Mini kodolreaktors ar 10 kW ģeneratoru. Uzstādīšana nākotnes māju elektroapgādei?

Interesi izraisījuši iepriekšējie raksti par radioizotopu kodoliekārtām. Raksta beigās norādīšu saites uz tām. Un kopš tā laika Šajā jomā ir daudz notikumu, tāpēc es ierosinu apskatīt vēl vienu daudzsološu instalāciju: RTG projektu no ASV sauc KiloPower.

Šis ir NASA projekts starpplanētu kosmosa kuģu, roveru un nākotnē uz Marsa un Mēness bāzes energoapgādei. Ģeneratora jauda - no 1 līdz 10 kW elektriskajā jaudā (atkarībā no serdes jaudas un Stirling motora darba cilindru skaita).

Šādi rādītāji KiloPower ir iespējami, jo tiek izmantoti nevis termoelektriskie pārveidotāji "siltuma-elektrības", kas darbojas temperatūras starpības, bet gan Stirling motora izmantošanas dēļ. Tas ļāva palielināt siltuma pārvēršanas elektroenerģijā efektivitāti. līdz 25-30%. Instalācijai ir arī siltuma jauda. Viņa 4 reizes augstāka nekā elektriskā. Teorētiski to var izmantot citām vajadzībām. Un pēc tehnoloģijas atkļūdošanas efektivitāte var būt vēl lielāka (piemēram, ar papildu Peltier elementu uzstādīšanu uz radiatoriem).

Kompaktais kodolreaktors rada siltumu. Ir cilindrs no sakausējuma: 7% molibdēna, un pārējais ir urāns-235. Iekšpusē ir kanāls ar bora karbīda stieni. Tas ir ķēdes reakcijas neitronu absorbētājs. Kamēr viņš ir iekšā, reakcijas nav. Kad reaktors tiek palaists, tas atstāj darba zonu un sāk sasilt. Bet ne kritiskām temperatūrām - aprēķinātā urāna koncentrācijas sakausējumā dēļ nav eksplozijas briesmu.

Lai atspoguļotu neitronus un samazinātu urāna masu, reaktoru ieskauj berilija oksīds. Tas satur siltuma caurules ar nātriju. Dzesēšanas šķidruma caurules silda Stirling dzinēja virzuļus. Ap virzuļiem ir uzstādītas ģeneratora spoles. Virzuļa iekšpusē ir magnēts. Tie. paaudze rodas no magnēta abpusējas kustības spolē. Astoņi virzuļi. Katrs ražo 125 vatus elektrība.

• Kā darbojas vienkāršs Stērlinga motors - raksts šeit

Plutonijs-238 reaktorā netika izmantots augsto izmaksu dēļ. Tas ir 100 reizes dārgāks nekā urāns-235 (35 kg - 500 tūkstoši USD). Urāna sakausējuma reaktora cilindra izmērs: diametrs no 11 līdz 15 cm un garums no 25 līdz 30 cm. Svars 28-35 kg. Viss ir atkarīgs no saņemtās jaudas. Plus berilija apvalks. Kosmosa kuģiem KiloPower RTG svars ir 300 kg.

KiloPower reaktora shēma un testēšana, 2016. gadā sildot caurules ar sildelementiem Vēlāk, 2018. gadā. instalācija tika pārbaudīta Nevadas tuksnesī testa vietā. Viņa strādāja 20 stundas ar pilnu jaudu. Pat apzināti bojājumi neizraisīja kritisku reaktora pārkaršanu.

Kosmosa kuģiem radiācijas aizsardzība ir uzstādīta tikai pret dzinēju un elektroniku. Bet uzstādīšanai uz Marsa ir nepieciešama reaktora visaptveroša aizsardzība. NASA speciālisti uzskata, ka uz Marsa šie RTG izskatīsies šādi:

Lietussargs ir radiators aukstu zonu dzesēšanai uz Stirling dzinēja cilindriem. Darba termiņš ir 10 gadi. Tas ir pats Stirling dzinējs, nevis reaktors. Šajā laikā reaktors attīstīs 0,1% no tā aktīvās masas. Urāna-235 pussabrukšanas periods ir 710 miljoni gadiem.

Tie. ieteicams Stirling dzinēju padarīt nomaināmu. Nomainīšana pēc mehāniskās uzticamības vai atteices.

Virs reaktora redzami trīs radiācijas aizsardzības segmenti. Lietojot bioloģisko objektu tuvumā, aizsardzībai jābūt visaptverošai. Tas reizēm palielina instalācijas masu. Neaktīvā stāvoklī reaktors praktiski nav radioaktīvs - fons ir mazāks 1 Kirī. Reakcija sākas pēc stieņa pagarināšanas, kā aprakstīts iepriekš. Tāpēc neveiksmīgas raķešu palaišanas nepiesārņos okeānu vai zemi.

Reaktora video KiloPower:

Vai šo tehnoloģiju un reaktoru var izmantot zemes vajadzībām? Teorētiski jā. Piemēram, Arktikā, kalnos nomaļās vietās vai pazemes vai zemūdens autonomos objektos. Tā kā noliktavā ir līdz 5 nomaināmiem Stirling dzinējiem, ierīces kalpošanas laiku var palielināt līdz 50 gadiem. Bet tā izmaksas joprojām ir augstas. Urāna-235 izmaksas reaktoram - 500 tūkstoši USD. Un NASA iztērēja izmēģinājuma rūpnīcas KiloPower izstrādi un izveidi 20 miljoni USD.

Tādēļ šādu instalāciju izmantošana uz Zemes būs saistīta ar īpaši svarīgiem objektiem. Privātpersonām tas ir pārāk dārgi, un nepareizas lietošanas draudu dēļ maz ticams, ka tos kādreiz ražos tiešsaistē. Vai arī šī tālās nākotnes tehnoloģija.

Iepriekšējie raksti:

Radioizotopu termoelektriskie ģeneratori. Kāpēc tās nekad nebūs pieejamas privātai lietošanai

Kompaktas atomelektrostacijas ciematu elektroapgādei

***

Abonēt kanālam, pievienojiet to pārlūkprogrammas grāmatzīmēm (Ctrl + D). Priekšā ir daudz interesantas informācijas.