیوم بررسی شده‌اند. نتایج شبیه‌سازی مونت‌کارلو نشان می‌دهد که طراحی‌های بهینه بلنکت مبتنی بر توریم می‌توانند به ضریب تکثیر مؤثر حدود ۹۵/۰ و نسبت تولید تریتیوم بیش از ۱/۱ دست یابند. تحقق عملی این فناوری نیازمند پیشرفت در کنترل پایداری پلاسما، توسعه مواد مقاوم در برابر تشعشع و بهینه‌سازی یکپارچه سیستم است.