БПЛА с ядерным двигателем

Татарин> Разгон на мгновенных невозможно контролировать механикой.
Почему не возможно? И при аварии даже само-собой получилось без всякого управления:

В сборке после кратковременного всплеска мощности на мгновенных нейтронах с энерговыделением -0,12 МДж (4 X 10¹⁵ делений) произошел импульс делений на запаздывающих нейтронах длительностью 3–5 мин с энерговыделением 5,7 МДж (2 X 10¹⁷ делений). За этим импульсом последовали быстро затухающие осцилляции мощности с периодом -40 мин. Через несколько часов мощность сборки и температура активной зоны и отражателя вышли на асимптотические равновесные уровни. Максимальная температура урана достигала, по оценкам, 865 °C.

 

Если получается само-собой, то почему невозможно спроектировать соответствующую конструкцию с заданной мощностью?

A.s.> Одна поправка в схему выше. ТРД тут ДВУХКОНТУРНЫЙ.
Зачем? У вас запаса атомной энергии до х-я и больше. Простейший одновальный ТРД с насосом теплоносителя на том же валу. Разовый пуск пиротехническим стартером.
На АПЛ реактор должен десятилетия работать. Здесь - десятки часов. Чего тут экономить усложняя конструкцию?

S.I.> На АПЛ реактор должен десятилетия работать. Здесь - десятки часов. Чего тут экономить усложняя конструкцию?

Может тогда новая конструкция ТВЭЛа в КС обычного ТРД с цифровой СУ и соответствующей тягой ?

A.s.>> Одна поправка в схему выше. ТРД тут ДВУХКОНТУРНЫЙ.
S.I.> Зачем?
Затем же, зачем нафиг не сдался америций

S.I.> А интересно удар "Буревестником" с конвенциональной БЧ будет считается применением ЯО или нет?
S.I.> Понятно, что это вызовет точечное радиоактивное заражение от разрушенного реактора
Никакого серьёзного радиоактивного заражения от реактора, проработавшего несколько часов, не будет. А вот они нам в ответ вполне могут послать БПЛА или ракету, гружёные радиоактивными отходами. В общем, плохая это идея - радиологическое оружие.

Татарин> Кроме того, вот так, если хорошо подумать... не факт, что такая КР дороже МБР. Запросто может быть и дешевле, и сильно дешевле в пересчёте на килограмм ПН.
Так и сбить такую ракету не сложнее обычной крылатой.

A.I.> ну, налетала она 14 часов, а куда упала? или села? или аннигилировалась полностью?
Самый главный вопрос: почему до сих пор нет ни фотографий, ни видео.

pkl> Никакого серьёзного радиоактивного заражения от реактора, проработавшего несколько часов, не будет. А вот они нам в ответ вполне могут послать БПЛА или ракету, гружёные радиоактивными отходами. В общем, плохая это идея - радиологическое оружие.
Так ведь можно и им послать такое обратно. И что?

pkl> Так и сбить такую ракету не сложнее обычной крылатой.
Гораздо сложнее. Она может обойти ПВО.

S.I.> Разница именно в отводе тепла. Из тонкого слоя делящегося отводить легче. Am-242m и замедлитель могут быть много холоднее чем теплоноситель, если нагрев продуктами деления производится непосредственно теплоносителя.
Это как? Осколки появляются там, где америций, именно в этом месте они имеют наибольшую энергию, именно там её же с наибольше интенсивностью рассеивают.
И по какой причине теплоноситель не нагреет америций?

Что-то отдалённо подобное было в концепции "ядёрного паруса", где плёнка америция выплёвывала осколки деления в космос... но там-то был вакуум.

Татарин>> Кроме того, вот так, если хорошо подумать... не факт, что такая КР дороже МБР. Запросто может быть и дешевле, и сильно дешевле в пересчёте на килограмм ПН.
pkl> Так и сбить такую ракету не сложнее обычной крылатой.
Несколько сложнее, потому что она может придти с любого направления и не привязана к конкретным носителям КР, которых легко отслеживать.

Татарин> И по какой причине теплоноситель не нагреет америций?
Татарин> Что-то отдалённо подобное было в концепции "ядёрного паруса", где плёнка америция выплёвывала осколки деления в космос... но там-то был вакуум.
А здесь длина пробега осколков в быстро движущемся теплоносителе.
Это как в микроволновке - еда горячая, а её стенки холодные.

S.I.> Если получается само-собой, то почему невозможно спроектировать соответствующую конструкцию с заданной мощностью?
Потому что система неустойчива, очень много нелинейных зависимостей, плохо поддающихся расчёту и проектированию.
В этот раз получилось такая пульсация, а в следующий раз может получиться другая, и с первым импульсом в сто раз больше по энергии.

В обычном реакторе все эти сложные зависимости купируются сложным же управлением.
А при разгоне на мгновенных на реакцию сложного управления времени нет, нужно настолько же сложные обратные связи, а это инженерный ад.

Татарин> А при разгоне на мгновенных на реакцию сложного управления времени нет, нужно настолько же сложные обратные связи, а это инженерный ад.
Это "шипучка". Но расчётная.
А кто сказал что это просто? В Неноксе пятеро учёных жизнью заплатили за будущий успех.
Но реактор в итоге выходит на полную мощность за секунды.
Есть другое объяснение как?

Татарин>> И по какой причине теплоноситель не нагреет америций?
Татарин>> Что-то отдалённо подобное было в концепции "ядёрного паруса", где плёнка америция выплёвывала осколки деления в космос... но там-то был вакуум.
S.I.> А здесь длина пробега осколков в быстро движущемся теплоносителе.
Ну так осколки появились в слое америция. Его и нагревают в первую очередь. Закон сохранения импульса: если один осколок вылетел из слоя, то другой - под углом на 180 градусов вбуривается в слой. Кто будет охлаждать америций?

И какая разница, насколько быстро движется теплоноситель?
Если он горячий, то всё равно будет нагревать источник осколков. Если он холодный, то нафига он нужен?

S.I.> Это как в микроволновке - еда горячая, а её стенки холодные.
Я понимаю, какова хотелка. Я не понимаю, за счёт чего её воплощение.

S.I.> Но реактор в итоге выходит на полную мощность за секунды.
Выйти на мощность можно - допплер достаточно мощен. А вот работать на мгновенных уже, КМК, крайне рисковано, даже на тепловых нейтронах с естественной задержкой на термализацию.

За сколько там выходит реактор на мощность - неизвестно.

Татарин> За сколько там выходит реактор на мощность - неизвестно.
Озвучено не раз на самом высоком уровне. Как и всё остальное.

Татарин> Я понимаю, какова хотелка. Я не понимаю, за счёт чего её воплощение.
За счёт микронного слоя америция.
Замедлитель охлаждается как в РД-0410:

В РД-0410 был применён гетерогенный реактор на тепловых нейтронах. При таком решении материал замедлителя расположен отдельно от содержащих уран тепловыделяющих элементов (твэлов), что обеспечивало возможность получения высокого удельного импульса тяги за счет повышения температуры нагрева рабочего тела при оптимальном выборе состава топливной композиции твэлов на основе тугоплавких карбидов.

Замедлителем служил гидрид циркония, отражатели нейтронов — из бериллия, ядерное топливо — материал на основе карбидов урана и вольфрама, с обогащением по изотопу-235 около 90%. Конструкция включала в себя 37 тепловыделяющих сборок, покрытых теплоизоляцией, отделявшей их от замедлителя. Проектом предусматривалось, что поток водорода вначале проходил через отражатель и замедлитель, поддерживая их температуру на уровне комнатной, а затем поступал в активную зону, где охлаждал тепловыделяющие сборки, нагреваясь при этом до 3100К.

 

Тяга в пустоте: 3,59 тс (35,28 кН).
Тепловая мощность реактора: 196 МВт.
Удельный импульс тяги в пустоте: 910 кгс·с/кг (8927 м/с).
Число включений: 10.
Ресурс работы: 1 час.
Компоненты топлива: рабочее тело — жидкий водород, вспомогательное вещество — гептан.
Масса с радиационной защитой: 2000 кг.
Габариты реактора: высота — 800 мм, диаметр — 550 мм.
Габариты двигателя: высота — 3,5 м, диаметр — 1,6 м (по другим данным, высота — 3,7 м, диаметр — 1,2 м).
Годы разработки: 1965—1985[4].

Татарин> Да. Так и сделано в водо-водяных реакторах, и поэтому они настолько любимы - за эффективность и энергонапряжённость зоны, а следовательно - компактность, дешевизну и т.п..
Татарин> Литий нужен почти идеально изотопно-чистый литий-7, малейшая примесь лития-6 (мощного поглотителя) всё убьёт. Это дорого. Принципиально возможно, но дорого. Для гражданских это вообще категорически неприемлимо из-за сверхмощной наработки трития, который лезет через все поверхности в окружающую среду, удержать его очень сложно.

Ну я и говорю исключительно о энергоустановке Буривесника и его космическом расширении в будущем, может быть.
Да, литий желательно очистить от лилия-6. Ну так его и добывают в ядерной промышленности (забирая шестой), а литий-7 - отвал, пустая порода. Нет? Сколько его надо для 300 Буривесников? Это не более 100-300 кг на один аппарат, наверное (можно точней прикинуть). То есть 10 тонн очень чистого лития-7.
И еще. Тритий будет нарабатываться в таких реакторах в любом случае. Да. Но опять таки в случае Буривесника (один раз в жизни запуск, сутки работы реактора максимум) - это не проблема. Горишь сарай - гори и хата. Да и в космическом применении, я не думаю что сепарировать тритий будет сложно. В гражданских тоже можно отделять. Но в этом и проблема. В гражданских реакторах наработка трития - это распространение ядерного оружия (с 3 граммами трития, бустированием, можно любое гов-но взорвать, из любого самого реакторного качества плутония можно очень хорошо управляемый заряд взорвать)

Татарин> А зачем 1-2? Почему не 6-10, например? Почему не 15? не 0.5?

Я просто отталкивался от той таблички, что что водный раствор урана станет критичным при комнатной температуре если сфера жидкости содержит 0.8 кг урана-235. То есть это - минимум теоретический реакторной критичности. Но тут нет отражателя. Это еще в 4 раза меньше урана можно взять значит. То есть, при желании до критичности (пошли нейтроны) можно довести 200 грамм урана-235 (в хорошем замедлителе). Но это - чисто лабораторный нижний предел.
Нам нужна тепература 1000-1500 К. Плюс нам нужен теплоотвод. А значит (рассуждаем мы), "установленная" в лаборатории минимальная плотность критичной сборки должна упасть раза в 3-4 минимум (на глаз). Это значит что масса делящегося материала возрастёт квадратично (как от сжатия в бомбе она падает квадратично, так от расширения в случае реактора - растёт).

200*(0,33[0,25])^-2 =1800[3200] грамм. То есть уже 2-3 кг. И это оптизизЬм с потока (расчёт даже не на коленке, а на ладошке). Ну хочется мне что бы было так! И почему бы не быть?


Татарин> Это тоже, но все гражданские реакторы ещё ограничены бетой. Рост реактивности ограничен количеством запаздывающих нейтронов, и ни при каких условиях гражданская энергетическая машина не может пересечь эту границу. Да, исследовательские пересекают - TRIGA, например, принципиально может выдать разгон с нуля до 10000% мощности, там предусмотрено, что она стопорится с разогревом топлива. Есть исследовательские импульсные реакторы. Но это всё совершенно экстремальные развлечения.
Татарин> Разгон на мгновенных невозможно контролировать механикой.
Татарин> Для урана-235 доля запаздывающих нейтронов порядка 0.64%, для плутония-239 в три с небольшим раза меньше. Вот ровно на эту долю (это в пределе, а реально - ещё и меньше, сильно меньше) и можно безопасно увеличивать количество нейтронов в системе с постоянной времени, определяемой скоростью реакции регулирующих систем (среднее время запаздывания порядка десятков секунд, регулирующие системы обычно быстрее).
Татарин> Существует такая вещь как оперативный запас реактивности, и его пересекать нельзя, иначе - Чернобыль.
Татарин> Где так и получилось, что вывели систему за порог, компенсируя поглощение в зоне набитой поглощающими осколками, а когда осколки выгорели - оказалось, что реактивности теперь овердофига, и отреагировать уже не успели.

Но Путин несклько раз повторил, что реактор Буривесника стартует очень быстро. То есть выходит на рабочий режим, как я понимаю, в интервале секунд, пока ракету пороховой ускоритель уводит от стартовой команды. Не могут же они запускать реактор без защиты на земле когда вокруг - люди. Значит в момент выхода Буривесника из контейнера реактор еще холодный. И запускается он пока работает пороховой ускоритель. Вся идея-изюминка и была в холодном старте с земли твердотопливным ускорителем, а запуск реактора уже ктогда ракета улетела на стони метров от стартовой команды, что бы голый (без особой защиты) реактор начал светиться гаммой уже далеко от людей.

А это означает одно. Им ПОХ-УЙ запас бетта. Тупо пох... Точь-в-точь как в ТРИГЕ, когда там выдёргиваю управляющие стержни (он ТРИГА глохнет, а тут всё как-то хитрей). Я могу предположить следующую картину. Реактор в начале пустой и значит подкритичный. Весь литиевый теплоноситель находится в спецпатроне-хранилище в стороне. Скорей всего перед самым стартом его разогревают (плавят), скажем пороховой шашкой желательно сразу до рабочей температуры или близко. Не проблема. Всё - одноразовое же. Ракета стартует на пороховом двигателе. Пока ракета уходит на пороховой тяге, весь литий теплоноситель-замедлитель пошёл в активную зону и по теплообменникам, замыкается в контуре реактор-ТРД. Мгновенно достигается критичность (возможно даже бомбовая) реактор начинает раскаляться (для чего твелы урана должны быть плоскими и тонкими листами) и в принципе эта штука должна и бахнуть (как Чернобыль) уже, но.. тут включается та самая ИЗЮМИНКА с которой, видимо и начинался проект. И вы не зря тут упомянули ТРИГУ 1956-го года рождения (как моя сестра). Я, кстати, так и не понял как циркониево-ураново-водородный сплав даёт ТРИГЕ ту самую чудесную обратную температурную отрицательную реактивность, что папуасы могут тупо выдёргивать стержни и одним броском повышать мощность в 1000 раз и реактор глохнет нагревшись до определённой критической температуры. Это кстати, идея Дайсона, за которую он получил... 1 доллар (и еще человек 10). Но ясно что если это чудо можно сделать раз, значит это можно сделать два и три и четыре. То есть. Реактор Буревестника ФИЗИЧЕСКИ не может разогреться более, скажем 1500 К. Отсюда возможность его запустить буквально ударом сапога под зад, пинком, не беспокоясь о бетте и медленном, пошаговом в 1-3% повышении мощности в минуту (что бы не перейти из критичности реакторной в критичность бомбовую). Реактор Буревестника как и ТРИГА в принципе не способен расплавиться и взорваться типа того как рвали КИВИ-ТНТ в 1965-м. Я думаю, в этом и была главная, первоначальная идея. Иначе бы после всей радиофобии Чернобыля, никто бы не дал в 2004-м команду строить ядерную ракету без такой изюминки (первое упоминание ядерной крылатой ракеты у людей вызывала оторопь и шок). То есть, физики Путину гарантировали что реактор ракеты взорваться не может. И я допускаю что всем известная авария 2019-го на испытаниях реально была связана не с взрывом реактора как реактора, а с химическим взрывом чего-то вспомогательного и неправда в официальном сообщении только про "радиоизотопный источник", видимо, разнесло уже поработавший некоторое время реактор и люди "наглотались" содержимого. Но взорвался он не от ядерной энергии (внутреннего тепла), а именно (как и бывает) какая-то непредусмотренная нелепость. Кстати, люди могли пострадать и от отравления литием. Литий попав в воду тоже ведёт себя не очень хорошо... Зараза еще та в смысле работы с ней.

Татарин>> Литий нужен почти идеально изотопно-чистый литий-7, малейшая примесь лития-6 (мощного поглотителя) всё убьёт. Это дорого. Принципиально возможно, но дорого.
A.s.> Да, литий желательно очистить от лилия-6. Ну так его и добывают в ядерной промышленности (забирая шестой), а литий-7 - отвал, пустая порода. Нет?
Нет. Точнее, не совсем.
Одно дело - очистить литий-6 от лития-7 и другое - литий-7 от лития-6. Ну, как бы так, на примере... при стирке белья бельё отделяется от домашней пыли, но этот процесс не производит чистую домашнюю пыль.

Или иначе, на близком примере: при обогащении природного урана с 0.7% урана-235 обеднённый уран - далеко не чистый уран-238.

Если требуется получить чистый литий-7, то отходы выделения лития-6 - стартовая позиция лучше, чем природный литий, но радикально процесс это не упрощает.

Татарин>> Я понимаю, какова хотелка. Я не понимаю, за счёт чего её воплощение.
S.I.> За счёт микронного слоя америция.
Звучит как "потому что гладиолус". Каков по-твоему характерный пробег осколка в тяжёлом металле?

S.I.> Замедлитель охлаждается как в РД-0410:
Как в РД-0410 - это запасом жидкого водорода на несколько суток? Ы?
Не перебор ли?

A.s.> Ну я и говорю исключительно о энергоустановке Буривесника и его космическом расширении в будущем, может быть.
Есть мнение что сделали наоборот - взяли космическую.

A.s.>> Ну я и говорю исключительно о энергоустановке Буривесника и его космическом расширении в будущем, может быть.
yacc> Есть мнение что сделали наоборот - взяли космическую.

Мнение распространённое, естественное и как мне кажется, неверное. Я думаю, реактор для Буривесника делался с нуля. Почему я так думаю? Потому что задачи - принципиально разные с самого начал. Ректор Скайафолла рассчитан на малый расход топлива. Я уже посчитал выше, это считанные граммы С ОДНОЙ ЗАГРУЗКИ.
Давайте посчитаем похожий ядерный реактор для космоса мегаваттного класса. Для мегаватта в электричестве (мы полагаем турбину) нам надо 3 мегаватта тепла. И нам надо чтобы это работало непрерывно 10 лет. Считаем расход топлива с одной загрузки

10*365*24*3600*3E+6/16,7/4,19E+12 = 13,5 кг.

То есть. У вас выгорание топлива где-то равно критической массе голой урановой сферы в отражателе (52/4=13). Ясно что из-за теплоотвода вам придётся уменьшить плотность сборки и минимальная масса для поддержания критичности возрастёт (хотя как раз замедлителем вы могли бы этот рост подавить). Но в любом случае вам в реактор надо загрузить 13,5 кг плюс масса на поддержание критичности. Она не выгорит она так и останется там ибо вы не можете оставить в реакторе меньше чем критическая масса. Конечно здорово было бы иметь критичность, скажем на 2 кг и в итоге загрузить 13,5+2 = 15,5 кг. Но это невозможно (хотя можно подумать, и Штерн придумал, но это не та явно история). Вы можете загрузить за один раз в реактор только 4 критических массы топлива, как я понимаю (поправьте если я туплю). Потому что изначально избыточную критичность вы будете давить поглатителем нейтронов. То есть в начале у вас нет отражателя. Но по мере выгорания вы будете "крутить периферийные барабаны" постепенно закрывая щели в реакторе для убегания нейтронов отражателем и поддерживать критичность ~1 в течении десятка лет. Так как отражатель позволяет уменьшить критическую массу в 4 раза, так и получается. Хотя я тут не учёл еще отравление реактора продуктами деления, которые остаются и вносят свою лепту. Таким образов, загружаемая масса может быть не 4 критических, а скажем 3 или даже 2. Да, мой расчёт опять "салфеточный" грубый и не учитывет нюансов (а что если мы поглатитель вставим в самый центр критсботки? сколько критических масс мы так съедим?). Но общая идея такая. Масса топлива в начале работы реактора и остаточная масса в конце (для поддержания критичности) отличаются В РАЗЫ. И отсюда строится вся концепция установки дальше.
Брать такую концепцию и ставить ее на Буревестник-Скайфолл, где масса ядерного топлива фактически остаётся одной и той же в начале и конце миссии, я думаю, неразумно. У вас тут будут лишние детали. И вообще изначально всё - не так получается. Надо просто разрабатывать новый реактор с новыми совершенно вводными. Многое что вам потребуется в космосе тут не нужно, зато тут нужно, возможно снижение мощности и минимизация загружаемой массы топлива. Но главное что нужно (от чего и начинается вся концепция, я думаю) это надёжность и быстрота запуска. Реактор должен выходить на мощность за секунды и "сам собой", без даже возможности сюрприза. Что как раз в обычных реакторах - редкость. Тот же космический реактор, когда он уже на орбите, его можно запускать медленно и долго, часами. Там этой проблемы нет. Разные задачи!

Кстати, типичная материалозатратность реактора на быстрых нейтронах (правда мощностью выше 10 МВт) по книге Бурдакова "Внешние ресурсы" 0,05-0,1 кг/кВт, если это охлаждаемый металлом ректор (и это лучший показатель в его таблице параметров элементов космической ядерной энергоустановки, газоохлаждаемый реактор в разы тяжелее, радиационно охлаждаемый - совсем труба).



То есть при 2000 кВт, вам нужен подобный реактор (без защиты) массой 200-100 кг. Ничего невозможного в этом смысле тут нет, если вспомнить что в ракету X-101 заливают 1250 кг авиационного топлива для турбореактивного двигателя. Здесь же весь этот топливный резерв массы по-сути предоставлен под энергоустановку. Тут, что называется, конём гуляй. Даже можно где-то и радиационную защиту какую-никакую присобачить.

Да, реактор компактный, в смысле миделя вписать его в корпус обычной крылатой ракеты. Но ничего уникального в этом смысле тут нет. Уникальность, как я понял самих разработчиков (их восторг передаёт Путин, когда хвалит уникальность новой установки), в ее быстром пуске (пока ракета разгоняется твердотопливным ускорителем) и надёжности работы. Реактор имеет наверняка ЕСТЕСТВЕННУЮ безопасность и как я подозреваю, куда более высокую, чем предъявляется для космических реакторов. Иначе бы никто с идеей такой ракеты с самого начала не стал бы возиться.

И именно это может быть "путёвкой в космос". Реакторы почему до сих пор неохотно используют в космосе? Радиофон? Да, конечно минус. Но у РИТЭГ-ов он тоже есть. Но РИТЭГ - надёжен как топор. Нужно быть редким дебилом что бы его сломать. А вот реакторы всегда были и оставались пока вещью в себе с кучей свойств и норовов, без знания и понимания - и не приближайся даже! Если у вас появился компактный (мегаваттного класса) реактор с надёжностью РИТЭГа, это по-сути новый шаг в космонавтике.

Татарин> Если требуется получить чистый литий-7, то отходы выделения лития-6 - стартовая позиция лучше, чем природный литий, но радикально процесс это не упрощает.

Хорошо. Согласен. Хвосты - лишь начало пути. Но всё равно. Не уж то нам нужен будет настолько чистый литий-7? Ну пусть там останется 0,5% лития-6... Это сильно нам испортит замедлитель-теплоноситель? 0,5% Литий-6 действительно будет так сильно портить нам критичность? Не думаю. Та же обычная вода - тоже поглотитель и нехилый.
Ну да, будет производится тритий. Достаточно активно. Ну и чёрт с ним! Газ из жидкого металла извлечь - это один "узелок" в контуре теплоносителя. Нет?
Кстати, если в нашем теплоносителе будет много поглотителя по-началу, это даже и хорошо. Это позволит загрузить в сборку побольше топлива. На Буревестнике это не нужно. Но в космической многолетней версии реактора (не зря китайцы его и выбрали) - очень даже полезно. Литий-6 будет постепенно выгорать в гелий-4 и тритий (что будет удаляться из теплоносителя сепаратором) и поглащающая способность теплоносителя-замедлителя будет со временем падать. Но со временем будет падать и избыток загруженного в реактор делящегося материала, его явную изначальную надкритичность всё равно придётся по-началу "давить"! Так что литий даже природный, возможно, будет в космосе и лучше? Именно из-за того что он еще и поглотитель! Нет?

Но да. Если в Буревестнике задача - минимизировать загружаемую массу топлива, то теплоноситель должен быть замедлителем без поглощения. Очень чистым Литием-7. Это как вода и тяжёлая вода...
Но всё равно, насколько чистым?

Татарин>> Если требуется получить чистый литий-7, то отходы выделения лития-6 - стартовая позиция лучше, чем природный литий, но радикально процесс это не упрощает.
A.s.> Хорошо. Согласен. Хвосты - лишь начало пути. Но всё равно. Не уж то нам нужен будет настолько чистый литий-7? Ну пусть там останется 0,5% лития-6... Это сильно нам испортит замедлитель-теплоноситель? 0,5% Литий-6 действительно будет так сильно портить нам критичность? Не думаю. Та же обычная вода - тоже поглотитель и нехилый.
Если говорим о реакторах на тепловых нейтронах, то именно настолько, именно чистый и обязательно нужен.
Если сравнивать с обычной водой, то сечение поглощения водорода - порядка 0.3 барна ("поглотитель и нехилый"©, ну плюс-минус, какие конкретно температуры и энергии нейтрона брать). А у лития-6 на тепловых - порядка 1000 барн (у лития-7 - что-то типа 0.05).

При этом литий-7 в разы хуже замедлитель, чем водород. Его ядер на объём, конечно, больше, чем у водорода в составе воды, но ядра в 7 раз тяжелее, а закон сохранения импульса в этом смысле суров: отдать 50% импульса и энергии с одного столкновения нейтрону, как при столкновении с водородом, не получится. Из этого вытекает количество замедлителя в зоне и размеры зоны - см. размеры реакторов с графитовым замедлителем в сравнении с, допустим, тяжеловодными или легководными.

Это важно ещё и потому, что увеличивает требуемый объём поглощающего замедлителя, соотвественно, требования к чистоте растут ещё на десятичный порядок, доводя до (практически) нереальных.

Обогащённый литий-7, конечно, используется при контроле ВХР в реакторах, например, но там, замечу, каких-то особых требований к его сечениям захвата и нету, обогащение просто из соображений тритий не плодить и воду первого контура сверх меры не загаживать.

...
Литий для реакторов вообще - ни то, ни сё: для тепловых он не очень хороший замедлитель, а для быстрых - ну слишком уж хороший.

Ну и вообще, из самых общих соображений: если хочется компактной зоны, то нужны быстрые нейтроны, замедлитель пихать некуда.

A.s.> Кстати, если в нашем теплоносителе будет много поглотителя по-началу, это даже и хорошо.
Ну... как сказать. Смотря сколько в граммах.
Опять же, тритий и гелий в литии очень поганят жизнь конструкциям и машине в целом - каждый по-своему, конечно.