Najmniejszy reaktor jądrowy na świecie. Chiny zamierzają zbudować najmniejszy reaktor jądrowy na świecie. O wszystkim decyduje personel

1. Beztłokowy silnik Stirlinga napędzany jest ogrzewaniem „parą atomową” 2. Generator indukcyjny dostarcza około 2 W energii elektrycznej do zasilania żarówki 3. Charakterystyczną niebieską poświatą jest promieniowanie Czerenkowa elektronów wybijanych z atomów przez promienie gamma. Może służyć jako świetne światło nocne!

Dla dzieci powyżej 14 lat młody badacz będzie mógł samodzielnie złożyć, choć małe, ale prawdziwe reaktor jądrowy, dowiedz się, czym są neutrony szybkie i opóźnione oraz zobacz dynamikę przyspieszania i zwalniania jądrowej reakcji łańcuchowej. Kilka prostych eksperymentów ze spektrometrem gamma pozwoli zrozumieć powstawanie różnych produktów rozszczepienia i poeksperymentować z reprodukcją paliwa z modnego obecnie toru (dołączony jest kawałek siarczku toru-232). Dołączona książeczka „Podstawy fizyki jądrowej dla najmłodszych” zawiera opisy ponad 300 eksperymentów ze złożonym reaktorem, więc pole do popisu jest ogromne

Prototyp historyczny Zestaw Laboratorium Energii Atomowej (1951) dał uczniom możliwość zapoznania się z najbardziej zaawansowanymi dziedzinami nauki i technologii. Elektroskop, komora chmurowa i licznik Geigera-Mullera umożliwiły przeprowadzenie wielu najciekawsze eksperymenty. Ale oczywiście nie tak interesujące, jak złożenie działającego reaktora z rosyjskiego zestawu „Elektrownia jądrowa na stole”!

W latach pięćdziesiątych XX wieku, wraz z pojawieniem się reaktorów jądrowych, wydawało się, że przed ludzkością rysują się wspaniałe perspektywy rozwiązania wszystkich problemów energetycznych. Inżynierowie energetyczni projektowali elektrownie jądrowe, stoczniowcy projektowali statki o napędzie atomowym, a nawet projektanci samochodów postanowili przyłączyć się do świętowania i wykorzystać „pokojowy atom”. W społeczeństwie nastąpił „boom nuklearny”, a w przemyśle zaczęło brakować wykwalifikowanych specjalistów. Konieczny był napływ nowych kadr i rozpoczęto poważną akcję edukacyjną nie tylko wśród studentów, ale także wśród uczniów. Na przykład A. C. Firma Gilbert wypuściła w 1951 roku zestaw dla dzieci Laboratorium Energii Atomowej, zawierający kilka małych źródeł radioaktywnych, niezbędne instrumenty i próbki rudy uranowej. Jak głosi pudełko, ten „najnowocześniejszy zestaw naukowy” pozwolił „młodym badaczom przeprowadzić ponad 150 ekscytujących eksperymentów naukowych”.

O wszystkim decyduje personel

W ciągu ostatniego półwiecza naukowcy wyciągnęli kilka gorzkich lekcji i nauczyli się budować niezawodne i bezpieczne reaktory. Chociaż branża znajduje się obecnie w trudnej sytuacji w związku z niedawną awarią w Fukushimie, wkrótce ponownie zacznie się rozwijać, a elektrownie jądrowe będą w dalszym ciągu postrzegane jako niezwykle obiecujący sposób wytwarzania czystej, niezawodnej i bezpiecznej energii. Ale teraz w Rosji, podobnie jak w latach pięćdziesiątych, brakuje personelu. Aby przyciągnąć uczniów i zwiększyć zainteresowanie energia nuklearna, Przedsiębiorstwo Badawczo-Produkcyjne (SPE) „Ekoatomconversion”, na przykładzie A.S. Firma Gilbert wypuściła na rynek zestaw edukacyjny dla dzieci powyżej 14 roku życia. Oczywiście nauka nie stanęła w miejscu przez te półwiecze, dlatego w odróżnieniu od swojego historycznego pierwowzoru, nowoczesny zestaw pozwala uzyskać znacznie ciekawszy efekt, a mianowicie złożyć na stole prawdziwy model elektrowni jądrowej. Oczywiście, że jest aktywny.

Umiejętność czytania i pisania od kołyski

„Nasza firma pochodzi z Obnińska, miasta, w którym energia jądrowa jest znana i znana niemal każdemu przedszkole, wyjaśnia „PM” doradca naukowy Elektrownia jądrowa „Ekokonwersja” Andriej Wykhadanko. „I wszyscy rozumieją, że absolutnie nie trzeba się jej bać”. W końcu tylko nieznane niebezpieczeństwo jest naprawdę straszne. Dlatego postanowiliśmy wypuścić dla uczniów ten zestaw, który pozwoli im eksperymentować i poznawać zasady działania reaktorów jądrowych, nie narażając siebie i innych na poważne ryzyko. Jak wiadomo, wiedza zdobyta w dzieciństwie jest najtrwalsza, dlatego wypuszczając ten zestaw mamy nadzieję znacząco zmniejszyć prawdopodobieństwo powtórki z Czarnobyla lub

Fukushima w przyszłości.”

Odpadowy pluton

Przez lata pracy wielu elektrowni jądrowych zgromadziły się tony tzw. plutonu reaktorowego. Składa się głównie z broni Pu-239, zawierającej około 20% domieszki innych izotopów, głównie Pu-240. To sprawia, że ​​pluton klasy reaktorowej całkowicie nie nadaje się do tworzenia bomb nuklearnych. Oddzielenie zanieczyszczeń okazuje się bardzo trudne, ponieważ różnica mas między 239. i 240. izotopem wynosi tylko 0,4%. Produkcja paliwa jądrowego z dodatkiem plutonu reaktorowego okazała się skomplikowana technologicznie i ekonomicznie nieopłacalna, dlatego materiał ten pozostał nieużywany. To właśnie pluton „odpadowy” wykorzystuje się w „Zestawie dla młodych naukowców zajmujących się energią jądrową” opracowanym przez przedsiębiorstwo badawczo-produkcyjne Ecoatomconversion.

Jak wiadomo, aby mogła rozpocząć się reakcja łańcuchowa rozszczepienia, paliwo jądrowe musi posiadać określoną masę krytyczną. Dla kuli wykonanej z uranu-235 do celów wojskowych wynosi to 50 kg, dla plutonu-239 - tylko 10. Powłoka wykonana z reflektora neutronów, na przykład berylu, może kilkakrotnie zmniejszyć masę krytyczną. Natomiast zastosowanie moderatora, podobnie jak w termicznych reaktorach neutronowych, zmniejszy masę krytyczną kilkunastokrotnie, do kilku kilogramów wysoko wzbogaconego U-235. Masa krytyczna Pu-239 wyniesie setki gramów i to właśnie ten ultrakompaktowy reaktor mieści się na stole opracowanym w Ecoatomconversion.

Co jest w klatce piersiowej

Opakowanie zestawu zostało skromnie zaprojektowane w czarno-białej kolorystyce i jedynie przyćmione, trzysegmentowe ikony radioaktywności odstają nieco od ogólnego tła. „Naprawdę nie ma żadnego niebezpieczeństwa” – mówi Andrey, wskazując na napis „Całkowicie bezpieczny!” na pudełku. „Ale takie są wymagania władz oficjalnych”. Pudełko jest ciężkie, co nie jest zaskakujące: zawiera szczelny ołowiany pojemnik transportowy z zespołem paliwowym (FA) składającym się z sześciu prętów plutonowych w cyrkonowej osłonie. Dodatkowo w zestawie naczynie zewnętrzne reaktora wykonane ze szkła żaroodpornego utwardzanego chemicznie, pokrywa obudowy z okienkiem szklanym i uszczelnionymi przewodami, obudowa rdzenia ze stali nierdzewnej, stojak na reaktor oraz pręt absorbera kontrolnego wykonany z węglik boru. Część elektryczną reaktora reprezentuje wolnotłokowy silnik Stirlinga z łączącymi rurkami polimerowymi, małą żarówką i przewodami. W zestawie znajduje się także kilogramowy worek sproszkowanego kwasu borowego, para kombinezonów ochronnych z maskami oddechowymi oraz spektrometr gamma z wbudowanym detektorem neutronów helowych.

Budowa elektrowni jądrowej

Złożenie działającego modelu elektrowni jądrowej zgodnie z załączoną instrukcją na zdjęciach jest bardzo proste i zajmuje niecałe pół godziny. Po założeniu stylowego kombinezonu ochronnego (wymaganego jedynie podczas montażu) otwieramy zapieczętowane opakowanie z zespołem paliwowym. Następnie wkładamy zespół do wnętrza zbiornika reaktora i przykrywamy go korpusem rdzenia. Na koniec zatrzaskujemy pokrywę z uszczelnionymi przewodami na górze. Należy wsunąć pręt absorbera do końca w środkowy i poprzez dowolne z dwóch pozostałych wypełnić strefę aktywną wodą destylowaną do linii na korpusie. Po napełnieniu rurki pary i kondensatu przechodzące przez wymiennik ciepła silnika Stirlinga podłącza się do wlotów ciśnieniowych. Sama elektrownia jądrowa jest już gotowa do startu, pozostaje jedynie ustawić ją na specjalnym stojaku w akwarium wypełnionym roztworem kwasu borowego, który doskonale pochłania neutrony i chroni młodego badacza przed promieniowaniem neutronowym.

Trzy, dwa, jeden – start!

Przynosimy spektrometr gamma z czujnikiem neutronów blisko ściany akwarium: niewielka część neutronów, które nie stanowią zagrożenia dla zdrowia, i tak wychodzi. Powoli podnoś drążek sterujący, aż strumień neutronów zacznie gwałtownie rosnąć, co wskazuje na początek samopodtrzymującej się reakcji jądrowej. Pozostaje tylko poczekać, aż zostanie osiągnięta wymagana moc i przesunąć drążek o 1 cm wzdłuż zaznaczonych miejsc, tak aby prędkość reakcji ustabilizowała się. Gdy tylko rozpocznie się wrzenie, w górnej części korpusu rdzenia pojawi się warstwa pary (perforacje w korpusie uniemożliwiają odsłonięcie przez tę warstwę prętów plutonu, co mogłoby doprowadzić do ich przegrzania). Para przepływa rurą do silnika Stirlinga, gdzie skrapla się i spływa rurą wylotową do reaktora. Różnica temperatur pomiędzy dwoma końcami silnika (jeden jest ogrzewany parą, a drugi chłodzony powietrzem pokojowym) przekształca się w drgania magnesu tłokowego, co z kolei indukuje prąd przemienny w uzwojeniu otaczającym silnik, zapalając światło atomowe w rękach młodego badacza i, jak mają nadzieję twórcy, atomowe zainteresowanie w jego sercu.

Komentarz wydawcy: Artykuł ten ukazał się w kwietniowym numerze magazynu i jest żartem primaaprilisowym.

Czy budynek może w pełni zapewnić sobie prąd, ciepło, ciepłą wodę i jednocześnie sprzedać część nadwyżki energii na bok?

Z pewnością! Jeśli przypomnimy sobie o starym, dobrym atomie i wyposażymy nasz dom w miniaturowy reaktor jądrowy. A co z ekologią i bezpieczeństwem? Okazuje się, że problemy te można rozwiązać za pomocą nowoczesne technologie. Tak właśnie myślą eksperci z Departamentu Energii USA, zaangażowani w realizację tzw. koncepcji. „szczelny” reaktor.

Sam pomysł stworzenia takiego urządzenia zrodził się około dziesięć lat temu jako przepis na efektywne zaopatrzenie w energię krajów rozwijających się. Jego kluczowym elementem jest mały, szczelny, przenośny reaktor autonomiczny (SSTAR), opracowany w Laboratorium Narodowym Lawrence Livermore. Lawrence (Kalifornia).

Cechą szczególną tego produktu jest całkowity brak możliwości wydobycia substancji radioaktywnej (nie mówiąc już o możliwości jej wycieku). Miał to być główny warunek dostaw urządzeń do tzw. państw. „trzeciego” świata, w celu wyeliminowania pokusy wykorzystania jego zawartości do stworzenia broni nuklearnej. Całkowicie szczelna obudowa, wyposażona w niezawodny system alarmowy w przypadku próby jej otwarcia, a w jej wnętrzu znajduje się reaktor z generatorem pary, zamknięty jak dżin w butelce.

W miarę pogłębiania się sprzeczności na światowym rynku energii, rynek w coraz większym stopniu dyktuje zapotrzebowanie na autonomiczne systemy dostaw energii. Z prawnego punktu widzenia powszechne stosowanie małych reaktorów w kraje rozwinięte obiecuje znacznie mniej trudności niż ich dostawy do krajów rozwijających się. W efekcie marzenie o elektrowni mikrojądrowej coraz częściej przekształca się w ideę stworzenia punktowego generatora energii wykorzystującego „wieczne” paliwo.

Istniejące technologie SSTAR nie pozwalają na doładowanie rdzenia, a przewidywany czas ciągłej pracy wynosi 30 lat. Po tym okresie proponuje się po prostu wymianę całego bloku na nowy. Należy pamiętać, że reaktor o mocy 100 megawatów mieści się w „butelce” o wysokości 15 metrów i średnicy 3 metrów.

Wskaźniki te, bardzo skromne jak na elektrownię, nadal wydają się znaczące, jeśli mówimy o o zaopatrzeniu w energię poszczególnych obiektów. Jednak twórczy rozwój projektu pokazał możliwość znacznego zmniejszenia charakterystyki wagowej i gabarytowej przy odpowiednim zmniejszeniu mocy.

W przyszłości projektanci zamierzają kontynuować prace nad miniaturyzacją jednostki napędowej i udoskonaleniem układów sterowania. Kolejnym ważnym obszarem jest przedłużenie żywotności „tabletki nuklearnej” do 40-50 lat, na który planuje się zainstalowanie w jej wnętrzu dodatkowych systemów osłonowych.

Możliwe więc, że w niedalekiej przyszłości możliwe będzie zainstalowanie niemal wiecznego źródła energii bezpośrednio w piwnicy każdego domu.

W ostatnim czasie coraz bardziej rozwijana jest koncepcja autonomicznego zaopatrzenia w energię. Niech tak będzie Dom wakacyjny z wiatrakami i panele słoneczne na dachu lub w zakładzie przetwórstwa drewna z kotłem grzewczym opalanym odpadami przemysłowymi - trocinami, istota się nie zmienia. Świat stopniowo dochodzi do wniosku, że czas odejść od scentralizowanego dostarczania ciepła i energii elektrycznej. Centralne ogrzewanie praktycznie nie występuje już w Europie, w domach jednorodzinnych, drapaczach chmur i mieszkaniach przedsiębiorstw przemysłowych ogrzewane są niezależnie. Jedynym wyjątkiem są niektóre miasta w krajach północnych – gdzie centralne ogrzewanie i duże kotłownie są uzasadnione warunkami klimatycznymi.

Jeśli chodzi o autonomiczną energetykę, wszystko zmierza w tym kierunku - ludność aktywnie kupuje turbiny wiatrowe i panele słoneczne. Przedsiębiorstwa szukają sposobów racjonalne wykorzystanie energia cieplna z procesy technologiczne, budują własne elektrownie cieplne, a także kupują panele słoneczne i turbiny wiatrowe. Ci, którzy szczególnie skupiają się na „zielonych” technologiach, planują nawet pokrycie dachów warsztatów fabrycznych i hangarów panelami słonecznymi.

Ostatecznie okazuje się to tańsze niż zakup niezbędnej mocy energetycznej z lokalnych sieci elektroenergetycznych. Jednak po awarii w Czarnobylu wszyscy jakoś zapomnieli, że najbardziej przyjazne dla środowiska, najtańsze i w przystępny sposób pozyskiwanie energii cieplnej i elektrycznej pozostaje nadal energią atomu. A jeśli przez cały okres istnienia przemysłu nuklearnego elektrownie z reaktorami jądrowymi zawsze kojarzyły się z hektarowymi kompleksami, ogromnymi rurociągami i jeziorami do chłodzenia, to szereg zmian wprowadzonych w ostatnich latach ma na celu przełamanie tych stereotypów.

Kilka firm od razu ogłosiło, że wchodzą na rynek z „domowymi” reaktorami jądrowymi. Miniaturowe stacje o różnej wielkości, od skrzyni garażowej po mały dwupiętrowy budynek, są gotowe do dostarczania od 10 do 100 MW przez 10 lat bez tankowania. Reaktory są całkowicie samowystarczalne, bezpieczne, nie wymagają konserwacji, a po zakończeniu okresu użytkowania wystarczy je ponownie doładować przez kolejne 10 lat. Czyż nie jest to marzenie o fabryce żelaza lub letnim rezydencji komercyjnej? Przyjrzyjmy się bliżej tym z nich, których sprzedaż rozpocznie się w nadchodzących latach.

Toshiba 4S (super bezpieczna, mała i prosta)

Reaktor jest zaprojektowany na wzór baterii. Zakłada się, że taka „bateria” zostanie zakopana w szybie o głębokości 30 metrów, a budynek nad nią będzie miał 22 m wysokości. 16 11 metrów. Niewiele więcej dobrego Chatka? Taka stacja będzie wymagała personelu konserwacyjnego, ale to i tak nie ma porównania z dziesiątkami tysięcy metrów kwadratowych powierzchni i setkami pracowników w tradycyjnych elektrowniach jądrowych. Moc znamionowa kompleksu wynosi 10 megawatów przez 30 lat bez tankowania.

Reaktor działa dalej szybkie neutrony. Podobny reaktor jest zainstalowany i eksploatowany od 1980 roku w elektrowni jądrowej w Biełojarsku Obwód Swierdłowska Rosja (reaktor BN-600). Opisano zasadę działania. W japońskiej instalacji jako chłodziwo stosuje się stopiony sód. Dzięki temu możliwe jest podniesienie temperatury pracy reaktora o 200 stopni Celsjusza w porównaniu z wodą i przy normalnym ciśnieniu. Użycie wody tej jakości spowodowałoby kilkusetkrotne zwiększenie ciśnienia w układzie.

Co najważniejsze, koszt wytworzenia 1 kWh dla tej instalacji ma się wahać od 5 do 13 centów. Różnice wynikają ze specyfiki opodatkowania krajowego, różnych kosztów przetwarzania odpadów nuklearnych i kosztów likwidacji samej elektrowni.

Wygląda na to, że pierwszym klientem „baterii” od Toshiby będzie małe miasto Galena na Alasce w USA. Obecnie czas ucieka koordynacja dokumentacja zezwalająca z agencjami rządowymi USA. Partnerem firmy w USA jest znana firma Westinghouse, która po raz pierwszy dostarczyła do ukraińskiej elektrowni jądrowej zespoły paliwowe alternatywne do rosyjskich TVEL.

Wytwarzanie energii Hyperion i reaktor Hyperion

Wydaje się, że ci Amerykanie jako pierwsi weszli na komercyjny rynek miniaturowych reaktorów jądrowych. Firma oferuje instalacje o mocy od 70 do 25 megawatów, kosztujące około 25-30 milionów dolarów za jednostkę. Instalacje jądrowe Hyperion mogą być wykorzystywane zarówno do wytwarzania energii elektrycznej, jak i ogrzewania. Na początek 2010 roku wpłynęło już ponad 100 zamówień na stacje o różnej pojemności, zarówno od osób prywatnych, jak i od odbiorców. spółki państwowe. W planach jest nawet przeniesienie produkcji gotowych modułów poza Stany Zjednoczone, budując fabryki w Azji i Europie Zachodniej.

Reaktor działa na tej samej zasadzie, co większość nowoczesnych reaktorów w elektrowniach jądrowych. Czytać . Najbliższe zasadzie działania są najpopularniejsze rosyjskie reaktory i elektrownie typu WWER stosowane na atomowych okrętach podwodnych Projektu 705 Lira (NATO - „Alfa”). Amerykański reaktor to praktycznie lądowa wersja reaktorów instalowanych na tych atomowych okrętach podwodnych – najszybsza łodzie podwodne swoich czasów.

Stosowanym paliwem jest azotek uranu, który ma wyższą przewodność cieplną w porównaniu do tradycyjnego dla reaktorów WWER ceramicznego tlenku uranu. Pozwala to na pracę w temperaturach o 250-300 stopni Celsjusza wyższych niż instalacje wodno-wodne, co zwiększa sprawność turbin parowych generatorów prądu. Tutaj wszystko jest proste - im wyższa temperatura reaktora, tym wyższa temperatura pary, a co za tym idzie, wyższa wydajność turbiny parowej.

Jako „ciecz chłodzącą” stosuje się stopiony ołów i bizmut, podobny do tego, jaki można znaleźć na radzieckich atomowych okrętach podwodnych. Stop przechodzi przez trzy obwody wymiany ciepła, obniżając temperaturę z 500 stopni Celsjusza do 480 stopni Celsjusza. Czynnikiem roboczym turbiny może być para wodna lub przegrzany dwutlenek węgla.

Instalacja wraz z układem paliwowo-chłodzącym waży zaledwie 20 ton i jest zaprojektowana na 10 lat pracy przy mocy znamionowej 70 megawatów bez tankowania. Miniaturowe wymiary robią wrażenie – reaktor ma zaledwie 2,5 metra wysokości i 1,5 metra szerokości! Cały system można transportować ciężarówką lub koleją, będąc absolutnym komercyjnym rekordzistą świata w zakresie stosunku mocy do mobilności.

Po przybyciu na miejsce „beczka” z reaktorem jest po prostu zakopana. Nie przewiduje się dostępu do niego ani jakiejkolwiek konserwacji. Po Okres gwarancji zespół jest wydobywany i wysyłany do zakładu producenta w celu ponownego napełnienia. Właściwości chłodzenia ołowiowo-bizmutowego zapewniają ogromną przewagę bezpieczeństwa - przegrzanie i eksplozja nie są możliwe (ciśnienie nie wzrasta wraz z temperaturą). Ponadto po ochłodzeniu stop zestala się, a sam reaktor zamienia się w żelazny półfabrykat izolowany grubą warstwą ołowiu, który nie boi się naprężeń mechanicznych. Nawiasem mówiąc, to właśnie niemożność pracy przy małych mocach (ze względu na krzepnięcie stopu chłodzącego i automatyczne wyłączanie), był powodem odmowy dalszego stosowania instalacji ołowiowo-bizmutowych na atomowych okrętach podwodnych. Z tego samego powodu są to najbezpieczniejsze reaktory, jakie kiedykolwiek zainstalowano na atomowych okrętach podwodnych wszystkich krajów.

Początkowo miniaturowe elektrownie jądrowe były opracowywane przez Hyperion Power Generation na potrzeby przemysłu wydobywczego, a mianowicie do przerobu łupków bitumicznych na olej syntetyczny. Szacunkowe zasoby ropy syntetycznej w łupkach bitumicznych możliwych do przerobu przy wykorzystaniu współczesnych technologii szacowane są na 2,8-3,3 biliona baryłek. Dla porównania zasoby „płynnej” ropy w odwiertach szacuje się na zaledwie 1,2 biliona baryłek. Jednakże proces rafinacji łupków na ropę wymaga ich podgrzania, a następnie wychwycenia oparów, które następnie skraplają się, tworząc ropę i produkty uboczne. Oczywiste jest, że do ogrzewania trzeba gdzieś zdobyć energię. Z tego powodu wydobycie ropy z łupków uważane jest za ekonomicznie nieopłacalne w porównaniu z jej importem z krajów OPEC. Dlatego firma widzi przyszłość swojego produktu w różnych obszarach zastosowań.

Np. jako mobilna elektrownia na potrzeby baz wojskowych i lotnisk. Tutaj też są ciekawe perspektywy. Tym samym podczas prowadzenia mobilnych działań bojowych, gdy oddziały operują z tzw. mocnych punktów w niektórych regionach stacje te mogłyby zasilać infrastrukturę „bazową”. Podobnie jak w strategiach komputerowych. Jedyna różnica polega na tym, że po wykonaniu zadania w regionie elektrownia zostaje załadowana pojazd(samolot, helikopter transportowy, ciężarówki, pociąg, statek) i przewieziono w nowe miejsce.

Kolejnym zastosowaniem wojskowym jest stacjonarne zasilanie stałych baz wojskowych i lotnisk. W przypadku nalotu lub ataku rakietowego baza z podziemiem Elektrownia jądrowa, który nie wymaga personelu obsługi, ma większe szanse na utrzymanie skuteczności bojowej. W ten sam sposób możliwe jest zasilanie grup obiektów infrastruktury społecznej – wodociągów miast, obiektów administracyjnych, szpitali.

Otóż ​​zastosowania przemysłowe i cywilne - systemy zasilania małych miast i miasteczek, poszczególne przedsiębiorstwa lub ich grupy, systemy grzewcze. W końcu instalacje te wytwarzają przede wszystkim energię cieplną, a w zimnych regionach planety mogą tworzyć rdzeń systemy scentralizowane ogrzewanie. Za obiecujące firma uważa także zastosowanie takich mobilnych elektrowni w zakładach odsalania w krajach rozwijających się.

SSTAR (mały, szczelny, przenośny, autonomiczny reaktor)

Mały, szczelny, mobilny reaktor autonomiczny to projekt opracowywany w Lawrence Livermore National Laboratory w USA. Zasada działania jest podobna do Hyperiona, tyle że jako paliwo wykorzystuje uran-235. Musi mieć okres przydatności do spożycia wynoszący 30 lat i moc od 10 do 100 megawatów.

Wymiary powinny wynosić 15 metrów wysokości i 3 metry szerokości przy wadze reaktora 200 ton. Instalacja ta jest początkowo przeznaczona do użytku w krajach słabo rozwiniętych w ramach programu leasingu. Dlatego większą uwagę zwraca się na niemożność demontażu konstrukcji i wydobycia z niej czegokolwiek cennego. Cenny jest uran-238 i pluton do celów wojskowych, które powstają w miarę upływu terminu ważności.

Po zakończeniu umowy najmu odbiorca będzie zobowiązany zwrócić urządzenie do Stanów Zjednoczonych. Czy tylko ja uważam, że są to mobilne fabryki produkujące pluton do celów wojskowych za cudze pieniądze? 🙂 Jednak tutaj państwo amerykańskie nie posunęło się dalej Praca badawcza Nie ma jeszcze nawet prototypu.

Podsumowując, należy zauważyć, że jak na razie najbardziej realistyczny rozwój pochodzi od Hyperiona, a pierwsze dostawy zaplanowano na rok 2014. Myślę, że możemy spodziewać się dalszego rozwoju „kieszonkowych” elektrowni jądrowych, zwłaszcza że inne przedsiębiorstwa, w tym tacy giganci jak Mitsubishi Heavy Industries, prowadzą podobne prace nad stworzeniem podobnych elektrowni. Ogólnie rzecz biorąc, miniaturowy reaktor jądrowy jest godną odpowiedzią na wszelkiego rodzaju zmętnienia pływowe i inne niezwykle „zielone” technologie. Wygląda na to, że wkrótce technologia wojskowa ponownie znajdzie zastosowanie cywilne.

Mikro reaktor atomowy Niestety nie da się go stworzyć na potrzeby domowe i oto dlaczego. Działanie reaktora atomowego opiera się na reakcji łańcuchowej rozszczepienia jąder uranu-235 (²³⁵U) przez neutron termiczny: n + ²³⁵U → ¹⁴¹Ba + ⁹²Kr + γ (202,5 ​​MeV) + 3n. Poniżej pokazano obraz reakcji łańcuchowej rozszczepienia

Na ryc. widać jak neutron wchodzący do jądra (²³⁵U) go pobudza i jądro rozpada się na dwa fragmenty (¹⁴¹Ba, ⁹²Kr), kwant γ o energii 202,5 ​​MeV i 3 wolne neutrony (średnio), co z kolei może rozdzielić kolejne 3 jądra uranu, które staną im na drodze. Zatem podczas każdego rozszczepienia uwalniane jest około 200 MeV energii, czyli ~3 × 10⁻¹¹ J, co odpowiada ~80 TerraJ/kg, czyli 2,5 miliona razy więcej, niż zostałoby uwolnione w tej samej ilości spalającego się węgla. Ale jak poucza nas Murphy: „jeśli ma się wydarzyć coś złego, to się stanie”, a część neutronów powstałych w wyniku rozszczepienia ginie w reakcji łańcuchowej. Neutrony mogą uciec (wyskoczyć) z objętości czynnej lub zostać wchłonięte przez zanieczyszczenia (np. Krypton). Stosunek liczby neutronów kolejnej generacji do liczby neutronów poprzedniej generacji w całej objętości ośrodka mnożącego neutrony (rdzeń reaktora jądrowego) nazywany jest współczynnikiem mnożenia neutronów k. w k<1 цепная реакция затухает, т.к. число поглощенных нейтронов больше числа вновь образовавшихся. При k>1, eksplozja następuje niemal natychmiast. Gdy k równa się 1, następuje kontrolowana stacjonarna reakcja łańcuchowa. Współczynnik mnożenia neutronów (k) jest najbardziej wrażliwy na masę i czystość paliwa jądrowego (²³⁵U). W Fizyka nuklearna minimalna masa materiału rozszczepialnego wymagana do rozpoczęcia samopodtrzymującej się reakcji łańcuchowej rozszczepienia (k≥1) nazywana jest masą krytyczną. Dla uranu-235 jest to 50 kg. Z pewnością nie jest to rozmiar mikro, ale też nie duży. Aby uniknąć wybuchu jądrowego i stworzyć możliwość kontrolowania reakcji łańcuchowej (mnożnik), należy zwiększyć masę paliwa w reaktorze i odpowiednio uruchomić absorbery (moderatory) neutronów. To właśnie inżynieryjne i techniczne wyposażenie reaktora, mające na celu trwałą kontrolę reakcji łańcuchowej, system chłodzenia i dodatkowe konstrukcje zapewniające bezpieczeństwo radiacyjne personelu, wymagają dużych objętości.

Jako paliwo o masie krytycznej około 2,7 kg można zastosować także California-232. W limicie prawdopodobnie całkiem możliwe jest doprowadzenie reaktora do wielkości kuli o średnicy kilku metrów. Najprawdopodobniej tak właśnie dzieje się na atomowych okrętach podwodnych. Myślę, że zbliżanie się do takich reaktorów powinno być bardzo niebezpieczne ☠ ze względu na nieuniknione tło neutronowe, ale o więcej szczegółów na ten temat powinieneś zapytać wojowników.

Kalifornijczyk nie nadaje się jako paliwo nuklearne ze względu na jego ogromny koszt. 1 gram California-252 kosztuje około 27 milionów dolarów. Jako paliwo nuklearne powszechnie stosuje się wyłącznie uran. Elementy paliwowe na bazie toru i plutonu nie są jeszcze powszechnie stosowane, ale są aktywnie rozwijane.

Stosunkowo wysoką zwartość reaktorów podwodnych zapewnia różnica w konstrukcji (zwykle reaktory wodne ciśnieniowe, VVER/PWR), różne wymagania wobec nich (różne wymagania dotyczące bezpieczeństwa i awaryjnego wyłączania; na pokładzie zwykle nie potrzeba dużo energii elektrycznej, w przeciwieństwie do reaktorów elektrowni lądowych, które powstały wyłącznie na potrzeby wytwarzania energii elektrycznej) oraz stosowanie różnych stopni wzbogacania paliw (stężenie uranu-235 w stosunku do stężenia uranu-238). Zazwyczaj w paliwie reaktorów morskich wykorzystuje się uran o znacznie wyższym stopniu wzbogacenia (od 20% do 96% dla łodzi amerykańskich). Ponadto w odróżnieniu od elektrowni lądowych, w których powszechne jest stosowanie paliwa w postaci ceramiki (dwutlenku uranu), w reaktorach morskich jako paliwo najczęściej wykorzystuje się stopy uranu z cyrkonem i innymi metalami.

Urządzenia generujące Elektryczność w wyniku wykorzystania energii rozpadu jądrowego zostały dobrze zbadane (od 1913 r.) i od dawna opanowane w produkcji. Stosowane są głównie tam, gdzie wymagana jest względna zwartość i duża autonomia - w eksploracji kosmosu, pojazdy podwodne, słabo zaludnione i opuszczone technologie. Perspektywy ich zastosowania w warunkach domowych są dość skromne; oprócz zagrożenia radiacyjnego większość rodzajów paliwa jądrowego jest wysoce toksyczna i w zasadzie wyjątkowo niebezpieczna w kontakcie środowisko. Pomimo tego, że w literaturze anglojęzycznej urządzenia te nazywane są bateriami atomowymi i nie jest zwyczajowo nazywać je reaktorami, można je za takie uznać, ponieważ zachodzi w nich reakcja rozpadu. W razie potrzeby takie urządzenia można dostosować do potrzeb domowych; może to być istotne w warunkach na przykład na Antarktydzie.

Radioizotopowe generatory termoelektryczne istnieją od dawna i w pełni spełniają Twoje wymagania - są kompaktowe i dość mocne. Działają dzięki efektowi Seebecka i nie posiadają ruchomych części. Gdyby to nie było sprzeczne zdrowy rozsądek, środki ostrożności i kodeks karny, taki generator można by zakopać gdzieś pod garażem na wsi i zasilić z niego nawet kilka żarówek i laptopa. Poświęcić, że tak powiem, zdrowie potomków i sąsiadów w zamian za sto lub dwa waty energii elektrycznej. W sumie w Rosji i ZSRR wyprodukowano ponad 1000 takich generatorów.

Jak już odpowiedzieli inni uczestnicy, perspektywy miniaturyzacji „klasycznych” reaktorów energia atomowa wykorzystanie turbin parowych do wytwarzania energii elektrycznej są silnie ograniczone prawami fizyki, a główne ograniczenia nakłada nie tyle wielkość reaktora, ile wielkość pozostałych urządzeń: kotłów, rurociągów, turbin, chłodni kominowych. Najprawdopodobniej nie będzie modeli „domowych”. Niemniej jednak obecnie aktywnie rozwijane są dość kompaktowe urządzenia, na przykład obiecujący reaktor NuScale o mocy 50 MWe ma wymiary zaledwie 76 na 15 cali, tj. około dwa metry na 40 centymetrów.

W przypadku energii termojądrowej wszystko jest znacznie bardziej skomplikowane i niejednoznaczne. Z jednej strony możemy mówić tylko o perspektywie długoterminowej. Na razie nawet duże reaktory termojądrowe nie dostarczają energii i po prostu nie ma mowy o ich praktycznej miniaturyzacji. Niemniej jednak wiele poważnych i jeszcze bardziej poważnych organizacji opracowuje kompaktowe źródła energii oparte na reakcji termojądrowej. I jeśli w przypadku Lockheed Martin słowo „kompaktowy” oznacza „wielkości vana”, to na przykład w przypadku amerykańskiej agencji DARPA, która w roku podatkowym 2009 przeznaczyła