세계에서 가장 작은 원자로. 중국은 세계에서 가장 작은 원자로를 건설할 계획이다. 인사가 모든 것을 결정한다

1. 자유 피스톤 스털링 엔진은 "원자 증기"를 가열하여 구동됩니다. 2. 유도 발전기는 백열등에 전력을 공급하기 위해 약 2W의 전기를 제공합니다. 3. 특징적인 파란색 빛은 원자에서 빠져나온 전자의 체렌코프 방사선입니다. 감마선. 멋진 야간 조명 역할을 할 수 있습니다!

14세 이상 어린이의 경우 젊은 연구원이 작지만 실제처럼 독립적으로 조립할 수 있습니다. 원자로, 신속 ​​중성자와 지연 중성자가 무엇인지 배우고, 핵 연쇄 반응의 가속 및 감속 역학을 살펴보세요. 감마 분광계를 사용한 몇 가지 간단한 실험을 통해 다양한 핵분열 생성물의 생성을 이해하고 현재 유행하는 토륨(토륨-232 황화물 조각이 부착됨)에서 연료를 재생산하는 실험을 할 수 있습니다. 포함된 책인 "Fundamentals of Nuclear Physics for Little Ones"에는 조립된 원자로를 사용한 300개 이상의 실험에 대한 설명이 포함되어 있어 창의성을 발휘할 수 있는 여지가 엄청납니다.

역사적인 프로토타입 원자력 연구소 세트(1951)는 학생들에게 가장 진보된 과학 및 기술 분야에 참여할 수 있는 기회를 제공했습니다. 검전기, 안개상자 및 가이거-뮐러 계수기를 사용하여 많은 작업을 수행할 수 있었습니다. 가장 흥미로운 실험. 그러나 물론 러시아의 "탁상형 원자력 발전소" 세트에서 작동하는 원자로를 조립하는 것만큼 흥미롭지는 않습니다!

1950년대 원자로의 등장과 함께 모든 에너지 문제를 해결할 수 있는 찬란한 전망이 인류 앞에 나타난 것처럼 보였습니다. 원자력 발전소를 설계한 에너지 엔지니어, 원자력 전기 선박을 설계한 조선소, 심지어 자동차 설계자까지 축하 행사에 참여하여 '평화 원자'를 사용하기로 결정했습니다. 사회에서 "원자력 붐"이 발생했고 업계에는 자격을 갖춘 전문가가 부족하기 시작했습니다. 새로운 인력의 유입이 필요했고 대학생뿐만 아니라 학생들 사이에서도 진지한 교육 캠페인이 시작되었습니다. 예를 들어 A.C. Gilbert Company는 1951년에 여러 개의 작은 방사성 물질, 필요한 도구 및 우라늄 광석 샘플이 포함된 원자력 연구소 어린이용 키트를 출시했습니다. 상자에 적혀 있듯이 이 “최첨단 과학 키트”를 사용하면 “젊은 연구자들이 150가지가 넘는 흥미로운 과학 실험을 수행”할 수 있었습니다.

인사가 모든 것을 결정한다

지난 반세기 동안 과학자들은 여러 가지 쓰라린 교훈을 얻었으며 신뢰할 수 있고 안전한 원자로를 만드는 방법을 배웠습니다. 최근 후쿠시마 사고로 인해 산업계가 침체되고 있지만 곧 다시 성장세를 보일 것이며 원자력 발전소는 깨끗하고 신뢰할 수 있으며 안전한 에너지를 생산하는 매우 유망한 방법으로 계속해서 인식될 것입니다. 그러나 지금 러시아에는 1950년대와 마찬가지로 인력이 부족합니다. 학생들의 관심을 끌고 관심을 높이기 위해 원자력 에너지, 연구 및 생산 기업(SPE) "Ekoatomconversion", A.S. 길버트컴퍼니(Gilbert Company)가 14세 이상 어린이를 위한 교육용 세트를 출시했습니다. 물론 과학은 반세기 동안 멈추지 않았기 때문에 역사적인 프로토타입과 달리 현대 세트를 사용하면 훨씬 더 흥미로운 결과, 즉 테이블 위에 원자력 발전소의 실제 모델을 조립할 수 있습니다. 물론 활발히 활동하고 있습니다.

요람에서 나오는 문해력

“저희 회사는 원자력이 거의 전 세계 사람들에게 친숙하고 친숙한 도시인 Obninsk에서 왔습니다. 유치원, 'PM'에 대해 설명합니다. 과학 고문 NPP "Ecoatomconversion" Andrey Vykhadanko. "그리고 모두는 그녀를 두려워할 필요가 전혀 없다는 것을 이해합니다." 결국 알려지지 않은 위험만이 정말 무서운 법이다. 이것이 바로 우리가 학생들을 위해 이 세트를 출시하기로 결정한 이유입니다. 이 세트를 통해 학생들은 자신과 다른 사람들을 심각한 위험에 노출시키지 않고 원자로의 작동 원리를 실험하고 연구할 수 있습니다. 아시다시피 어린 시절에 얻은 지식은 가장 내구성이 높으므로 이 세트의 출시를 통해 체르노빌이나 원전 사고가 반복될 가능성을 크게 줄일 수 있기를 바랍니다.

미래의 후쿠시마."

폐플루토늄

수년간 많은 원자력 발전소를 운영하면서 소위 원자로 플루토늄이 엄청나게 축적되었습니다. 주로 Pu-240과 같은 다른 동위원소 혼합물이 약 20% 포함된 무기급 Pu-239로 구성됩니다. 이로 인해 원자로 등급 플루토늄은 핵폭탄을 만드는 데 완전히 부적합해졌습니다. 239번째 동위원소와 240번째 동위원소의 질량 차이가 0.4%에 불과하기 때문에 불순물을 분리하는 것은 매우 어려운 것으로 나타났습니다. 원자로 플루토늄을 첨가하여 핵연료를 생산하는 것은 기술적으로 복잡하고 경제적으로 수익성이 없는 것으로 판명되었으므로 이 물질은 사용되지 않았습니다. Ecoatomconversion Research and Production Enterprise에서 개발한 "젊은 핵과학자 키트"에 사용되는 것은 "폐기물" 플루토늄입니다.

알려진 바와 같이, 핵분열 연쇄 반응이 시작되려면 핵연료가 특정 임계 질량을 가져야 합니다. 무기급 우라늄-235로 만든 공의 경우 50kg이고, 플루토늄-239로 만든 공의 경우 10kg입니다. 예를 들어 베릴륨과 같은 중성자 반사체로 만든 껍질은 임계 질량을 여러 번 줄일 수 있습니다. 그리고 열 중성자 원자로에서와 같이 감속재를 사용하면 임계 질량이 10배 이상 감소하여 고농축 U-235 수 킬로그램이 됩니다. Pu-239의 임계 질량은 수백 그램이 될 것이며, Ecoatomconversion에서 개발된 테이블에 딱 맞는 것은 바로 이 초소형 원자로입니다.

가슴에 뭐가 들어있나

세트의 포장은 흑백으로 수수하게 디자인되었으며, 희미한 3부분 방사능 아이콘만 일반 배경에서 다소 눈에 띕니다. Andrey는 상자에 적힌 "완전히 안전합니다!"라는 문구를 가리키며 "정말 위험하지 않습니다."라고 말합니다. "그러나 이것은 공식 당국의 요구 사항입니다." 상자는 무겁습니다. 이는 놀라운 일이 아닙니다. 상자에는 지르코늄 껍질과 6개의 플루토늄 막대로 구성된 연료 집합체(FA)가 포함된 밀봉된 납 선적 컨테이너가 포함되어 있습니다. 또한, 세트에는 화학 경화된 내열 유리로 만들어진 외부 반응기 용기, 유리창과 밀봉된 리드가 있는 하우징 커버, 스테인레스 스틸 코어 하우징, 반응기 스탠드 및 제어 흡수 막대가 포함됩니다. 붕소 탄화물. 반응기의 전기 부분은 폴리머 튜브, 작은 백열등 및 전선이 연결된 자유 피스톤 스털링 엔진으로 표현됩니다. 이 키트에는 1kg짜리 붕산 분말 봉지, 인공호흡기가 달린 보호복 한 벌, 헬륨 중성자 검출기가 내장된 감마 분광계도 포함되어 있습니다.

원자력 발전소 건설

사진에 첨부된 설명서에 따라 원자력 발전소의 실제 모델을 조립하는 것은 매우 간단하며 30분도 채 걸리지 않습니다. 세련된 보호복을 착용한 후(조립 중에만 필요함) 연료 어셈블리와 함께 밀봉된 포장을 엽니다. 그런 다음 원자로 용기 내부에 어셈블리를 삽입하고 코어 본체로 덮습니다. 마지막으로, 봉인된 리드가 위에 있는 뚜껑을 닫습니다. 흡수 막대를 중앙 막대에 끝까지 삽입하고 다른 두 막대 중 하나를 통해 활성 영역에 증류수를 몸체 선까지 채워야합니다. 충전 후 스털링 엔진의 열교환기를 통과하는 증기 및 응축수용 튜브가 압력 입구에 연결됩니다. 이제 원자력 발전소 자체가 완성되어 발사 준비가 되었습니다. 남은 것은 중성자를 완벽하게 흡수하고 중성자 방사선으로부터 젊은 연구원을 보호하는 붕산 용액으로 채워진 수족관의 특수 스탠드에 놓는 것뿐입니다.

셋, 둘, 하나 - 시작하세요!

우리는 중성자 센서가 있는 감마 분광계를 수족관 벽 가까이에 가져왔습니다. 건강에 위협이 되지 않는 중성자의 작은 부분은 여전히 ​​나옵니다. 중성자 플럭스가 급격히 증가하기 시작할 때까지 제어봉을 천천히 올리면 자립형 핵반응이 시작됩니다. 남은 것은 필요한 전력에 도달할 때까지 기다렸다가 표시를 따라 막대를 1cm 뒤로 밀어 반응 속도가 안정화되는 것입니다. 끓기 시작하자마자 코어 본체의 상부에 증기 층이 나타납니다(본체에 구멍이 있어 이 층이 과열로 이어질 수 있는 플루토늄 막대가 노출되는 것을 방지합니다). 증기는 튜브를 타고 스털링 엔진으로 올라가고, 그곳에서 응축되어 출구 튜브 아래로 흘러 반응기로 들어갑니다. 엔진의 두 끝 사이의 온도 차이(하나는 증기에 의해 가열되고 다른 하나는 실내 공기에 의해 냉각됨)는 피스톤 자석의 진동으로 변환되어 다음을 유도합니다. 교류엔진을 둘러싼 권선에서 젊은 연구원의 손에 원자 빛을 발화시키고 개발자가 바라는 대로 그의 마음에 원자에 대한 관심을 갖게 됩니다.

편집자 주: 이 기사는 잡지 4월호에 게재되었으며 만우절 농담입니다.

건물이 전기, 열, 온수를 완벽하게 공급하는 동시에 잉여 에너지의 일부를 외부에 판매할 수 있습니까?

틀림없이! 우리가 좋은 오래된 원자를 기억하고 우리 집에 소형 원자로를 장비한다면. 생태와 안전은 어떻습니까? 이러한 문제는 다음을 사용하여 해결될 수 있는 것으로 나타났습니다. 현대 기술. 이것이 바로 소위 개념의 구현에 참여한 미국 에너지부의 전문가들이 생각하는 것입니다. "밀폐된" 원자로.

이러한 장치를 만들려는 아이디어는 개발도상국에 효율적인 에너지 공급을 위한 방법으로 약 10년 전에 나타났습니다. 그 핵심 요소는 로렌스 리버모어 국립 연구소에서 개발한 SSTAR(Small Sealed Transportable Autonomous Reactor)입니다. 로렌스(캘리포니아).

이 제품의 특징은 방사성 물질을 추출하는 것이 완전히 불가능하다는 것입니다(누설 가능성은 말할 것도 없습니다). 이것이 소위 국가에 장치를 공급하는 주요 조건으로 간주되었습니다. 핵무기를 만들기 위해 그 내용물을 사용하려는 유혹을 없애기 위해 "제3" 세계. 완전히 밀봉된 케이스, 열려고 시도할 경우 신뢰할 수 있는 경보 시스템을 갖추고 있으며, 내부에는 병 속의 요정처럼 밀봉된 증기 발생기가 있는 원자로가 있습니다.

글로벌 에너지 시장의 모순이 심화됨에 따라 시장은 점점 더 자율적인 에너지 공급 시스템에 대한 수요를 지시하고 있습니다. 법적 관점에서 볼 때, 소형 원자로의 광범위한 사용은 선진국개발도상국에 공급하는 것보다 훨씬 적은 어려움을 약속합니다. 이에 따라 미세원전의 꿈은 점점 '영원한' 연료를 활용한 점에너지 발전기를 만드는 아이디어로 변모하고 있다.

기존 SSTAR 기술은 코어 재충전이 불가능하며 예상 연속 작동 수명은 30년이다. 이 기간이 지나면 전체 블록을 새 블록으로 간단히 교체하는 것이 좋습니다. 100MW의 출력을 가진 원자로는 높이 15m, 직경 3m의 "병"에 맞습니다.

발전소의 경우 매우 미미한 이러한 지표는 다음과 같은 경우에는 여전히 중요해 보입니다. 우리 얘기 중이야개별 물체의 에너지 공급에 대해. 그러나 프로젝트의 창의적인 개발은 적절한 전력 감소로 무게와 크기 특성을 크게 줄일 수 있는 가능성을 보여주었습니다.

앞으로도 설계자들은 동력 장치를 소형화하고 제어 시스템을 개선하는 작업을 계속할 계획입니다. 또 다른 중요한 분야는 '핵 태블릿'의 수명을 40~50년으로 연장하는 것이며, 이를 위해 내부에 추가 차폐 시스템을 설치할 계획입니다.

따라서 가까운 장래에 모든 집의 지하실에 거의 영원한 에너지 원을 직접 설치하는 것이 가능할 것입니다.

최근에는 자율에너지 공급이라는 개념이 점점 더 발전하고 있습니다. 그렇게 되세요 별장풍차와 태양 전지 패널산업 폐기물-톱밥을 사용하는 난방 보일러가있는 지붕이나 목재 가공 공장에서 본질은 변하지 않습니다. 세계는 이제 중앙 집중식 열과 전기 공급을 포기해야 한다는 결론에 점차 다가가고 있습니다. 중앙 난방은 유럽, 개인 주택, 아파트 고층 건물 및 건물에서는 더 이상 찾아볼 수 없습니다. 산업 기업독립적으로 가열됩니다. 유일한 예외는 중앙 난방 시설과 대형 보일러실이 기후 조건에 따라 정당화되는 북부 국가의 특정 도시입니다.

자율 전력 산업의 경우 모든 것이 이를 향해 움직이고 있습니다. 인구는 풍력 터빈과 태양 전지판을 적극적으로 구매하고 있습니다. 기업은 방법을 찾고 있습니다 합리적 사용열 에너지 기술 프로세스, 자체 화력 발전소를 건설하고 태양광 패널과 풍력 터빈도 구매하고 있습니다. 특히 "친환경" 기술에 중점을 두는 사람들은 공장 작업장과 격납고의 지붕을 태양광 패널로 덮을 계획을 세우기도 합니다.

궁극적으로 이는 지역 전력망에서 필요한 에너지 용량을 구매하는 것보다 더 저렴하다는 것이 밝혀졌습니다. 그러나 체르노빌 사고 이후 모든 사람들은 가장 환경 친화적이고 저렴하며 접근 가능한 방식으로열 및 전기 에너지를 얻는 것은 여전히 ​​​​원자의 에너지로 남아 있습니다. 그리고 원자력 산업이 존재하는 동안 원자로가 있는 발전소가 항상 헥타르 면적의 단지, 거대한 파이프 및 냉각용 호수와 연관되어 왔다면 최근 몇 년간의 수많은 개발은 이러한 고정관념을 깨기 위해 고안되었습니다.

몇몇 회사는 즉시 "가정용" 원자로를 가지고 시장에 진출한다고 발표했습니다. 차고 상자부터 작은 2층 건물까지 다양한 크기의 소형 충전소는 재급유 없이 10년 동안 10~100MW를 공급할 준비가 되어 있습니다. 원자로는 완전히 독립적이고 안전하며 유지보수가 필요하지 않으며 수명이 끝나면 10년 동안 재충전하면 됩니다. 철공장이나 상업 여름 거주자의 꿈이 아닌가? 앞으로 몇 년 안에 판매가 시작될 제품을 자세히 살펴 보겠습니다.

Toshiba 4S(매우 안전하고 작고 단순함)

반응기는 배터리처럼 설계되었습니다. 이러한 "배터리"는 깊이 30m의 샤프트에 묻혀 있고 그 위의 건물은 22m로 측정됩니다. 16 11미터. 별로 좋지 않음 별장? 이러한 발전소에는 유지 보수 인력이 필요하지만 이는 여전히 기존 원자력 발전소의 수만 평방 미터의 공간과 수백 명의 작업자와 비교할 수 없습니다. 이 단지의 정격 출력은 재급유 없이 30년 동안 10메가와트입니다.

원자로는 계속 작동한다 빠른 중성자. 비슷한 원자로가 1980년부터 Beloyarsk NPP에 설치되어 운영되었습니다. 스베르들롭스크 지역러시아(BN-600 원자로). 작동 원리가 설명되어 있습니다. 일본 시설에서는 용융 나트륨이 냉각수로 사용됩니다. 이를 통해 원자로의 작동 온도를 물과 정상 압력에 비해 섭씨 200도 높일 수 있습니다. 이 품질의 물을 사용하면 시스템의 압력이 수백 배 증가합니다.

가장 중요한 것은 이 설치를 위해 1kWh를 생성하는 데 드는 비용이 5센트에서 13센트 사이일 것으로 예상된다는 것입니다. 이러한 차이는 국세의 특성, 핵폐기물 처리 비용 및 발전소 자체 해체 비용의 차이로 인해 발생합니다.

Toshiba의 "배터리"에 대한 첫 번째 고객은 다음과 같습니다. 작은 마을미국 알래스카 걸리나. 현재 시간이 가고있다조정 서류 허가미국 정부 기관과 함께. 미국에 있는 이 회사의 파트너는 잘 알려진 회사인 Westinghouse입니다. 이 회사는 처음으로 러시아 TVEL을 대체할 연료 집합체를 우크라이나 원자력 발전소에 공급했습니다.

Hyperion 발전 및 Hyperion 원자로

이 미국인들은 소형 원자로 상업 시장에 최초로 진출한 것으로 보입니다. 이 회사는 단위당 약 2,500만~3,000만 달러의 비용이 드는 70~25메가와트의 설치를 제공합니다. Hyperion 원자력 시설은 발전과 난방 모두에 사용될 수 있습니다. 2010년 초 현재 개인 및 기업 모두를 통해 다양한 용량의 스테이션에 대해 이미 100개 이상의 주문을 받았습니다. 국영 기업. 완제품 모듈 생산을 미국 밖으로 이전하여 아시아와 서유럽에 공장을 건설할 계획도 있습니다.

원자로는 원자력 발전소의 대부분의 현대 원자로와 동일한 원리로 작동합니다. 읽다 . 가장 가까운 작동 원리는 Project 705 Lira(NATO - "Alfa") 핵 잠수함에 사용되는 가장 일반적인 러시아 VVER 유형 원자로 및 발전소입니다. 그런데 미국 원자로는 실제로 이러한 핵 잠수함에 설치된 원자로의 육상 기반 버전입니다. 잠수함그 시간의.

사용된 연료는 질화우라늄으로, 이는 VVER 원자로에 일반적으로 사용되는 세라믹 산화우라늄에 비해 열전도율이 더 높습니다. 이를 통해 수자원 설비보다 섭씨 250~300도 더 높은 온도에서 작동할 수 있어 발전기의 증기 터빈 효율이 높아집니다. 여기에서는 모든 것이 간단합니다. 원자로 온도가 높을수록 증기 온도가 높아지고 결과적으로 증기 터빈의 효율이 높아집니다.

소련 핵잠수함의 용융물과 유사한 납-비스무트 용융물이 냉각 "액체"로 사용됩니다. 용융물은 3개의 열 교환 회로를 통과하여 온도를 섭씨 500도에서 480도로 낮춥니다. 터빈의 작동 유체는 수증기 또는 과열된 이산화탄소일 수 있습니다.

연료 및 냉각 시스템을 갖춘 설비의 무게는 20톤에 불과하며 재급유 없이 정격 출력 70MW로 10년 동안 작동하도록 설계되었습니다. 소형 크기는 정말 인상적입니다. 원자로는 높이가 2.5m, 너비가 1.5m에 불과합니다! 전체 시스템은 트럭으로 운송할 수 있습니다. 철도로, 전력 이동성 비율에 대한 절대적인 상용 세계 기록 보유자입니다.

현장에 도착하면 원자로가 있는 "배럴"이 간단히 묻혀집니다. 이에 대한 액세스 또는 유지 관리는 전혀 예상되지 않습니다. 후에 보증 기간조립품은 발굴되어 재충전을 위해 제조업체의 공장으로 보내집니다. 납-비스무트 냉각 기능은 안전에 큰 이점을 제공합니다. 과열 및 폭발이 불가능합니다(온도에 따라 압력이 증가하지 않음). 또한 냉각되면 합금이 응고되고 원자로 자체는 두꺼운 납 층으로 절연된 철 블랭크로 변하여 기계적 응력을 두려워하지 않습니다. 그건 그렇고, 그것은 저전력에서 작업하는 것이 불가능합니다 (냉각 합금의 응고로 인해 및 자동 종료), 핵 잠수함에 납-비스무트 시설을 추가로 사용하는 것을 거부한 이유였습니다. 같은 이유로 이 원자로는 모든 국가의 핵잠수함에 설치된 원자로 중 가장 안전한 원자로입니다.

처음에는 Hyperion Power Generation이 광산업의 요구, 즉 오일 셰일을 합성 오일로 가공하기 위해 소형 원자력 발전소를 개발했습니다. 오늘날의 기술을 사용하여 처리할 수 있는 오일 셰일 내 합성유의 추정 매장량은 2조 8~3조 3천억 배럴로 추산됩니다. 비교를 위해, 유정의 "액체" 석유 매장량은 1조 2천억 배럴에 불과한 것으로 추산됩니다. 그러나 셰일을 석유로 정제하는 과정에서는 셰일을 가열한 다음 증기를 포착해야 하며, 증기는 응축되어 석유와 부산물로 생성됩니다. 난방을 위해서는 어딘가에서 에너지를 얻어야 한다는 것이 분명합니다. 이러한 이유로 셰일 석유 생산은 OPEC 국가에서 셰일을 수입하는 것에 비해 경제적으로 실현 불가능한 것으로 간주됩니다. 따라서 회사는 다양한 응용 분야에서 제품의 미래를 봅니다.

예를 들어, 군사 기지 및 비행장의 요구에 맞는 이동식 발전소로 사용됩니다. 여기에도 흥미로운 전망이 있습니다. 따라서 기동전투 작전을 수행할 때 군대가 소위 강점에서 작전을 수행할 때 특정 지역, 이러한 스테이션은 "기본" 인프라에 전력을 공급할 수 있습니다. 컴퓨터 전략과 같습니다. 유일한 차이점은 해당 지역의 작업이 완료되면 발전소가 차량(비행기, 화물 헬리콥터, 트럭, 기차, 배) 새로운 장소로 이동합니다.

또 다른 군사 응용 분야는 영구 군사 기지 및 비행장의 고정 전원 공급 장치입니다. 공습이나 미사일 공격 중에 지하에 기지가 있는 경우 원자력 발전소유지 보수 인력이 필요하지 않은 는 전투 효율성을 유지할 가능성이 더 높습니다. 같은 방식으로 도시의 급수 시스템, 행정 시설, 병원 등 사회 기반 시설 개체 그룹에 전력을 공급하는 것이 가능합니다.

음, 산업 및 민간 응용 분야 - 작은 도시와 마을을 위한 전원 공급 시스템, 개별 기업또는 그 그룹, 난방 시스템. 결국 이러한 설비는 주로 열 에너지를 생성하며 지구의 추운 지역에서는 핵심을 형성할 수 있습니다. 중앙 집중식 시스템난방. 회사는 또한 개발도상국의 담수화 플랜트에서 이러한 이동식 발전소를 사용하는 것이 유망하다고 생각합니다.

SSTAR(소형, 밀폐형, 이동형, 자율형 원자로)

작고 밀봉된 이동식 자율 원자로는 미국 로렌스 리버모어 국립 연구소에서 개발 중인 프로젝트입니다. 작동 원리는 Hyperion과 유사하지만 우라늄-235를 연료로 사용합니다. 10~100메가와트 용량의 저장 수명은 30년이어야 합니다.

크기는 높이 15미터, 너비 3미터, 원자로 무게는 200톤이어야 합니다. 이 설치는 처음에는 임대 제도에 따라 저개발 국가에서 사용하도록 설계되었습니다. 따라서 구조를 분해하고 그로부터 귀중한 것을 추출할 수 없다는 점에 대한 관심이 높아졌습니다. 가치 있는 것은 만료될 때 생산되는 우라늄-238과 무기급 플루토늄입니다.

임대 계약이 끝나면 수령인은 해당 장치를 미국으로 반환해야 합니다. 이곳이 다른 사람의 돈을 위해 무기급 플루토늄을 생산하는 이동식 공장이라고 생각하는 사람은 나뿐인가요? 🙂 하지만 미국 주는 여기서 더 이상 진전을 이루지 못했습니다. 연구 작업아직 프로토타입도 없습니다.

요약하자면, 지금까지 가장 현실적인 개발은 Hyperion의 것이며 첫 번째 납품은 2014년으로 예정되어 있다는 점에 유의해야 합니다. 특히 미쓰비시 중공업과 같은 거대 기업을 포함한 다른 기업들이 유사한 스테이션을 만들기 위해 유사한 작업을 수행하고 있기 때문에 "포켓"원전의 추가 발전을 기대할 수 있다고 생각합니다. 일반적으로 소형 원자로는 모든 종류의 조석 탁도 및 기타 믿을 수 없을 정도로 "친환경" 기술에 대한 가치 있는 대답입니다. 곧 군사 기술이 다시 민간 용도로 활용되는 모습을 볼 수 있을 것 같습니다.

마이크로 원자로불행히도 국내 요구에 맞게 만들 수 없으며 그 이유는 다음과 같습니다. 원자로의 작동은 열 중성자에 의한 우라늄-235(²³⁵U) 핵분열의 연쇄 반응을 기반으로 합니다. n + ²³⁵U → 1⁴¹Ba + ⁹²Kr + γ(202.5 MeV) + 3n. 핵분열 연쇄반응 사진은 아래와 같습니다

그림에서. 핵으로 들어가는 중성자(²³⁵U)가 어떻게 핵을 여기시키고 핵이 202.5MeV의 에너지와 3개의 자유 중성자(평균)를 갖는 γ-양자인 두 조각(1⁴1Ba, ⁹²Kr)으로 분할되는지 볼 수 있습니다. 방해가 되는 다음 3개의 우라늄 핵을 분할할 수 있습니다. 따라서 각 핵분열 사건 동안 약 200 MeV 또는 ~3 × 10⁻11 J의 에너지가 방출됩니다. 이는 동일한 양의 석탄 연소에서 방출되는 것보다 ~80 TerraJ/kg 또는 250만 배 더 많은 것에 해당합니다. 그러나 머피가 말했듯이 “나쁜 일이 일어나면 일어날 것입니다.” 핵분열에 의해 생성된 중성자 중 일부는 연쇄 반응에서 손실됩니다. 중성자는 활성 부피에서 빠져나오거나(뛰어나오거나) 불순물(예: 크립톤)에 흡수될 수 있습니다. 중성자 증식 매체(원자로 노심)의 전체 부피에서 이전 세대의 중성자 수에 대한 다음 세대의 중성자 수의 비율을 중성자 증배 인자 k라고 합니다. k에서<1 цепная реакция затухает, т.к. число поглощенных нейтронов больше числа вновь образовавшихся. При k>1, 폭발은 거의 즉시 발생합니다. k가 1이면 제어된 고정 연쇄 반응이 발생합니다. 중성자 증식 인자(k)는 핵연료의 질량과 순도(²³⁵U)에 가장 민감합니다. 안에 핵 물리학자립 핵분열 연쇄 반응(k≥1)을 시작하는 데 필요한 핵분열성 물질의 최소 질량을 임계 질량이라고 합니다. 우라늄-235의 경우 50kg에 해당합니다. 이것은 확실히 마이크로 크기는 아니지만 그다지 많지도 않습니다. 핵폭발을 방지하고 연쇄반응을 제어하는 ​​능력(증배율)을 생성하려면 원자로의 연료 질량을 늘려야 하며 이에 따라 중성자 흡수체(감속제)를 작동해야 합니다. 연쇄 반응의 지속 가능한 제어를 목적으로 하는 원자로의 엔지니어링 및 기술 장비, 냉각 시스템 및 인원의 방사선 안전을 위한 추가 구조에는 많은 양이 필요합니다.

임계 질량이 약 2.7kg인 California-232를 연료로 사용할 수도 있습니다. 한계 내에서 원자로를 직경 수 미터의 공 크기로 만드는 것이 가능할 것입니다. 아마도 이것은 아마도 핵잠수함에서 행해지는 일일 것입니다. 나는 그러한 원자로에 접근하는 것이 불가피한 중성자 배경으로 인해 매우 위험할 것이라고 생각합니다. 하지만 이에 대한 자세한 내용은 전사에게 문의해야 합니다.

캘리포니아산은 막대한 비용으로 인해 핵연료로 적합하지 않습니다. California-252 1g의 가격은 약 2,700만 달러입니다. 우라늄만이 핵연료로 널리 사용된다. 토륨과 플루토늄을 기반으로 한 연료 요소는 아직 널리 사용되지는 않지만 활발히 개발되고 있습니다.

잠수함 원자로의 상대적으로 높은 소형화는 설계의 차이(보통 가압수형 원자로, VVER/PWR), 다양한 요구 사항(다른 안전 및 비상 정지 요구 사항, 원자로와 달리 선상에는 일반적으로 많은 전기가 필요하지 않음)으로 인해 보장됩니다. 전기를 위해서만 만들어진 육상 발전소) 및 다양한 수준의 연료 농축 사용(우라늄-238 농도 대비 우라늄-235 농도). 일반적으로 해군 원자로의 연료는 훨씬 더 높은 농축도(미국 보트의 경우 20%~96%)의 우라늄을 사용합니다. 또한 세라믹(이산화우라늄) 형태의 연료를 사용하는 것이 일반적인 육상 발전소와 달리 해양 원자로는 우라늄과 지르코늄 및 기타 금속의 합금을 연료로 사용하는 경우가 가장 많습니다.

장치 생성 전기핵 붕괴 에너지의 사용으로 인해 1913년부터 잘 연구되어 왔으며 오랫동안 생산에 능숙해졌습니다. 그들은 상대적인 소형화와 높은 자율성이 필요한 곳, 즉 우주 탐사, 수중 차량, 인구가 적고 버려진 기술. 방사선 위험 외에도 대부분의 핵연료는 독성이 강하며 원칙적으로 다음과 접촉할 경우 극도로 안전하지 않습니다. 환경. 영어 문헌에서 이러한 장치를 원자 배터리라고 부르며 원자로라고 부르는 것이 관례는 아니지만 붕괴 반응이 일어나기 때문에 그렇게 간주될 수 있습니다. 원할 경우 이러한 장치는 국내 요구에 맞게 조정될 수 있습니다. 이는 예를 들어 남극 대륙의 조건과 관련이 있을 수 있습니다.

방사성동위원소 열전 발전기는 오랫동안 존재해 왔으며 귀하의 요구를 완벽하게 충족시켜 드립니다. 크기가 작고 매우 강력합니다. 이는 Seebeck 효과로 인해 작동하며 움직이는 부품이 없습니다. 모순되지 않았다면 상식, 안전 예방 조치 및 형법에 따라 이러한 발전기는 시골 차고 아래 어딘가에 묻혀서 전구 몇 개와 노트북에 전원을 공급할 수도 있습니다. 말하자면 100~2와트의 전력을 위해 후손과 이웃의 건강을 희생하는 것입니다. 러시아와 소련에서는 총 1000대 이상의 발전기가 생산되었습니다.

다른 참가자들이 이미 답변했듯이 "전통적인" 원자로의 소형화에 대한 전망은 다음과 같습니다. 원자력전기를 생산하기 위해 증기 터빈을 사용하는 것은 물리 법칙에 의해 크게 제한되며 주요 제한은 원자로의 크기보다는 보일러, 파이프라인, 터빈, 냉각탑과 같은 다른 장비의 크기에 따라 부과됩니다. 아마도 "가정용" 모델은 없을 것입니다. 그럼에도 불구하고 현재 상당히 소형 장치가 활발히 개발되고 있습니다. 예를 들어 50MWe의 출력을 가진 유망한 NuScale 원자로는 크기가 76 x 15인치에 불과합니다. 약 2미터 x 40센티미터입니다.

핵융합 에너지를 사용하면 모든 것이 훨씬 더 복잡하고 모호해집니다. 한편으로 우리는 장기적으로만 이야기할 수 있습니다. 지금까지는 대형 핵융합로조차도 에너지를 공급하지 못하며 실질적인 소형화에 대한 이야기는 전혀 없습니다. 그럼에도 불구하고 많은 진지하고 더욱 진지한 조직에서는 핵융합 반응을 기반으로 한 소형 에너지원을 개발하고 있습니다. Lockheed Martin의 경우 "컴팩트"라는 단어가 "밴 크기"를 의미한다면, 예를 들어 2009 회계 연도에 할당된 미국 기관 DARPA의 경우