Mini-nuklearni reaktor s generatorom od 10 kW. Instalacija za napajanje domova budućnosti?

Prethodni članci o radioizotopskim nuklearnim postrojenjima izazvali su zanimanje. Veze do njih naznačit ću na kraju članka. I od U ovom se području događa mnogo, pa predlažem pogledati još jednu obećavajuću instalaciju: nazvan je RTG projekt iz SAD-a KiloPower.

Ovo je NASA-in projekt za opskrbu električnom energijom međuplanetarnih letjelica, rovera i, u budućnosti, baza na Marsu i Mjesecu. Snaga generatora - od 1 do 10 kW u električnoj snazi ​​(ovisno o snazi ​​jezgre i broju radnih cilindara Stirlingova motora).

Takvi pokazatelji KiloPower mogući su zbog upotrebe termoelektričnih pretvarača "toplina-elektrika" koji rade zbog temperaturne razlike, ali zbog upotrebe Stirlingova motora. To je omogućilo povećanje učinkovitosti pretvaranja topline u električnu energiju. do 25-30%. Instalacija također ima izlaznu toplinu. Ona 4 puta viši od električnog. U teoriji ga možete koristiti za druge potrebe. A nakon otklanjanja pogrešaka u tehnologiji, učinkovitost može biti još veća (na primjer, dodatnom ugradnjom Peltierovih elemenata na radijatore).

Kompaktni nuklearni reaktor generira toplinu. Je li cilindar od legure: 7% molibdena, a ostatak je uran-235. Unutar se nalazi kanal sa štapićem bor-karbida. To je apsorber neutrona lančane reakcije. Sve dok je unutra, nema reakcije. Kad se reaktor pokrene, on napušta radno područje i počinje se zagrijavati. Ali ne do kritičnih temperatura - nema opasnosti od eksplozije zbog izračunate koncentracije urana u leguri.

Da bi se reflektirali neutroni i smanjila masa urana, reaktor je okružen berilijevim oksidom. Sadrži toplinske cijevi s natrijem. Cijevi rashladne tekućine zagrijavaju klipove Stirlingova motora. Zavojnice generatora ugrađene su oko klipova. Unutar klipa nalazi se magnet. Oni. generacija dolazi od klipnog gibanja magneta u zavojnici. Osam klipova. Svaka proizvodi 125 vata struja.

• Kako funkcionira jednostavan Stirlingov motor - članak ovdje

Plutonij-238 se nije koristio u reaktoru zbog njegove visoke cijene. Sto puta je skuplji od urana-235 (35 kg - 500 tisuća dolara). Veličina cilindra reaktora od legure urana: promjer od 11 do 15 cm i duljina od 25 do 30 cm. Težina 28-35 kg. Sve ovisi o primljenoj snazi. Plus ljuska berilija. Za letjelice je težina KiloPower RTG-a 300 kg.

Shema i ispitivanje reaktora KiloPower zagrijavanjem cijevi s grijaćim elementima u 2016. godini Kasnije, 2018. god. instalacija je testirana u pustinji Nevada na poligonu. Radila je 20 sati u punoj snazi. Čak i namjerni kvarovi nisu doveli do kritičnog pregrijavanja reaktora.

Za svemirske letjelice zaštita od zračenja instalira se samo u smjeru motora i elektronike. Ali za instalacije na Marsu potrebna je svestrana zaštita reaktora. Na Marsu će ovi RTG-ovi izgledati ovako prema NASA-inim stručnjacima:

Kišobran je hladnjak za hlađenje hladnih područja na cilindrima Stirlingova motora. Rok rada je 10 godina. Ovo je život samog Stirlingovog motora, a ne reaktora. Za to vrijeme reaktor će razviti 0,1% svoje aktivne mase. Poluvrijeme urana-235 je 710 milijuna godine.

Oni. poželjno je Stirlingov motor učiniti zamjenjivim. Zamjena nakon mehaničke pouzdanosti ili kvara.

Tri segmenta zaštite od zračenja mogu se vidjeti iznad reaktora. Kada se koristi u blizini bioloških objekata, zaštita bi trebala biti svestrana. To s vremena na vrijeme povećava masu instalacije. U neaktivnom stanju reaktor praktički nije radioaktivan - pozadina je manja 1 Curie. Reakcija započinje nakon što se štap produži kako je gore opisano. Stoga neuspješna lansiranja projektila neće zagađivati ​​ocean niti kopno.

Video reaktora KiloPower:

Mogu li se ova tehnologija i reaktor koristiti za zemaljske potrebe? U teoriji, da. Na primjer, na Arktiku, u planinama u udaljenim bazama ili u podzemnim ili podvodnim autonomnim objektima. S dostupnim do 5 zamjenjivih Stirlingovih motora, vijek trajanja jedinice može se povećati na 50 godina. Ali njegov je trošak i dalje visok. Trošak urana-235 za reaktor - 500 tisuća $. I NASA je potrošila na razvoj i stvaranje pilot postrojenja KiloPower 20 milijuna dolara.

Stoga će uporaba takvih instalacija na Zemlji biti povezana s posebno važnim objektima. Za pojedince je ovo preskupo i, zbog prijetnje zlouporabom, malo je vjerojatno da će se ikad proizvesti on-line. Ili ova tehnologija daleke budućnosti.

Prethodni članci:

Radioizotopski termoelektrični generatori. Zašto nikada neće biti dostupni za privatnu upotrebu

Kompaktne nuklearne elektrane za napajanje sela

***

Pretplatite se na kanal, dodajte ga u oznake preglednika (Ctrl + D). Puno je zanimljivih informacija.