Дэлхийн хамгийн жижиг цөмийн реактор. Хятад улс дэлхийн хамгийн жижиг цөмийн реакторыг барихаар зорьж байна. Бүх зүйлийг боловсон хүчин шийддэг
1. Чөлөөт поршений Стирлинг хөдөлгүүр нь “атомын уур”-аар халаах замаар ажилладаг 2. Индукцийн генератор нь улайсдаг чийдэнг тэжээхэд 2 Вт орчим цахилгаан өгдөг 3. Цэнхэр гэрэлтэх шинж чанар нь атомуудаас тасарсан электронуудын Черенковын цацраг юм. гамма туяа. Маш сайн шөнийн гэрэл болж чадна!
14-өөс дээш насны хүүхдүүдийн хувьд залуу судлаач жижиг боловч бодитойгоор бие даан угсрах боломжтой болно. цөмийн реактор, шуурхай, хойшлогдсон нейтрон гэж юу болохыг мэдэж, цөмийн гинжин урвалын хурдатгал болон удаашралын динамикийг харна уу. Гамма спектрометртэй хийсэн хэд хэдэн энгийн туршилтууд нь янз бүрийн хуваагдлын бүтээгдэхүүний үйлдвэрлэлийг ойлгох, одоо моод болсон ториумаас түлш үйлдвэрлэх туршилт хийх боломжийг олгоно (ториум-232 сульфидын хэсэг хавсаргасан). Хавсаргасан "Бяцхан хүүхдүүдэд зориулсан цөмийн физикийн үндэс" ном нь угсарсан реактортой хийсэн 300 гаруй туршилтын тайлбарыг багтаасан тул бүтээлч сэтгэлгээний өргөн цар хүрээтэй юм.
Түүхэн загвар Атомын энергийн лабораторийн багц (1951) нь сургуулийн хүүхдүүдэд шинжлэх ухаан, технологийн хамгийн дэвшилтэт салбарт нэгдэх боломжийг олгосон. Электроскоп, үүлний камер, Гейгер-Мюллерийн тоолуур нь олон зүйлийг хийх боломжтой болсон хамгийн сонирхолтой туршилтууд. Гэхдээ мэдээж Оросын "Ширээний цөмийн цахилгаан станц"-аас ажиллаж байгаа реактор угсрах шиг тийм ч сонирхолтой биш!
1950-иад онд цөмийн реакторууд гарч ирснээр хүн төрөлхтний өмнө эрчим хүчний бүх асуудлыг шийдвэрлэх гайхалтай хэтийн төлөв гарч ирсэн мэт санагдаж байв. Эрчим хүчний инженерүүд атомын цахилгаан станц, усан онгоц үйлдвэрлэгчид цөмийн цахилгаан хөлөг онгоц зохион бүтээж, автомашин зохион бүтээгчид хүртэл баярт нэгдэж, "энх тайван атом"-ыг ашиглахаар шийджээ. Нийгэмд "цөмийн тэсрэлт" үүсч, үйлдвэрлэлд мэргэшсэн мэргэжилтнүүд дутагдаж эхлэв. Шинэ боловсон хүчний урсгал шаардлагатай болж, зөвхөн их сургуулийн оюутнуудын дунд төдийгүй сургуулийн сурагчдын дунд боловсролын ноцтой кампанит ажил эхэлсэн. Жишээлбэл, А.С. Гилберт компани хэд хэдэн жижиг цацраг идэвхт эх үүсвэр, шаардлагатай багаж хэрэгсэл, ураны хүдрийн дээжийг агуулсан Atomic Energy Lab хүүхдийн иж бүрдлийг 1951 онд гаргасан. Энэхүү "шинжлэх ухааны орчин үеийн хэрэгсэл" нь хайрцагт дурдсанчлан "залуу судлаачдад шинжлэх ухааны 150 гаруй сонирхолтой туршилт хийх" боломжийг олгосон.
Бүх зүйлийг боловсон хүчин шийддэг
Сүүлийн хагас зуун жилийн хугацаанд эрдэмтэд хэд хэдэн гашуун сургамж авч, найдвартай, аюулгүй реактор барьж сурсан. Хэдийгээр саяхан Фүкүшимагийн ослын улмаас энэ салбар уналтад ороод байгаа ч удалгүй дахин сэргэж, цөмийн цахилгаан станцууд нь цэвэр, найдвартай, аюулгүй эрчим хүч үйлдвэрлэх туйлын ирээдүйтэй арга зам гэж үзсээр байх болно. Гэтэл одоо Орост 1950-иад оных шиг боловсон хүчин дутмаг байна. Сургуулийн сурагчдыг татах, сонирхлыг нэмэгдүүлэх цөмийн эрчим хүч, Судалгаа, үйлдвэрлэлийн аж ахуйн нэгж (SPE) "Ekoatomconversion", жишээн дээр A.S. Гилберт компани 14-өөс дээш насны хүүхдүүдэд зориулсан сургалтын багц гаргасан. Мэдээжийн хэрэг, шинжлэх ухаан эдгээр хагас зууны турш зогссонгүй, тиймээс түүний түүхэн прототипээс ялгаатай нь орчин үеийн иж бүрдэл нь илүү сонирхолтой үр дүнд хүрэх, тухайлбал атомын цахилгаан станцын бодит загварыг ширээн дээр угсрах боломжийг олгодог. Мэдээжийн хэрэг идэвхтэй байна.
Өлгийөөс эхлэн бичиг үсэг тайлагдсан
“Манай компани цөмийн эрчим хүч нь бараг ард түмэнд танил, танил болсон Обнинск хотоос гаралтай. цэцэрлэг, "PM" гэж тайлбарлав шинжлэх ухааны зөвлөхАЦС "Экоатом хувиргалт" Андрей Выхаданко. "Түүнээс айх шаардлагагүй гэдгийг бүгд ойлгодог." Эцсийн эцэст үл мэдэгдэх аюул л үнэхээр аймшигтай юм. Тийм ч учраас бид өөрсдөө болон бусдыг ноцтой эрсдэлд оруулахгүйгээр цөмийн реакторын ажиллах зарчмыг туршиж, судлах боломжийг олгох энэхүү багцыг сургуулийн сурагчдад зориулан гаргахаар шийдсэн юм. Та бүхний мэдэж байгаагаар бага наснаасаа олж авсан мэдлэг нь хамгийн бат бөх байдаг тул энэхүү багцыг гаргаснаар бид Чернобылийн дахин давтагдах магадлалыг мэдэгдэхүйц бууруулна гэж найдаж байна.
Ирээдүйд Фукушима."
Хаягдал плутони
Олон атомын цахилгаан станцууд ашиглалтад орсон жилүүдэд реакторын плутони гэж нэрлэгддэг тонн тонн хуримтлагдсан. Энэ нь голчлон зэвсгийн зэрэглэлийн Пу-239-аас бүрддэг бөгөөд 20 орчим хувь нь бусад изотопууд, ялангуяа Пу-240-ийн хольцыг агуулдаг. Энэ нь реакторын чанартай плутонийг цөмийн бөмбөг бүтээхэд бүрэн тохиромжгүй болгодог. 239 ба 240-р изотопуудын массын зөрүү ердөө 0.4% байгаа тул хольцыг ялгах нь маш хэцүү байдаг. Реакторын плутонийг нэмсэн цөмийн түлш үйлдвэрлэх нь технологийн хувьд төвөгтэй, эдийн засгийн хувьд ашиггүй болсон тул энэ материал ашиглагдаагүй хэвээр байв. Энэ нь “Экоатом хувиргалт” судалгаа, үйлдвэрлэлийн аж ахуйн нэгжийн боловсруулсан “Цөмийн эрдэмтэн залуу иж бүрдэл”-д хэрэглэгдэж буй “хаягдал” плутони юм.
Мэдэгдэж байгаагаар задралын гинжин урвал эхлэхийн тулд цөмийн түлш тодорхой чухал масстай байх ёстой. Зэвсгийн зэрэглэлийн уран-235-аар хийсэн бөмбөгний хувьд энэ нь 50 кг, плутони-239-ийнх нь хувьд ердөө 10. Нейтрон цацруулагчаар хийсэн бүрхүүл, жишээ нь берилли нь чухал массыг хэд хэдэн удаа бууруулж чаддаг. Дулааны нейтрон реакторын нэгэн адил зохицуулагчийг ашиглах нь маш их баяжуулсан U-235-ийн чухал массыг арав гаруй дахин бууруулж, хэдэн кг хүртэл бууруулна. Пу-239-ийн эгзэгтэй масс нь хэдэн зуун грамм байх бөгөөд Ecoatomconversion-д бүтээсэн ширээн дээр яг таарч тохирох хэт авсаархан реактор юм.
Цээжинд юу байна
Багцын сав баглаа боодол нь хар цагаан өнгөөр даруухан хийгдсэн бөгөөд зөвхөн бүдэг гурван сегмент бүхий цацраг идэвхит дүрсүүд нь ерөнхий дэвсгэрээс тодорхой хэмжээгээр ялгардаг. "Үнэхээр ямар ч аюул байхгүй" гэж Андрей хэлээд хайрцаг дээр бичсэн "Бүрэн аюулгүй!" "Гэхдээ эдгээр нь албан ёсны эрх баригчдын шаардлага юм." Хайрцаг нь хүнд бөгөөд энэ нь гайхмаар зүйл биш юм: энэ нь циркониум бүрхүүлтэй зургаан плутони саваа бүхий түлшний угсралт (FA) бүхий битүү хар тугалга тээвэрлэх савыг агуулдаг. Нэмж дурдахад, иж бүрдэлд химийн хатууралтай халуунд тэсвэртэй шилээр хийсэн реакторын гадна сав, шилэн цонх, битүүмжилсэн утас бүхий орон сууцны таг, зэвэрдэггүй ган голын корпус, реакторын тавиур, хяналтын шингээгч саваа орно. борын карбид. Реакторын цахилгаан хэсгийг холбогч полимер хоолой, жижиг улайсдаг чийдэн, утас бүхий чөлөөт поршений Stirling хөдөлгүүрээр төлөөлдөг. Мөн иж бүрдэлд борын хүчлийн нунтаг нэг кг уут, амьсгалын аппараттай хамгаалалтын хос костюм, гелийн нейтрон мэдрэгч бүхий гамма спектрометр багтсан болно.
Атомын цахилгаан станц барих
Зурган дээрх дагалдах гарын авлагын дагуу атомын цахилгаан станцын ажлын загварыг угсрах нь маш энгийн бөгөөд хагас цаг хүрэхгүй хугацаа шаардагдана. Загварлаг хамгаалалтын костюм өмссөний дараа (энэ нь зөвхөн угсрах явцад л хэрэгтэй) битүүмжилсэн савлагааг түлшний угсралтаар нээнэ. Дараа нь бид угсралтыг реакторын саванд хийж, үндсэн их биеээр бүрхэнэ. Төгсгөлд нь бид таглааг битүүмжилсэн утсыг дээд талд нь чангална. Та шингээгч савааг төв хэсэгт нь бүхэлд нь оруулах хэрэгтэй бөгөөд нөгөө хоёрын аль нэгээр нь идэвхтэй бүсийг нэрмэл усаар дүүргэж, биеийн шугам руу чиглүүлнэ. Дүүргэсний дараа Stirling хөдөлгүүрийн дулаан солилцуураар дамжин өнгөрөх уур, конденсат хоолойнуудыг даралтын оролтонд холбодог. Атомын цахилгаан станц өөрөө дуусч, хөөргөхөд бэлэн болсон ба нейтроныг төгс шингээж, залуу судлаачийг нейтрон цацрагаас хамгаалдаг борын хүчлийн уусмалаар дүүргэсэн аквариумд тусгай тавиур дээр байрлуулах л үлдлээ.
Гурав, хоёр, нэг - эхэл!
Бид нейтрон мэдрэгч бүхий гамма спектрометрийг аквариумын хананд ойртуулдаг: эрүүл мэндэд аюул учруулахгүй нейтроны багахан хэсэг нь гарч ирсээр байна. Нейтроны урсгал хурдацтай нэмэгдэж эхлэх хүртэл хяналтын саваагаа аажмаар дээшлүүлж, өөрөө өөрийгөө тэтгэх цөмийн урвал эхэлснийг илтгэнэ. Үлдсэн зүйл бол шаардлагатай хүч чадалд хүрэх хүртэл хүлээх ба савааг тэмдгийн дагуу 1 см буцааж түлхэж, урвалын хурд тогтворжих болно. Буцалж эхэлмэгц үндсэн биеийн дээд хэсэгт уурын давхарга гарч ирнэ (бие дэх цооролт нь энэ давхарга нь плутонийн савааг ил гаргахаас сэргийлж, хэт халалтанд хүргэж болзошгүй). Уур нь хоолойгоор дээш гарч Стирлинг хөдөлгүүрт хүрч, конденсац болж, гаралтын хоолойгоор реактор руу урсдаг. Хөдөлгүүрийн хоёр төгсгөлийн температурын зөрүү (нэг нь уураар халаадаг, нөгөө нь өрөөний агаараар хөргөдөг) нь поршений соронзны чичиргээ болж хувирдаг бөгөөд энэ нь эргээд өдөөгддөг. Хувьсах гүйдлийнХөдөлгүүрийг тойрсон ороомог нь залуу судлаачийн гарт атомын гэрлийг асааж, хөгжүүлэгчид түүний зүрх сэтгэлд атомын ашиг сонирхлыг төрүүлдэг.
Редакторын тэмдэглэл: Энэхүү нийтлэл нь сэтгүүлийн 4-р сарын дугаарт нийтлэгдсэн бөгөөд 4-р сарын онигоо юм.
Барилга нь цахилгаан, дулаан, халуун усаар өөрийгөө бүрэн хангаж, улмаар илүүдэл эрчим хүчнийхээ зарим хэсгийг хажуу тийшээ зарж чадах уу?
Мэдээжийн хэрэг! Хэрэв бид хуучин атомыг санаж, байшингаа бяцхан цөмийн реактороор тоноглвол. Экологи, аюулгүй байдлын талаар юу хэлэх вэ? Ашиглах замаар эдгээр асуудлыг шийдэж болох нь харагдаж байна орчин үеийн технологи. Үзэл баримтлал гэгчийг хэрэгжүүлэхээр ажиллаж буй АНУ-ын Эрчим хүчний яамны мэргэжилтнүүд яг ингэж бодож байна. "битүүмжилсэн" реактор.
Ийм төхөөрөмжийг бүтээх санаа нь хөгжиж буй орнуудыг эрчим хүчээр үр ашигтайгаар хангах жор болгон арав орчим жилийн өмнө үүссэн. Үүний гол элемент нь Лоренс Ливерморын үндэсний лабораторид бүтээгдсэн жижиг битүүмжилсэн тээвэрлэх боломжтой автономит реактор (SSTAR) юм. Лоуренс (Калифорни).
Энэ бүтээгдэхүүний онцгой шинж чанар нь цацраг идэвхт бодисыг гаргаж авах бүрэн боломжгүй (түүний гоожих магадлалыг дурдахгүй) юм. Энэ нь гэгдэх мужуудад төхөөрөмж нийлүүлэх гол нөхцөл байх ёстой байв. "гуравдагч" ертөнц, түүний агуулгыг цөмийн зэвсэг бүтээхэд ашиглах уруу таталтыг арилгахын тулд. Бүрэн битүүмжилсэн хайрцаг, түүнийг онгойлгох гэж оролдсон тохиолдолд найдвартай дохиоллын системээр тоноглогдсон, дотор нь лонхонд хийсэн жин шиг битүүмжилсэн уурын генератор бүхий реактор байдаг.
Дэлхийн эрчим хүчний зах зээл дэх зөрчилдөөн гүнзгийрэхийн хэрээр зах зээл бие даасан эрчим хүчний хангамжийн системийн эрэлт хэрэгцээг улам бүр шаардаж байна. Хууль эрх зүйн үүднээс авч үзвэл жижиг оврын реакторыг өргөнөөр ашиглах явдал юм хөгжингүй орнуудхөгжиж буй орнуудад нийлүүлэхээс хамаагүй бага хүндрэлийг амлаж байна. Үүний үр дүнд бичил атомын цахилгаан станцын тухай мөрөөдөл улам бүр "мөнхийн" түлш ашиглан цэгийн эрчим хүчний үүсгүүр бий болгох санаа болон хувирч байна.
Одоо байгаа SSTAR технологи нь үндсэн цэнэглэх боломжийг олгодоггүй бөгөөд хүлээгдэж буй тасралтгүй ажиллах хугацаа нь 30 жил юм. Энэ хугацааны дараа блокыг бүхэлд нь шинээр солихыг санал болгож байна. 100 мегаваттын хүчин чадалтай реактор нь 15 метр өндөр, 3 метр диаметртэй "лонхонд" багтдаг болохыг анхаарна уу.
Эдгээр үзүүлэлтүүд нь цахилгаан станцын хувьд маш даруухан боловч чухал хэвээр байна бид ярьж байнабие даасан объектуудын эрчим хүчний хангамжийн талаар. Гэсэн хэдий ч төслийн бүтээлч хөгжил нь хүчийг зохих хэмжээгээр бууруулснаар жин, хэмжээсийн шинж чанарыг мэдэгдэхүйц бууруулах боломжийг харуулсан.
Ирээдүйд дизайнерууд эрчим хүчний нэгжийг жижигрүүлэх, хяналтын системийг сайжруулах ажлыг үргэлжлүүлэх бодолтой байна. Өөр нэг чухал зүйл бол "цөмийн таблет"-ын ашиглалтын хугацааг 40-50 жил хүртэл уртасгах бөгөөд үүний тулд дотор нь нэмэлт хамгаалалтын систем суурилуулахаар төлөвлөж байна.
Тэгэхээр ойрын ирээдүйд бараг мөнхийн эрчим хүчний эх үүсвэрийг байшин бүрийн подвалд шууд суурилуулах боломжтой болох юм.
Сүүлийн үед бие даасан эрчим хүчний хангамжийн тухай ойлголт улам бүр хөгжиж байна. Байна Амралтын гэрсалхин тээрэмтэйгээ болон нарны хавтандээвэр дээр эсвэл үйлдвэрийн хаягдал дээр ажилладаг халаалтын зуухтай мод боловсруулах үйлдвэр - модны үртэс, мөн чанар нь өөрчлөгддөггүй. Дулаан, цахилгаан эрчим хүчний төвлөрсөн хангамжаас татгалзах цаг болсон гэсэн дүгнэлтийг дэлхий нийтээр аажмаар хийж байна. Европт төвлөрсөн халаалт бараг байхгүй болсон, хувийн байшингууд, орон сууцны тэнгэр баганадсан барилгууд болон аж үйлдвэрийн аж ахуйн нэгжүүдбие даан халаана. Цорын ганц үл хамаарах зүйл бол хойд орнуудын зарим хотууд юм - төвлөрсөн халаалт, том бойлерууд нь цаг уурын нөхцлөөр зөвтгөгддөг.
Автономит эрчим хүчний салбарын хувьд бүх зүйл үүн рүү чиглэж байна - хүн ам салхин турбин, нарны хавтанг идэвхтэй худалдан авч байна. Аж ахуйн нэгжүүд арга зам хайж байна зохистой хэрэглээ-аас дулааны энерги технологийн процессууд, өөрсдөө дулааны цахилгаан станц барьж, нарны хавтан, салхин турбин худалдаж авч байна. “Ногоон” технологид онцгой анхаардаг хүмүүс үйлдвэрийн цех, ангаруудын дээврийг нарны зайн хавтангаар бүрхэхээр төлөвлөж байна.
Эцсийн эцэст энэ нь шаардлагатай эрчим хүчний хүчин чадлыг орон нутгийн эрчим хүчний сүлжээнээс худалдаж авахаас хамаагүй хямд юм. Гэсэн хэдий ч Чернобылийн ослын дараа хүн бүр байгаль орчинд ээлтэй, хамгийн хямд, хамгийн хямд гэдгийг мартжээ хүртээмжтэй байдлаардулааны болон цахилгаан эрчим хүчийг олж авах нь атомын энерги хэвээр байна. Хэрэв цөмийн үйлдвэрлэлийн бүхий л хугацаанд цөмийн реактор бүхий цахилгаан станцууд нь га талбайг хамарсан цогцолборууд, асар том хоолой, хөргөх нууруудтай холбоотой байсан бол сүүлийн жилүүдэд эдгээр хэвшмэл ойлголтыг эвдэх зорилготой хэд хэдэн бүтээн байгуулалт хийгдсэн болно.
Хэд хэдэн компани "гэрийн" цөмийн реактороор зах зээлд нэвтэрч байгаагаа тэр даруй зарлав. Гаражийн хайрцагнаас эхлээд хоёр давхар жижиг барилга хүртэлх жижиг станцууд 10-100 МВт хүртэл 10 жилийн турш түлш цэнэглэхгүйгээр хангахад бэлэн байна. Реакторууд нь бүрэн бие даасан, аюулгүй, засвар үйлчилгээ шаарддаггүй бөгөөд ашиглалтын хугацаа дууссаны дараа дахин 10 жил цэнэглэгддэг. Энэ нь төмрийн үйлдвэр эсвэл зуны оршин суугчдын мөрөөдөл биш гэж үү? Тэдний борлуулалт ойрын жилүүдэд эхлэх хүмүүсийг илүү нарийвчлан авч үзье.
Toshiba 4S (Супер аюулгүй, жижиг, энгийн)
Реактор нь батерей шиг бүтээгдсэн. Ийм "батарей"-ийг 30 метрийн гүнд булах бөгөөд түүний дээрх барилга нь 22 метр болно гэж таамаглаж байна. 16 11 метр. Илүү сайн биш хөдөөгийн байшин? Ийм станцад засвар үйлчилгээний ажилчид шаардагдах боловч энэ нь уламжлалт атомын цахилгаан станцуудын хэдэн арван мянган хавтгай дөрвөлжин метр талбай, олон зуун ажилчидтай харьцуулах зүйл биш юм. Цогцолборын нэрлэсэн хүчин чадал нь 30 жилийн турш түлш цэнэглэхгүйгээр 10 мегаватт юм.
Реактор ажиллаж байна хурдан нейтронууд. Үүнтэй төстэй реакторыг 1980 оноос хойш Белоярскийн АЦС-д суурилуулж, ажиллуулж байна Свердловск мужОрос (реактор BN-600). Үйл ажиллагааны зарчмыг тайлбарласан болно. Японы суурилуулалтанд хайлсан натри нь хөргөлтийн бодис болгон ашигладаг. Энэ нь реакторын ажлын температурыг устай харьцуулахад, хэвийн даралттай харьцуулахад 200 хэмээр нэмэгдүүлэх боломжтой болгодог. Ийм чанартай усыг ашиглах нь систем дэх даралтыг хэдэн зуу дахин нэмэгдүүлэх болно.
Хамгийн гол нь энэхүү суурилуулалтад 1 кВт.ц эрчим хүч үйлдвэрлэх зардал 5-13 центийн хооронд хэлбэлзэх төлөвтэй байна. Энэ өөрчлөлт нь үндэсний татварын онцлог, цөмийн хаягдал боловсруулах зардал, үйлдвэрийг татан буулгах зардал зэргээс шалтгаалж байна.
Toshiba-ийн "батарей"-ны анхны хэрэглэгч болох бололтой жижиг хотГалена, АНУ-ын Аляска. Одоогоор цаг гүйж байназохицуулалт зөвшөөрөл олгох баримт бичигАНУ-ын засгийн газрын агентлагуудтай. Тус компанийн АНУ дахь түнш нь Украйны атомын цахилгаан станцад Оросын TVEL-ээс өөр түлшний угсралтыг анх удаа нийлүүлсэн алдарт Westinghouse компани юм.
Hyperion Power Generation ба Hyperion Reactor
Эдгээр америк залуус бяцхан цөмийн реакторын арилжааны зах зээлд анх орж ирсэн бололтой. Тус компани нь 70-25 мегаваттын хүчин чадалтай, нэг нэгж нь ойролцоогоор 25-30 сая долларын өртөгтэй суурилуулалтыг санал болгодог. Hyperion цөмийн байгууламжийг цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх болон халаахад ашиглах боломжтой. 2010 оны эхэн байдлаар янз бүрийн хүчин чадалтай станцуудын 100 гаруй захиалга хувь хүнээс болон төрийн компаниуд. Тэр ч байтугай бэлэн модулиудын үйлдвэрлэлийг АНУ-аас гадагш гаргах, Ази, Баруун Европт үйлдвэр барих төлөвлөгөөтэй байна.
Реактор нь атомын цахилгаан станцын орчин үеийн ихэнх реакторуудтай ижил зарчмаар ажилладаг. Унших. Ашиглалтын зарчмын хувьд хамгийн ойрхон нь 705 лира (НАТО - "Альфа") цөмийн шумбагч онгоцонд ашигласан Оросын хамгийн түгээмэл VVER төрлийн реактор ба цахилгаан станцууд юм. Америкийн реактор нь эдгээр цөмийн шумбагч онгоцнуудад суурилуулсан реакторуудын бараг хуурай газар дээр суурилсан хувилбар бөгөөд хамгийн хурдан нь юм. шумбагч онгоцуудтүүний цаг.
Ашигласан түлш нь ураны нитрид бөгөөд VVER реакторын уламжлалт керамик ураны исэлтэй харьцуулахад илүү өндөр дулаан дамжуулалттай байдаг. Энэ нь ус-ус суурилуулахаас 250-300 хэмээс өндөр температурт ажиллах боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь цахилгаан үүсгүүрийн уурын турбинуудын үр ашгийг нэмэгдүүлдэг. Энд бүх зүйл энгийн байдаг - реакторын температур өндөр байх тусам уурын температур өндөр байх тусам уурын турбины үр ашиг өндөр байх болно.
ЗХУ-ын цөмийн шумбагч онгоцтой төстэй хар тугалга-висмутын хайлалтыг хөргөх "шингэн" болгон ашигладаг. Хайлмал нь дулааны солилцооны гурван хэлхээг дамжин өнгөрч, температурыг Цельсийн 500 хэмээс 480 хэм хүртэл бууруулна. Турбины ажлын шингэн нь усны уур эсвэл хэт халсан нүүрстөрөгчийн давхар исэл байж болно.
Түлш, хөргөлтийн систем бүхий угсралт нь ердөө 20 тонн жинтэй бөгөөд түлш цэнэглэхгүйгээр 70 мегаваттын нэрлэсэн хүчин чадалтай 10 жил ажиллах зориулалттай. Бяцхан хэмжээсүүд нь үнэхээр гайхалтай юм - реактор нь ердөө 2.5 метр өндөр, 1.5 метр өргөн юм! Бүхэл бүтэн системийг ачааны машинаар эсвэл төмөр замаар, эрчим хүч-хөдөлгөөний харьцаагаар арилжааны үнэмлэхүй дэлхийн дээд амжилтыг эзэмшигч.
Талбайд ирэхэд реактортой "баррель" зүгээр л булсан байна. Түүнд хандах эсвэл ямар нэгэн засвар үйлчилгээ хийх боломжгүй. Дараа нь баталгаат хугацааугсралтыг ухаж, дахин дүүргэхийн тулд үйлдвэрлэгчийн үйлдвэрт илгээдэг. Хар тугалга-висмутын хөргөлтийн онцлог нь аюулгүй байдлын асар их давуу талыг бий болгодог - хэт халалт, тэсрэлт хийх боломжгүй (температурын хувьд даралт нэмэгдэхгүй). Мөн хөргөх үед хайлш нь хатуурч, реактор нь механик нөлөөллөөс айдаггүй зузаан хар тугалганы давхаргаар тусгаарлагдсан төмөр хоосон хэсэг болж хувирдаг. Дашрамд хэлэхэд энэ нь бага хүчин чадалтай ажиллах боломжгүй юм (хөргөх хайлш хатуурч, автомат унтрах), цөмийн шумбагч онгоцонд хар тугалга-висмут суурилуулалтыг цаашид ашиглахаас татгалзах шалтгаан болсон. Үүнтэй ижил шалтгаанаар эдгээр нь бүх орны цөмийн шумбагч онгоцонд суурилуулсан хамгийн аюулгүй реакторууд юм.
Анх жижиг атомын цахилгаан станцуудыг Hyperion Power Generation компани уул уурхайн салбарын хэрэгцээ, тухайлбал шатдаг занарыг нийлэг тос болгон боловсруулах зорилгоор бүтээжээ. Өнөөгийн технологиор боловсруулах боломжтой шатдаг занар дахь нийлэг нефтийн тооцоолсон нөөц 2.8-3.3 их наяд баррель байна. Харьцуулбал, цооног дахь “шингэн” газрын тосны нөөц ердөө 1.2 их наяд баррель гэж тооцогддог. Гэсэн хэдий ч занарыг газрын тос болгон цэвэршүүлэх үйл явц нь түүнийг халааж, дараа нь уурыг барьж, улмаар газрын тос болон дайвар бүтээгдэхүүн болж өтгөрөх шаардлагатай болдог. Халаахын тулд хаа нэг газар эрчим хүч авах шаардлагатай нь тодорхой байна. Ийм учраас занараас нефть олборлох нь ОПЕК-ийн орнуудаас импортлохтой харьцуулахад эдийн засгийн хувьд боломжгүй гэж үздэг. Тиймээс компани бүтээгдэхүүнийхээ ирээдүйг хэрэглээний янз бүрийн чиглэлээр хардаг.
Жишээлбэл, цэргийн бааз, нисэх онгоцны буудлын хэрэгцээнд зориулж зөөврийн цахилгаан станцын хувьд. Энд бас сонирхолтой хэтийн төлөв бий. Тиймээс хөдөлгөөнт байлдааны ажиллагаа явуулахдаа цэргүүд хүчирхэг гэгддэг цэгүүдээс үйл ажиллагаа явуулж байх үед тодорхой бүс нутаг, эдгээр станцууд нь "суурь" дэд бүтцийг эрчим хүчээр хангах боломжтой. Яг л компьютерийн стратеги шиг. Цорын ганц ялгаа нь тухайн бүс нутгийн ажил дуусмагц цахилгаан станцыг ачаалдаг тээврийн хэрэгсэл(нисэх онгоц, ачааны нисдэг тэрэг, ачааны машин, галт тэрэг, хөлөг онгоц) болон шинэ газар аваачсан.
Цэргийн өөр нэг хэрэглээ бол байнгын цэргийн бааз, нисэх онгоцны буудлуудын суурин эрчим хүчний хангамж юм. Агаарын дайралт, пуужингийн довтолгооны үед газар доорхи бааз цөмийн цахилгаан станц, засвар үйлчилгээний ажилтан шаарддаггүй тул байлдааны үр нөлөөг хадгалах магадлал өндөр байдаг. Үүний нэгэн адил нийгмийн дэд бүтцийн объектуудын бүлгүүдийг эрчим хүчээр хангах боломжтой - хотуудын усан хангамжийн систем, захиргааны байгууламж, эмнэлгүүд.
За, үйлдвэрлэлийн болон иргэний хэрэглээ - жижиг хот, суурин газрын цахилгаан хангамжийн систем, бие даасан аж ахуйн нэгжүүдэсвэл тэдгээрийн бүлгүүд, халаалтын систем. Эцсийн эцэст эдгээр суурилуулалт нь үндсэндээ дулааны энерги үүсгэдэг бөгөөд манай гаригийн хүйтэн бүс нутагт гол цөмийг бүрдүүлдэг. төвлөрсөн системүүдхалаалт. Мөн хөгжиж буй орнуудын давсгүйжүүлэх үйлдвэрүүдэд ийм зөөврийн цахилгаан станцуудыг ашиглах нь ирээдүйтэй гэж тус компани үзэж байна.
SSTAR (жижиг, битүүмжилсэн, зөөвөрлөх боломжтой, бие даасан реактор)
Жижиг, битүүмжилсэн, хөдөлгөөнт автономит реактор нь АНУ-ын Лоуренс Ливерморын үндэсний лабораторид боловсруулж буй төсөл юм. Үйл ажиллагааны зарчим нь Hyperion-той төстэй бөгөөд зөвхөн Уран-235-ыг түлш болгон ашигладаг. 10-100 мегаватт хүчин чадалтай 30 жил хадгалах хугацаатай байх ёстой.
Хэмжээ нь 15 метр өндөр, 3 метр өргөн, реакторын жин 200 тонн байх ёстой. Энэхүү суурилуулалтыг анх түрээсийн схемийн дагуу буурай хөгжилтэй орнуудад ашиглахаар зохион бүтээсэн. Тиймээс бүтцийг задлах, түүнээс үнэ цэнэтэй зүйлийг гаргаж авах боломжгүй болоход ихээхэн анхаарал хандуулдаг. Үнэ цэнэтэй зүйл нь уран-238, зэвсгийн зориулалттай плутони бөгөөд хугацаа нь дуусахаар үйлдвэрлэгддэг.
Түрээсийн гэрээний төгсгөлд хүлээн авагч нь нэгжийг АНУ-д буцааж өгөх шаардлагатай болно. Бусдын мөнгөөр зэвсгийн чанартай плутони үйлдвэрлэдэг зөөврийн үйлдвэрүүд гэж би ганцаараа боддог уу? 🙂 Гэсэн хэдий ч Америкийн муж энд цааш ахисангүй судалгааны ажилОдоохондоо прототип нь ч гараагүй байна.
Дүгнэж хэлэхэд, одоогоор хамгийн бодитой бүтээн байгуулалт бол Hyperion компани бөгөөд анхны хүргэлтийг 2014 онд хийхээр төлөвлөж байгааг тэмдэглэх нь зүйтэй. Ялангуяа бусад аж ахуйн нэгжүүд, тэр дундаа Mitsubishi Heavy Industries зэрэг аваргууд ижил төстэй станцуудыг бий болгох чиглэлээр ижил төстэй ажил хийж байгаа тул бид "халаасны" атомын цахилгаан станцуудыг цаашид ахиулна гэж бодож байна. Ерөнхийдөө бяцхан цөмийн реактор нь бүх төрлийн далайн түрлэг болон бусад гайхалтай "ногоон" технологид зохистой хариулт юм. Бид удахгүй цэргийн технологи дахин иргэний хэрэглээнд шилжихийг харж магадгүй юм шиг байна.
Микро атомын реакторХарамсалтай нь үүнийг дотоодын хэрэгцээнд зориулж бүтээх боломжгүй, яагаад ийм байна. Атомын реакторын ажиллагаа нь Уран-235 (²³⁵U) цөмийг дулааны нейтроноор задлах гинжин урвал дээр суурилдаг: n + ²³⁵U → ¹⁴¹Ba + ⁹²Kr + γ (202.5 МэВ) + 3n. Задрах гинжин урвалын зургийг доор үзүүлэв
Зураг дээр. Цөмд орж буй нейтрон (²³⁵U) түүнийг хэрхэн өдөөж, цөм нь 202.5 МэВ энергитэй γ-квант, 3 чөлөөт нейтрон (дунджаар) гэсэн хоёр хэсэг (¹⁴¹Ba, ⁹²Kr) болон хуваагдаж байгааг харж болно. замд нь саад болсон дараагийн 3 ураны цөмийг хувааж чадна. Иймээс задрал бүрийн үед 200 МэВ буюу ~3 × 10⁻¹¹ J энерги ялгардаг бөгөөд энэ нь ~80 ТерраЖ/кг буюу ижил хэмжээний нүүрс шатаах үед ялгарахаас 2.5 сая дахин их байна. Гэхдээ Мерфи бидэнд "хэрэв ямар нэг муу зүйл тохиолдох юм бол энэ нь тохиолдох болно" гэж заасны дагуу задралын үр дүнд үүссэн нейтронуудын зарим нь гинжин урвалд алга болдог. Нейтронууд идэвхтэй эзэлхүүнээс зугтах (үсрэх) эсвэл хольцоор шингээх боломжтой (жишээлбэл, Криптон). Нейтрон үржүүлэх орчны (цөмийн реакторын цөм) бүх эзэлхүүн дэх дараагийн үеийн нейтроны тоог өмнөх үеийн нейтронуудын тоонд харьцуулсан харьцааг нейтрон үржих коэффициент, k гэж нэрлэдэг. к дээр<1 цепная реакция затухает, т.к. число поглощенных нейтронов больше числа вновь образовавшихся. При k>1, тэсрэлт бараг агшин зуур тохиолддог. k нь 1-тэй тэнцэх үед хяналттай хөдөлгөөнгүй гинжин урвал үүснэ. Нейтрон үржүүлэх хүчин зүйл (k) нь цөмийн түлшний масс ба цэвэр байдалд хамгийн мэдрэмтгий байдаг (²³⁵U). IN цөмийн физикБие даасан хуваагдлын гинжин урвалыг (k≥1) эхлүүлэхэд шаардагдах хуваагддаг материалын хамгийн бага массыг эгзэгтэй масс гэнэ. Уран-235-ын хувьд 50 кг-тай тэнцэнэ. Энэ нь мэдээжийн хэрэг бичил хэмжээтэй биш, гэхдээ бас тийм ч их биш юм. Цөмийн дэлбэрэлтээс зайлсхийх, гинжин урвалыг (үржүүлэх хүчин зүйл) хянах чадварыг бий болгохын тулд реактор дахь түлшний массыг нэмэгдүүлж, үүний дагуу нейтрон шингээгч (модератор) -ыг ажиллуулах шаардлагатай. Гинжин урвал, хөргөлтийн систем, ажилтнуудын цацрагийн аюулгүй байдлыг хангах нэмэлт байгууламжийг тогтвортой хянах зорилгоор реакторын инженерийн болон техникийн тоног төхөөрөмж нь их хэмжээний эзэлхүүнийг шаарддаг.
Та Калифорниа-232-ыг 2.7 кг жинтэй түлш болгон ашиглаж болно. Хязгаарт реакторыг хэдэн метрийн диаметртэй бөмбөгний хэмжээтэй болгох боломжтой байх. Магадгүй энэ нь цөмийн шумбагч онгоцонд хийгдсэн зүйл байж магадгүй юм. Ийм реактор руу ойртох нь зайлшгүй нейтроны дэвсгэрийн улмаас маш аюултай байх ёстой гэж би бодож байна, гэхдээ та энэ талаар илүү дэлгэрэнгүй мэдээллийг дайчдаас асуух хэрэгтэй.
Калифорниа нь асар их өртөгтэй тул цөмийн түлш болоход тохиромжгүй. 1 грамм Калифорниа-252 нь 27 сая долларын үнэтэй. Зөвхөн ураныг цөмийн түлш болгон өргөн ашигладаг. Тори, плутони дээр суурилсан түлшний элементүүд хараахан өргөн ашиглагдаагүй байгаа боловч идэвхтэй хөгжиж байна.
Шумбагч онгоцны реакторуудын харьцангуй өндөр нягтрал нь дизайны ялгаа (ихэвчлэн даралтат усны реактор, VVER/PWR), тэдгээрт тавигдах өөр өөр шаардлага (аюулгүй байдал, яаралтай унтрах өөр шаардлага; реакторуудаас ялгаатай нь хөлөг дээр ихэвчлэн их хэмжээний цахилгаан эрчим хүч шаарддаггүй) хангагдсан байдаг. зөвхөн цахилгаан эрчим хүчний зорилгоор бүтээгдсэн газар дээр суурилсан цахилгаан станцууд) болон түлшний баяжуулалтын янз бүрийн түвшний хэрэглээ (уран-238-ын агууламжтай харьцуулахад уран-235-ын агууламж). Дүрмээр бол тэнгисийн цэргийн реакторуудад зориулсан түлш нь ураныг илүү өндөр баяжуулалттай ашигладаг (Америкийн завины хувьд 20% -иас 96% хүртэл). Түүнчлэн, керамик (ураны давхар исэл) хэлбэрээр түлш хэрэглэдэг газар дээр суурилсан цахилгаан станцуудаас ялгаатай нь далайн реакторууд ихэвчлэн ураны циркони болон бусад металлын хайлшийг түлш болгон ашигладаг.
Төхөөрөмж үүсгэх цахилгаанцөмийн задралын энергийг ашигласны үр дүнд (1913 оноос хойш) сайтар судалж, үйлдвэрлэлд удаан хугацаанд эзэмшсэн. Тэдгээрийг ихэвчлэн харьцангуй нягтрал, өндөр бие даасан байдал шаардлагатай газруудад ашигладаг - сансрын судалгаа, усан доорх тээврийн хэрэгсэл, хүн ам сийрэг, цөлийн технологи. Тэднийг дотоодын нөхцөлд ашиглах хэтийн төлөв нь нэлээд даруухан бөгөөд цацрагийн аюулаас гадна ихэнх төрлийн цөмийн түлш нь маш хортой бөгөөд зарчмын хувьд тэдгээртэй харьцах үед маш аюултай байдаг. орчин. Англи хэл дээрх уран зохиолд эдгээр төхөөрөмжийг атомын батерей гэж нэрлэдэг бөгөөд тэдгээрийг реактор гэж нэрлэх нь заншилгүй байдаг ч тэдгээр нь задралын урвал явагддаг тул тэдгээрийг ийм гэж үзэж болно. Хэрэв хүсвэл ийм төхөөрөмжийг дотоодын хэрэгцээнд тохируулж болно; энэ нь жишээлбэл, Антарктидын нөхцөлд хамааралтай байж болно.
Радиоизотопын дулааны цахилгаан үүсгүүрүүд нь удаан хугацааны туршид оршин тогтнож ирсэн бөгөөд таны хүсэлтийг бүрэн хангаж өгдөг - тэдгээр нь авсаархан, нэлээд хүчирхэг юм. Тэд Seebeck-ийн нөлөөгөөр ажилладаг бөгөөд хөдөлгөөнт хэсгүүдгүй байдаг. Хэрэв энэ нь зөрчилдөөгүй байсан бол эрүүл ухаан, аюулгүй байдлын урьдчилан сэргийлэх арга хэмжээ, эрүүгийн хуулийн дагуу ийм генераторыг тус улсын гаражийн дор хаа нэгтээ булж, тэр ч байтугай хэдэн чийдэн, зөөврийн компьютерийг тэжээж болно. Зуу, хоёр ваттын цахилгааны төлөө үр удам, хөршийнхөө эрүүл мэндийг золиослох. Орос, ЗХУ-д нийтдээ 1000 гаруй ийм генератор үйлдвэрлэсэн.
Бусад оролцогчид "сонгодог" реакторуудыг жижигрүүлэх хэтийн төлөвийг аль хэдийн хариулсан цөмийн эрчим хүчУурын турбиныг цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэхэд ашиглах нь физикийн хуулиар хатуу хязгаарлагддаг бөгөөд гол хязгаарлалт нь реакторын хэмжээнээс илүүтэйгээр бусад тоног төхөөрөмжийн хэмжээ: бойлер, дамжуулах хоолой, турбин, хөргөх цамхаг зэрэгт тавигддаг. "Өрхийн" загвар байхгүй байх магадлалтай. Гэсэн хэдий ч одоо нэлээд авсаархан төхөөрөмжүүдийг идэвхтэй хөгжүүлж байна, жишээлбэл, 50 МВт чадалтай ирээдүйтэй NuScale реактор нь ердөө 76х15 инч хэмжээтэй, өөрөөр хэлбэл. ойролцоогоор хоёр метр 40 сантиметр.
Цөмийн нэгдлийн энергийн хувьд бүх зүйл илүү төвөгтэй, хоёрдмол утгатай. Нэг талаас бид урт хугацааны тухай л ярьж болно. Одоогийн байдлаар том цөмийн хайлуулах реакторууд хүртэл эрчим хүч өгдөггүй бөгөөд тэдгээрийг практик жижигрүүлэх талаар огт яриагүй байна. Гэсэн хэдий ч хэд хэдэн ноцтой, бүр илүү ноцтой байгууллагууд хайлуулах урвал дээр суурилсан эрчим хүчний авсаархан эх үүсвэрийг боловсруулж байна. Хэрэв Lockheed Martin-ийн хувьд "авсаархан" гэдэг нь "фургоны хэмжээтэй" гэсэн утгатай бол жишээлбэл, 2009 оны санхүүгийн жилд хуваарилсан Америкийн DARPA агентлагийн хувьд.