Nejmenší jaderný reaktor na světě. Čína hodlá postavit nejmenší jaderný reaktor na světě. O všem rozhoduje personál

1. Stirlingův motor s volnými písty je poháněn ohřevem „atomovou párou“ 2. Indukční generátor poskytuje asi 2 W elektřiny pro napájení žárovky 3. Charakteristickou modrou záři je Čerenkovovo záření elektronů vyražených z atomů gama záření. Může sloužit jako skvělé noční světlo!

Pro děti starší 14 let bude mladý výzkumník schopen samostatně sestavit, byť malé, ale skutečné nukleární reaktor, zjistěte, co jsou rychlé a zpožděné neutrony, a uvidíte dynamiku zrychlení a zpomalení jaderné řetězové reakce. Několik jednoduchých experimentů s gama spektrometrem vám umožní pochopit výrobu různých štěpných produktů a experimentovat s reprodukcí paliva z dnes módního thoria (je připojen kousek sulfidu thorium-232). Přiložená kniha „Základy jaderné fyziky pro nejmenší“ obsahuje popisy více než 300 experimentů se sestaveným reaktorem, takže je zde obrovský prostor pro kreativitu.

Historický prototyp Sada Atomic Energy Lab (1951) dala školákům příležitost zapojit se do nejpokročilejších oblastí vědy a techniky. Elektroskop, mlžná komora a Geiger-Mullerův počítač umožnily mnohé provést nejzajímavějších experimentů. Ale samozřejmě ne tak zajímavé jako sestavení funkčního reaktoru z ruské sady „Tabletop Nuclear Power Plant“!

V 50. letech 20. století, s příchodem jaderných reaktorů, se zdálo, že se před lidstvem rýsují brilantní vyhlídky na vyřešení všech energetických problémů. Energetici navrhli jaderné elektrárny, stavitelé lodí navrhli jaderné elektrické lodě a dokonce i automobiloví konstruktéři se rozhodli připojit k oslavě a použít „mírový atom“. Ve společnosti nastal „jaderný boom“ a průmyslu začali chybět kvalifikovaní odborníci. Byl nutný příliv nového personálu a byla zahájena seriózní osvětová kampaň nejen mezi vysokoškoláky, ale i mezi školáky. Například A.C. Společnost Gilbert vydala v roce 1951 dětskou sadu Atomic Energy Lab, která obsahovala několik malých radioaktivních zdrojů, potřebné nástroje a vzorky uranové rudy. Tato „nejmodernější vědecká sada“, jak bylo uvedeno na krabici, umožnila „mladým výzkumníkům provést více než 150 vzrušujících vědeckých experimentů“.

O všem rozhoduje personál

Za poslední půlstoletí se vědci naučili několik trpkých lekcí a naučili se stavět spolehlivé a bezpečné reaktory. Přestože je průmysl v současné době v útlumu kvůli nedávné havárii ve Fukušimě, brzy bude opět na vzestupu a jaderné elektrárny budou i nadále považovány za mimořádně slibný způsob výroby čisté, spolehlivé a bezpečné energie. Nyní je ale v Rusku stejně jako v 50. letech nedostatek personálu. Přilákat školáky a zvýšit zájem o nukleární energie, Research and Production Enterprise (SPE) “Ekoatomconversion”, na příkladu A.S. Gilbert Company vydala vzdělávací sadu pro děti starší 14 let. Věda samozřejmě nezůstala přes toto půlstoletí stát, takže na rozdíl od svého historického prototypu vám moderní sada umožňuje získat mnohem zajímavější výsledek, konkrétně sestavit skutečný model jaderné elektrárny na stůl. Samozřejmě je aktivní.

Gramotnost od kolébky

„Naše společnost pochází z Obninsku, města, kde je jaderná energie známá a důvěrně známá lidem téměř odkud mateřská školka, vysvětluje „PM“ vědecký poradce JE "Ecoatomconversion" Andrey Vykhadanko. "A každý chápe, že se jí rozhodně není třeba bát." Vždyť jen to neznámé nebezpečí je skutečně děsivé. Proto jsme se rozhodli uvolnit tuto sadu pro školáky, která jim umožní experimentovat a studovat principy fungování jaderných reaktorů, aniž by sebe i ostatní vystavovali vážnému riziku. Jak víte, znalosti získané v dětství jsou nejtrvanlivější, takže vydáním této sady doufáme, že výrazně snížíme pravděpodobnost opakování Černobylu resp.

Fukušima v budoucnosti."

Odpadní plutonium

Za léta provozu mnoha jaderných elektráren se nashromáždily tuny takzvaného reaktorového plutonia. Skládá se převážně ze zbraní Pu-239, obsahujících asi 20 % příměsí jiných izotopů, především Pu-240. Díky tomu je plutonium pro reaktory zcela nevhodné pro výrobu jaderných bomb. Separace nečistot se ukazuje jako velmi obtížná, protože hmotnostní rozdíl mezi 239. a 240. izotopem je pouze 0,4 %. Výroba jaderného paliva s přídavkem reaktorového plutonia se ukázala jako technologicky složitá a ekonomicky nerentabilní, takže tento materiál zůstal mimo využití. Je to „odpadní“ plutonium, které se používá v „soupravě pro mladé jaderné vědce“ vyvinuté společností Ecoatomconversion Research and Production Enterprise.

Jak je známo, pro zahájení řetězové štěpné reakce musí mít jaderné palivo určitou kritickou hmotnost. U koule ze zbraňového uranu 235 je to 50 kg, u koule z plutonia 239 jen 10. Plášť z neutronového reflektoru, například berylia, dokáže kritickou hmotnost několikanásobně snížit. A použití moderátoru, jako v tepelných neutronových reaktorech, sníží kritickou hmotnost více než desetkrát, na několik kilogramů vysoce obohaceného U-235. Kritická hmotnost Pu-239 bude stovky gramů a je to přesně tento ultrakompaktní reaktor, který se vejde na stůl, který byl vyvinut v Ecoatomconversion.

Co je v hrudi

Obal soupravy je řešen střídmě v černobílém provedení a z obecného pozadí poněkud vystupují pouze matné třísegmentové ikony radioaktivity. "Opravdu žádné nebezpečí nehrozí," říká Andrey a ukazuje na slova "Zcela bezpečné!" "Ale to jsou požadavky oficiálních úřadů." Krabice je těžká, což není překvapivé: obsahuje zapečetěný olověný přepravní kontejner s palivovou sestavou (FA) se šesti plutoniovými tyčemi se zirkoniovým pláštěm. Dále sada obsahuje vnější nádobu reaktoru ze žáruvzdorného skla s chemickým tvrzením, víko pouzdra se skleněným okénkem a utěsněnými přívody, pouzdro jádra z nerezové oceli, stojan na reaktor a tyč regulačního absorbéru z karbid boru. Elektrickou část reaktoru představuje volně pístový Stirlingův motor se spojovacími polymerovými trubicemi, malou žárovkou a dráty. Sada dále obsahuje jeden kilogramový sáček prášku kyseliny borité, pár ochranných obleků s respirátory a gama spektrometr se zabudovaným detektorem neutronů helia.

Výstavba jaderné elektrárny

Sestavení funkčního modelu jaderné elektrárny podle přiloženého návodu na obrázcích je velmi jednoduché a zabere méně než půl hodiny. Po navlečení stylového ochranného obleku (je potřeba pouze při montáži) otevřeme zapečetěný obal s palivovou kazetou. Poté sestavu vložíme do nádoby reaktoru a zakryjeme ji tělesem aktivní zóny. Nakonec zacvakneme víko se zatavenými přívody nahoru. Tyč absorbéru je potřeba zasunout až na doraz do centrální a přes kteroukoli z dalších dvou naplnit aktivní zónu destilovanou vodou až po rysku na těle. Po naplnění jsou na tlakové vstupy připojeny trubky pro páru a kondenzát procházející výměníkem tepla Stirlingova motoru. Samotná jaderná elektrárna je nyní hotová a připravená ke spuštění, zbývá ji pouze umístit na speciální stojan v akváriu naplněném roztokem kyseliny borité, která dokonale pohlcuje neutrony a chrání mladého badatele před neutronovým zářením.

Tři, dva, jedna – start!

Ke stěně akvária přivádíme gama spektrometr s neutronovým senzorem: stále vychází malá část neutronů, které neohrožují zdraví. Pomalu zvedněte řídicí tyč, dokud se neutronový tok nezačne rychle zvyšovat, což indikuje začátek samoudržující jaderné reakce. Nezbývá než počkat, až se dosáhne požadovaného výkonu a zatlačit tyč po značkách o 1 cm dozadu, aby se rychlost reakce ustálila. Jakmile začne var, objeví se v horní části tělesa jádra vrstva páry (perforace v tělese brání této vrstvě v odkrytí plutoniových tyčí, což by mohlo vést k jejich přehřátí). Pára stoupá trubicí do Stirlingova motoru, kde kondenzuje a stéká výstupní trubkou do reaktoru. Teplotní rozdíl mezi dvěma konci motoru (jeden je ohříván párou a druhý je chlazen vzduchem v místnosti) se přeměňuje na vibrace pístového magnetu, které zase indukují střídavý proud ve vinutí obklopujícím motor, zažehující atomové světlo v rukou mladého výzkumníka a jak vývojáři doufají, atomový zájem v jeho srdci.

Poznámka redakce: Tento článek vyšel v dubnovém čísle časopisu a je aprílovým žertíkem.

Dokáže si budova sama plnohodnotně zajistit elektřinu, teplo, teplou vodu a zároveň část přebytečné energie prodat bokem?

Rozhodně! Pokud si vzpomeneme na starý dobrý atom a vybavíme svůj dům miniaturním jaderným reaktorem. A co ekologie a bezpečnost? Ukazuje se, že tyto problémy lze vyřešit použitím moderní technologie. Přesně to si myslí odborníci z amerického ministerstva energetiky, zabývající se implementací tzv. konceptu. "uzavřený" reaktor.

Samotná myšlenka na vytvoření takového zařízení vznikla asi před deseti lety jako recept na efektivní zásobování rozvojových zemí energií. Jeho klíčovým prvkem je Small Sealed Transportable Autonomous Reactor (SSTAR), vyvinutý v Lawrence Livermore National Laboratory. Lawrence (Kalifornie).

Zvláštností tohoto produktu je naprostá nemožnost těžby radioaktivní látky (nemluvě o možnosti jejího úniku). To měla být hlavní podmínka pro dodávky přístrojů do tzv. států. „třetího“ světa, aby se eliminovalo pokušení použít jeho obsah k výrobě jaderných zbraní. Kompletně utěsněná skříň vybavená spolehlivým poplašným systémem pro případ pokusu o její otevření a uvnitř je reaktor s parogenerátorem, utěsněný jako džin v láhvi.

Jak se rozpory na globálním energetickém trhu prohlubují, trh stále více diktuje poptávku po autonomních systémech dodávek energie. Z právního hlediska je rozšířené používání malých reaktorů v rozvinuté země slibuje mnohem méně obtíží než jejich dodávky do rozvojových zemí. V důsledku toho se sen o mikrojaderné elektrárně stále více proměňuje v myšlenku vytvoření bodového generátoru energie využívajícího „věčné“ palivo.

Stávající technologie SSTAR neumožňují dobíjení jádra a předpokládaná životnost nepřetržitého provozu je 30 let. Po uplynutí této doby se navrhuje jednoduše vyměnit celý blok za nový. Všimněte si, že reaktor o výkonu 100 megawattů se vejde do „láhve“ vysoké 15 metrů a průměru 3 metry.

Tyto ukazatele, na elektrárnu velmi skromné, se stále zdají významné, pokud mluvíme o tom o energetickém zásobování jednotlivých objektů. Kreativní vývoj projektu však ukázal možnost výrazného snížení hmotnostních a rozměrových charakteristik při adekvátním snížení výkonu.

Do budoucna hodlají konstruktéři pokračovat v práci na miniaturizaci pohonné jednotky a vylepšení řídicích systémů. Další důležitou oblastí je prodloužení životnosti „jaderné tablety“ na 40–50 let, na což se plánuje instalace dalších stínících systémů uvnitř.

Je tedy možné, že v blízké budoucnosti bude možné instalovat téměř věčný zdroj energie přímo v suterénu každého domu.

V poslední době se stále více rozvíjí koncept autonomního zásobování energií. Budiž Rekreační dům se svými větrnými mlýny a solární panely na střeše nebo dřevozpracující závod s topným kotlem běžícím na průmyslový odpad - piliny, podstata se nemění. Svět postupně dochází k závěru, že je čas opustit centralizované poskytování tepla a elektřiny. Centrální vytápění se v Evropě již prakticky nenachází, jednotlivé domy, bytové mrakodrapy a průmyslové podniky jsou vytápěny samostatně. Jedinou výjimkou jsou některá města v severních zemích, kde jsou centrální vytápění a velké kotelny odůvodněny klimatickými podmínkami.

Pokud jde o autonomní energetiku, vše k tomu směřuje - obyvatelstvo aktivně nakupuje větrné turbíny a solární panely. Podniky hledají způsoby racionální použití tepelná energie z technologických postupů, budují vlastní tepelné elektrárny a také nakupují solární panely a větrné turbíny. Ti, kteří se zaměřují především na „zelené“ technologie, dokonce plánují pokrýt střechy továrních dílen a hangárů solárními panely.

Nakonec se to ukazuje jako levnější než nákup potřebné energetické kapacity z místních energetických sítí. Po černobylské havárii však všichni jaksi zapomněli, že nejekologičtější, nejlevnější a přístupným způsobem získávání tepelné a elektrické energie stále zůstává energií atomu. A jestliže po celou dobu existence jaderného průmyslu byly elektrárny s jadernými reaktory vždy spojeny s komplexy pokrývajícími hektary plochy, obrovskými potrubími a jezery pro chlazení, pak je řada vývojů v posledních letech navržena tak, aby tyto stereotypy nabourala.

Několik společností okamžitě oznámilo, že vstupují na trh s „domácími“ jadernými reaktory. Miniaturní stanice o velikosti od garážového boxu až po malou dvoupatrovou budovu jsou připraveny dodávat 10 až 100 MW po dobu 10 let bez doplňování paliva. Reaktory jsou zcela samostatné, bezpečné, nevyžadují žádnou údržbu a na konci své životnosti se jednoduše dobíjejí dalších 10 let. Není to sen pro továrnu na železo nebo komerčního letního rezidenta? Pojďme se blíže podívat na ty z nich, jejichž prodej bude zahájen v příštích letech.

Toshiba 4S (super bezpečný, malý a jednoduchý)

Reaktor je navržen jako baterie. Předpokládá se, že taková „baterie“ bude zakopána v šachtě hluboké 30 metrů a budova nad ní bude měřit 22 16 11 metrů. Ne o moc lépe venkovský dům? Taková stanice bude vyžadovat personál údržby, ale to se stále nedá srovnávat s desítkami tisíc metrů čtverečních prostoru a stovkami pracovníků v tradičních jaderných elektrárnách. Jmenovitý výkon komplexu je 10 megawattů po dobu 30 let bez doplňování paliva.

Reaktor běží dál rychlých neutronů. Podobný reaktor byl instalován a provozován od roku 1980 v JE Belojarsk v r Sverdlovská oblast Rusko (reaktor BN-600). Je popsán princip činnosti. V japonské instalaci se jako chladicí kapalina používá roztavený sodík. To umožňuje zvýšit provozní teplotu reaktoru o 200 stupňů Celsia oproti vodě a za normálního tlaku. Použití vody v této kvalitě by stokrát zvýšilo tlak v systému.

Nejdůležitější je, že náklady na výrobu 1 kWh pro tuto instalaci se očekávají v rozmezí 5 až 13 centů. Rozdíly jsou způsobeny zvláštnostmi vnitrostátního zdanění, různými náklady na zpracování jaderného odpadu a náklady na vyřazení samotné elektrárny z provozu.

Vypadá to, že prvním zákazníkem pro „baterii“ od Toshiby bude Městečko Galena, Aljaška v USA. V současné době čas běží koordinace povolovací dokumentaci s vládními agenturami USA. Partnerem společnosti v USA je známá společnost Westinghouse, která poprvé dodala palivové soubory alternativu k ruským TVELům do ukrajinské jaderné elektrárny.

Hyperion Power Generation a Hyperion Reactor

Zdá se, že tito Američané jako první vstoupili na komerční trh s miniaturními jadernými reaktory. Společnost nabízí instalace od 70 do 25 megawattů v ceně přibližně 25-30 milionů USD na jednotku. Jaderná zařízení Hyperion lze využít jak pro výrobu elektřiny, tak pro vytápění. K počátku roku 2010 již bylo přijato více než 100 objednávek na stanice různých kapacit, a to jak od jednotlivců, tak od státní společnosti. Dokonce se plánuje přesunout výrobu hotových modulů mimo Spojené státy, vybudování továren v Asii a západní Evropě.

Reaktor funguje na stejném principu jako většina moderních reaktorů v jaderných elektrárnách. Přečtěte si . Principiálně nejbližší jsou nejběžnější ruské reaktory a elektrárny typu VVER používané na jaderných ponorkách Projektu 705 Lira (NATO - „Alfa“). Americký reaktor je prakticky pozemní verze reaktorů instalovaných na těchto jaderných ponorkách, mimochodem - nejrychlejší ponorky své doby.

Používaným palivem je nitrid uranu, který má vyšší tepelnou vodivost ve srovnání s keramickým oxidem uranu, tradičním pro reaktory VVER. To umožňuje provoz při teplotách o 250-300 stupňů Celsia vyšších než u instalací voda-voda, což zvyšuje účinnost parních turbín elektrických generátorů. Vše je zde jednoduché – čím vyšší teplota reaktoru, tím vyšší teplota páry a v důsledku toho vyšší účinnost parní turbíny.

Jako chladicí „kapalina“ se používá tavenina olova a bismutu, podobná té na sovětských jaderných ponorkách. Tavenina prochází třemi teplosměnnými okruhy, čímž se teplota snižuje z 500 stupňů Celsia na 480. Pracovní tekutinou pro turbínu může být buď vodní pára, nebo přehřátý oxid uhličitý.

Instalace s palivovým a chladicím systémem váží pouhých 20 tun a je dimenzována na 10 let provozu při jmenovitém výkonu 70 megawattů bez doplňování paliva. Miniaturní rozměry jsou skutečně působivé – reaktor je pouze 2,5 metru vysoký a 1,5 metru široký! Celý systém lze přepravovat nákladním automobilem popř vlakem, je absolutním komerčním světovým rekordmanem v poměru výkonu a mobility.

Po příjezdu na místo je „sud“ s reaktorem jednoduše pohřben. Přístup k němu ani jakákoliv údržba se vůbec nepředpokládá. Po záruční doba sestava je vykopána a odeslána do závodu výrobce k opětovnému naplnění. Vlastnosti olovo-bismutového chlazení poskytují obrovskou bezpečnostní výhodu – přehřátí a výbuch nejsou možné (tlak se s teplotou nezvyšuje). Po ochlazení slitina také ztuhne a samotný reaktor se změní na železný polotovar izolovaný silnou vrstvou olova, který se nebojí mechanického namáhání. Mimochodem je to právě nemožnost pracovat na nízkých výkonech (kvůli tuhnutí chladící slitiny a automatické vypnutí), byl důvodem pro odmítnutí dalšího používání olověných a bismutových zařízení na jaderných ponorkách. Ze stejného důvodu se jedná o nejbezpečnější reaktory, jaké byly kdy instalovány na jaderných ponorkách ze všech zemí.

Zpočátku byly miniaturní jaderné elektrárny vyvinuty společností Hyperion Power Generation pro potřeby těžebního průmyslu, konkrétně pro zpracování roponosných břidlic na syntetickou ropu. Odhadované zásoby syntetické ropy v roponosné břidlice dostupné pro zpracování pomocí dnešních technologií se odhadují na 2,8-3,3 bilionu barelů. Pro srovnání, zásoby „tekuté“ ropy ve vrtech se odhadují pouze na 1,2 bilionu barelů. Proces rafinace břidlice na ropu však vyžaduje její zahřátí a následné zachycení par, které pak kondenzují na ropu a vedlejší produkty. Je jasné, že na vytápění je potřeba někde získat energii. Z tohoto důvodu je těžba ropy z břidlic považována za ekonomicky nerealizovatelnou ve srovnání s jejím dovozem ze zemí OPEC. Společnost tak vidí budoucnost svého produktu v různých oblastech použití.

Například jako mobilní elektrárna pro potřeby vojenských základen a letišť. I zde jsou zajímavé vyhlídky. Tedy při vedení mobilních bojových operací, kdy jednotky operují z tzv. silných míst v určité regiony Tyto stanice by mohly napájet „základní“ infrastrukturu. Stejně jako v počítačových strategiích. Jediný rozdíl je v tom, že po splnění úkolu v regionu se elektrárna naloží do vozidlo(letoun, nákladní vrtulník, nákladní auta, vlak, loď) a odvezena na nové místo.

Další vojenskou aplikací je stacionární napájení stálých vojenských základen a letišť. Při náletu nebo raketovém útoku základna s podzemím jaderná elektrárna, který nevyžaduje personál údržby, si spíše zachová bojovou účinnost. Stejně tak je možné napájet skupiny objektů sociální infrastruktury - vodovody měst, administrativní zařízení, nemocnice.

Průmyslové a civilní aplikace - napájecí systémy pro malá města a obce, jednotlivé podniky nebo jejich skupiny, topné systémy. Tyto instalace totiž primárně generují tepelnou energii a v chladných oblastech planety mohou tvořit jádro centralizované systémy topení. Za perspektivní považuje společnost také využití takových mobilních elektráren na odsolovacích zařízeních v rozvojových zemích.

SSTAR (malý, uzavřený, přenosný, autonomní reaktor)

Malý, uzavřený, mobilní autonomní reaktor je projekt vyvíjený v Lawrence Livermore National Laboratory, USA. Princip fungování je podobný jako u Hyperionu, jen jako palivo používá Uran-235. Musí mít skladovatelnost 30 let s kapacitou 10 až 100 megawattů.

Rozměry by měly být 15 metrů na výšku a 3 metry na šířku s hmotností reaktoru 200 tun. Toto zařízení je původně navrženo pro použití v zaostalých zemích v rámci leasingového programu. Zvýšená pozornost je tedy věnována neschopnosti konstrukci rozebrat a vydolovat z ní cokoli cenného. Cenný je uran-238 a plutonium pro zbraně, které se produkují po uplynutí doby použitelnosti.

Na konci nájemní smlouvy bude příjemce povinen vrátit jednotku do Spojených států. Jsem jediný, kdo si myslí, že jde o mobilní továrny na výrobu plutonia pro zbraně za peníze jiných lidí? 🙂 Zde však americký stát dále nepokročil výzkumná práce Zatím neexistuje ani prototyp.

Abychom to shrnuli, je třeba poznamenat, že zatím nejrealističtější vývoj je od Hyperionu a první dodávky jsou naplánovány na rok 2014. Myslím, že můžeme očekávat další pokrok „kapesních“ jaderných elektráren, zejména proto, že další podniky, včetně takových gigantů, jako je Mitsubishi Heavy Industries, provádějí podobnou práci na vytváření podobných stanic. Obecně platí, že miniaturní jaderný reaktor je hodnou odpovědí na všechny druhy přílivového zákalu a další neuvěřitelně „zelené“ technologie. Vypadá to, že brzy uvidíme, jak se vojenská technologie opět přesune do civilního využití.

Micro atomový reaktor Bohužel jej nelze vytvořit pro domácí potřeby a zde je důvod. Provoz atomového reaktoru je založen na řetězové reakci štěpení jader uranu-235 (²3⁵U) tepelným neutronem: n + ²3⁵U → ¹⁴¹Ba + ⁹²Kr + γ (202,5 ​​MeV) + 3n. Obrázek štěpné řetězové reakce je uveden níže

Na Obr. je vidět, jak neutron vstupující do jádra (²³⁵U) jej excituje a jádro se rozdělí na dva fragmenty (¹⁴¹Ba, ⁹²Kr), γ-kvantum s energií 202,5 ​​MeV a 3 volné neutrony (v průměru), které se postupně může rozdělit další 3 jádra uranu, která se jim připletla do cesty. Při každém štěpení se tedy uvolní asi 200 MeV energie neboli ~3 × 10⁻¹¹ J, což odpovídá ~80 TerraJ/kg nebo 2,5 milionkrát více, než by se uvolnilo při stejném množství spalování uhlí. Ale jak nás poučuje Murphy: „Pokud se má stát něco špatného, ​​stane se to,“ a některé neutrony produkované štěpením jsou ztraceny v řetězové reakci. Neutrony mohou uniknout (vyskočit) z aktivního objemu nebo být absorbovány nečistotami (například Krypton). Poměr počtu neutronů následující generace k počtu neutronů v předchozí generaci v celém objemu média množícího neutrony (aktivní zóny jaderného reaktoru) se nazývá faktor násobení neutronů, k. U k<1 цепная реакция затухает, т.к. число поглощенных нейтронов больше числа вновь образовавшихся. При k>1, dojde k explozi téměř okamžitě, když se k rovná 1, dojde k řízené stacionární řetězové reakci. Neutronový multiplikační faktor (k) je nejcitlivější na hmotnost a čistotu jaderného paliva (²³⁵U). V nukleární fyzika minimální množství štěpného materiálu potřebné k zahájení samoudržující štěpné řetězové reakce (k≥1) se nazývá kritické množství. Pro Uran-235 se rovná 50 kg. To rozhodně není mikro-velikost, ale ani moc. Aby se zabránilo jadernému výbuchu a vytvořila se schopnost řídit řetězovou reakci (násobící faktor), musí se zvýšit množství paliva v reaktoru a v souladu s tím musí být uvedeny do provozu absorbéry neutronů (moderátory). Právě toto inženýrské a technické vybavení reaktoru za účelem udržitelného řízení řetězové reakce, chladicího systému a doplňkových konstrukcí pro radiační bezpečnost personálu vyžaduje velké objemy.

Můžete také použít California-232 jako palivo s kritickou hmotností asi 2,7 kg. V limitu je pravděpodobně docela dobře možné přivést reaktor do velikosti koule o průměru několika metrů. S největší pravděpodobností se to pravděpodobně dělá na jaderných ponorkách. Myslím, že přiblížení k takovým reaktorům by mělo být velmi nebezpečné ☠ kvůli nevyhnutelnému neutronovému pozadí, ale měli byste se zeptat válečníků na více podrobností.

Californian není vhodný jako jaderné palivo kvůli jeho enormní ceně. 1 gram California-252 stojí asi 27 milionů dolarů. Jako jaderné palivo se široce používá pouze uran. Palivové prvky na bázi thoria a plutonia se zatím široce nepoužívají, ale aktivně se vyvíjejí.

Relativně vysoká kompaktnost podmořských reaktorů je zajištěna odlišností konstrukce (obvykle tlakovodní reaktory, VVER/PWR), odlišnými požadavky na ně (různé požadavky na bezpečnost a nouzové odstavení; na palubě obvykle není potřeba mnoho elektřiny, na rozdíl od reaktorů pozemních elektráren , které byly vytvořeny pouze kvůli elektřině) a využití různého stupně obohacení paliva (koncentrace uranu-235 vzhledem ke koncentraci uranu-238). Palivo pro námořní reaktory obvykle používá uran s mnohem vyšším stupněm obohacení (od 20 % do 96 % u amerických lodí). Také na rozdíl od pozemních elektráren, kde je běžné použití paliva ve formě keramiky (oxid uraničitý), námořní reaktory nejčastěji využívají jako palivo slitiny uranu se zirkoniem a dalšími kovy.

Generující zařízení elektřina v důsledku využití energie jaderného rozpadu, byly dobře studovány (od roku 1913) a byly dlouho zvládnuty ve výrobě. Používají se hlavně tam, kde je potřeba relativní kompaktnost a vysoká autonomie – při průzkumu vesmíru, podvodní vozidla, řídce osídlené a opuštěné technologie. Vyhlídky na jejich použití v domácích podmínkách jsou poměrně skromné, kromě radiačního nebezpečí je většina druhů jaderného paliva vysoce toxická a v zásadě extrémně nebezpečná při kontaktu s nimi; životní prostředí. Navzdory skutečnosti, že v anglicky psané literatuře se tato zařízení nazývají atomové baterie a není obvyklé nazývat je reaktory, lze je za takové považovat, protože v nich probíhá rozpadová reakce. V případě potřeby mohou být taková zařízení přizpůsobena pro domácí potřeby, což může být relevantní pro podmínky například v Antarktidě.

Radioizotopové termoelektrické generátory existují již dlouhou dobu a plně uspokojí váš požadavek - jsou kompaktní a poměrně výkonné. Fungují díky Seebeckovu efektu a nemají žádné pohyblivé části. Kdyby to nebylo v rozporu selský rozum, bezpečnostní opatření a trestní zákoník, takový generátor by mohl být zakopaný někde pod garáží na venkově a dokonce z něj napájet pár žárovek a notebook. Obětovat, abych tak řekl, zdraví potomků a sousedů kvůli sto nebo dvěma wattům elektřiny. Celkem bylo v Rusku a SSSR vyrobeno více než 1000 takových generátorů.

Jak již odpověděli ostatní účastníci, vyhlídky na miniaturizaci „klasických“ reaktorů jaderná energie využívání parních turbín k výrobě elektřiny je silně omezeno fyzikálními zákony a hlavní omezení nejsou dána ani tak velikostí reaktoru, jako velikostí dalších zařízení: kotlů, potrubí, turbín, chladicích věží. S největší pravděpodobností nebudou existovat žádné „domácí“ modely. Přesto se nyní aktivně vyvíjejí docela kompaktní zařízení, například perspektivní reaktor NuScale o výkonu 50 MWe má rozměry pouhých 76 krát 15 palců, tzn. asi dva metry na 40 centimetrů.

S energií jaderné fúze je vše mnohem komplikovanější a nejednoznačnější. Na jednu stranu lze mluvit pouze o dlouhodobém horizontu. Energii zatím neposkytují ani velké jaderné fúzní reaktory a o jejich praktické miniaturizaci se prostě nemluví. Přesto řada seriózních a ještě serióznějších organizací vyvíjí kompaktní energetické zdroje založené na fúzní reakci. A pokud v případě Lockheed Martin slovo „compact“ znamená „velikost dodávky“, pak například v případě americké agentury DARPA, která ve fiskálním roce 2009 přidělila