Ang pinakamaliit na nuclear reactor sa mundo. Ang China ay nagnanais na magtayo ng pinakamaliit na nuclear reactor sa mundo. Ang mga tauhan ang nagpapasya sa lahat
1. Ang isang free-piston na Stirling engine ay pinapagana sa pamamagitan ng pag-init gamit ang "atomic steam" 2. Ang isang induction generator ay nagbibigay ng humigit-kumulang 2 W ng kuryente upang paandarin ang isang incandescent lamp. gamma ray. Maaaring magsilbi bilang isang mahusay na ilaw sa gabi!
Para sa mga batang higit sa 14 taong gulang, ang batang mananaliksik ay makakapag-ipon nang nakapag-iisa, kahit na maliit, ngunit totoo. nuclear reactor, alamin kung ano ang maagap at naantala na mga neutron, at tingnan ang dynamics ng acceleration at deceleration ng isang nuclear chain reaction. Ang ilang mga simpleng eksperimento na may gamma spectrometer ay magbibigay-daan sa iyo upang maunawaan ang paggawa ng iba't ibang mga produkto ng fission at mag-eksperimento sa pagpaparami ng gasolina mula sa ngayon ay naka-istilong thorium (isang piraso ng thorium-232 sulfide ay nakalakip). Ang kasamang aklat na "Fundamentals of Nuclear Physics for Little Ones" ay naglalaman ng mga paglalarawan ng higit sa 300 mga eksperimento sa pinagsama-samang reactor, kaya may napakalaking saklaw para sa pagkamalikhain
Makasaysayang prototype Ang Atomic Energy Lab set (1951) ay nagbigay ng pagkakataon sa mga mag-aaral na maging kasangkot sa pinaka-advanced na larangan ng agham at teknolohiya. Ang isang electroscope, isang cloud chamber at isang Geiger-Muller counter ay naging posible upang maisagawa ang marami pinaka-kagiliw-giliw na mga eksperimento. Ngunit, siyempre, hindi kasing interesante ng pag-assemble ng isang gumaganang reaktor mula sa set ng Russian "Tabletop Nuclear Power Plant"!
Noong 1950s, sa pagdating ng mga nuclear reactor, tila ang napakatalino na mga prospect para sa paglutas ng lahat ng mga problema sa enerhiya ay nakaharap sa sangkatauhan. Ang mga inhinyero ng enerhiya ay nagdisenyo ng mga nuclear power plant, ang mga gumagawa ng barko ay nagdisenyo ng mga nuclear electric na barko, at maging ang mga designer ng kotse ay nagpasya na sumali sa pagdiriwang at gamitin ang "peaceful atom." Ang isang "nuclear boom" ay lumitaw sa lipunan, at ang industriya ay nagsimulang kulang sa mga kwalipikadong espesyalista. Ang isang pag-agos ng mga bagong tauhan ay kinakailangan, at isang seryosong kampanyang pang-edukasyon ay inilunsad hindi lamang sa mga mag-aaral sa unibersidad, kundi pati na rin sa mga mag-aaral. Halimbawa, A.C. Ang Gilbert Company ay naglabas ng Atomic Energy Lab children's kit noong 1951, na naglalaman ng ilang maliliit na radioactive sources, mga kinakailangang instrumento, at mga sample ng uranium ore. Ang “modernong science kit” na ito, gaya ng sinabi ng kahon, ay nagbigay-daan sa “mga batang mananaliksik na magsagawa ng mahigit 150 kapana-panabik na mga eksperimento sa agham.”
Ang mga tauhan ang nagpapasya sa lahat
Sa nakalipas na kalahating siglo, natuto ang mga siyentipiko ng ilang mapapait na aral at natutong bumuo ng maaasahan at ligtas na mga reaktor. Bagama't kasalukuyang bumababa ang industriya kasunod ng kamakailang aksidente sa Fukushima, malapit na itong tumaas muli at ang mga nuclear power plant ay patuloy na makikita bilang isang napaka-promising na paraan upang magbigay ng malinis, maaasahan at ligtas na enerhiya. Ngunit ngayon sa Russia ay may kakulangan ng mga tauhan, tulad noong 1950s. Upang maakit ang mga mag-aaral at dagdagan ang interes sa enerhiyang nuklear, Research and Production Enterprise (SPE) "Ekoatomconversion", na kumukuha ng halimbawa ng A.S. Ang Gilbert Company ay naglabas ng isang educational set para sa mga batang higit sa 14 taong gulang. Siyempre, ang agham ay hindi tumayo sa loob ng kalahating siglo na ito, samakatuwid, hindi katulad ng makasaysayang prototype nito, pinapayagan ka ng modernong hanay na makakuha ng isang mas kawili-wiling resulta, ibig sabihin, upang mag-ipon ng isang tunay na modelo ng isang nuclear power plant sa mesa. Siyempre, ito ay aktibo.
Literacy mula sa duyan
"Ang aming kumpanya ay nagmula sa Obninsk, isang lungsod kung saan ang nuclear energy ay pamilyar at pamilyar sa halos mga tao kindergarten, nagpapaliwanag ng "PM" siyentipikong tagapayo NPP "Ecoatomconversion" Andrey Vykhadanko. "At naiintindihan ng lahat na ganap na hindi kailangang matakot sa kanya." Pagkatapos ng lahat, ang hindi kilalang panganib lamang ang tunay na nakakatakot. Iyon ang dahilan kung bakit nagpasya kaming ilabas ang set na ito para sa mga mag-aaral, na magpapahintulot sa kanila na mag-eksperimento at pag-aralan ang mga prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga nuclear reactor nang hindi inilalantad ang kanilang sarili at ang iba sa malubhang panganib. Tulad ng alam mo, ang kaalaman na nakuha sa pagkabata ay ang pinaka matibay, kaya sa paglabas ng set na ito inaasahan naming makabuluhang bawasan ang posibilidad ng pag-ulit ng Chernobyl o
Fukushima sa hinaharap."
Basura ang plutonium
Sa paglipas ng mga taon ng operasyon ng maraming nuclear power plant, tonelada ng tinatawag na reactor plutonium ang naipon. Ito ay pangunahing binubuo ng mga armas-grade Pu-239, na naglalaman ng humigit-kumulang 20% na paghahalo ng iba pang isotopes, pangunahin ang Pu-240. Ginagawa nitong ganap na hindi angkop ang reactor-grade plutonium para sa paglikha ng mga nuclear bomb. Ang paghihiwalay ng mga impurities ay naging napakahirap, dahil ang pagkakaiba ng masa sa pagitan ng ika-239 at ika-240 na isotopes ay 0.4% lamang. Ang paggawa ng nuclear fuel na may pagdaragdag ng reactor plutonium ay naging teknolohikal na kumplikado at hindi kumikita sa ekonomiya, kaya ang materyal na ito ay nanatiling hindi nagagamit. Ito ang "basura" na plutonium na ginagamit sa "Young Nuclear Scientist Kit" na binuo ng Ecoatomconversion Research and Production Enterprise.
Gaya ng nalalaman, para magsimula ang isang fission chain reaction, ang nuclear fuel ay dapat magkaroon ng isang partikular na kritikal na masa. Para sa isang bola na gawa sa armas-grade uranium-235 ito ay 50 kg, para sa isa na gawa sa plutonium-239 - 10 lamang. Ang isang shell na gawa sa isang neutron reflector, halimbawa beryllium, ay maaaring mabawasan ang kritikal na masa ng maraming beses. At ang paggamit ng isang moderator, tulad ng sa mga thermal neutron reactor, ay magbabawas ng kritikal na masa ng higit sa sampung beses, sa ilang kilo ng lubos na pinayaman na U-235. Ang kritikal na masa ng Pu-239 ay magiging daan-daang gramo, at ito mismo ang ultra-compact na reactor na kasya sa isang mesa na binuo sa Ecoatomconversion.
Ano ang nasa dibdib
Ang packaging ng set ay katamtaman na idinisenyo sa itim at puti, at tanging ang madilim na tatlong-segment na mga icon ng radioactivity ay medyo namumukod-tangi mula sa pangkalahatang background. "Wala talagang panganib," sabi ni Andrey, na itinuro ang mga salitang "Lubos na ligtas!" "Ngunit ito ang mga kinakailangan ng mga opisyal na awtoridad." Ang kahon ay mabigat, na hindi nakakagulat: naglalaman ito ng isang selyadong lalagyan ng pagpapadala ng lead na may fuel assembly (FA) ng anim na plutonium rod na may zirconium shell. Bilang karagdagan, ang set ay may kasamang panlabas na sisidlan ng reaktor na gawa sa salamin na lumalaban sa init na may chemical hardening, isang pabalat na takip na may salamin na bintana at mga pressure seal, isang stainless steel core housing, isang stand para sa reaktor, at isang control absorber rod na gawa sa boron carbide. Ang de-koryenteng bahagi ng reaktor ay kinakatawan ng isang libreng-piston na Stirling engine na may pagkonekta ng mga polymer tubes, isang maliit na maliwanag na lampara at mga wire. Kasama rin sa kit ang isang kilong bag ng boric acid powder, isang pares ng protective suit na may mga respirator, at isang gamma spectrometer na may built-in na helium neutron detector.
Pagtatayo ng isang nuclear power plant
Ang pag-assemble ng gumaganang modelo ng isang nuclear power plant ayon sa kasamang manual sa mga larawan ay napakasimple at tumatagal ng wala pang kalahating oras. Ang pagkakaroon ng naka-istilong proteksiyon na suit (kailangan lamang ito sa panahon ng pagpupulong), binubuksan namin ang selyadong packaging na may pagpupulong ng gasolina. Pagkatapos ay ipinasok namin ang pagpupulong sa loob ng sisidlan ng reaktor at takpan ito ng core body. Sa wakas, i-snap namin ang takip na may mga selyadong lead sa itaas. Kailangan mong ipasok ang absorber rod hanggang sa gitna, at punan ang aktibong zone ng distilled water sa alinman sa dalawa hanggang sa linya sa katawan. Pagkatapos ng pagpuno, ang mga tubo para sa singaw at condensate na dumadaan sa heat exchanger ng Stirling engine ay konektado sa mga pressure inlet. Ang nuclear power plant mismo ay kumpleto na at handa nang ilunsad; ang natitira na lang ay ilagay ito sa isang espesyal na stand sa isang aquarium na puno ng solusyon ng boric acid, na perpektong sumisipsip ng mga neutron at pinoprotektahan ang batang mananaliksik mula sa neutron radiation.
Tatlo, dalawa, isa - magsimula!
Nagdadala kami ng gamma spectrometer na may neutron sensor malapit sa dingding ng aquarium: ang isang maliit na bahagi ng mga neutron, na hindi nagbabanta sa kalusugan, ay lumalabas pa rin. Dahan-dahang itaas ang control rod hanggang sa ang neutron flux ay magsimula nang mabilis na tumaas, na nagpapahiwatig ng pagsisimula ng isang self-sustaining nuclear reaction. Ang natitira lamang ay maghintay hanggang maabot ang kinakailangang kapangyarihan at itulak ang baras pabalik ng 1 cm kasama ang mga marka upang ang bilis ng reaksyon ay maging matatag. Sa sandaling magsimula ang pagkulo, lalabas ang isang layer ng singaw sa itaas na bahagi ng core body (pinipigilan ng mga pagbutas sa katawan ang layer na ito na malantad ang mga plutonium rods, na maaaring humantong sa kanilang sobrang pag-init). Ang singaw ay umaakyat sa tubo patungo sa Stirling engine, kung saan ito ay nag-condense at dumadaloy pababa sa outlet tube papunta sa reactor. Ang pagkakaiba sa temperatura sa pagitan ng dalawang dulo ng makina (ang isa ay pinainit ng singaw, at ang isa ay pinalamig ng hangin sa silid) ay na-convert sa mga panginginig ng boses ng piston-magnet, na, naman, ay nag-uudyok alternating current sa paikot-ikot na nakapalibot sa makina, nag-aapoy ng atomic light sa mga kamay ng batang mananaliksik at, gaya ng inaasahan ng mga developer, atomic na interes sa kanyang puso.
Tala ng editor: Na-publish ang artikulong ito sa isyu ng Abril ng magazine at isang biro ng April Fool.
Maaari bang ganap na ibigay ng isang gusali ang sarili nito ng kuryente, init, mainit na tubig at kasabay nito ay ibenta ang ilan sa labis na enerhiya sa gilid?
tiyak! Kung naaalala natin ang magandang lumang atom at bigyan ang ating bahay ng isang maliit na nuclear reactor. Paano ang tungkol sa ekolohiya at kaligtasan? Lumalabas na ang mga problemang ito ay malulutas sa pamamagitan ng paggamit makabagong teknolohiya. Ito mismo ang iniisip ng mga eksperto mula sa US Department of Energy, na nakikibahagi sa pagpapatupad ng tinatawag na konsepto. "sealed" na reaktor.
Ang mismong ideya ng paglikha ng naturang aparato ay lumitaw mga sampung taon na ang nakalilipas bilang isang recipe para sa mahusay na supply ng enerhiya sa mga umuunlad na bansa. Ang pangunahing elemento nito ay ang Small Sealed Transportable Autonomous Reactor (SSTAR), na binuo sa Lawrence Livermore National Laboratory. Lawrence (California).
Ang isang espesyal na tampok ng produktong ito ay ang kumpletong imposibilidad ng pagkuha ng radioactive substance (hindi sa banggitin ang posibilidad ng pagtagas nito). Ito ay dapat na maging pangunahing kondisyon para sa supply ng mga aparato sa tinatawag na mga estado. ang "ikatlong" mundo, upang maalis ang tukso na gamitin ang nilalaman nito upang lumikha ng mga sandatang nuklear. Isang ganap na selyadong kaso, nilagyan ng maaasahang sistema ng alarma kung sakaling subukang buksan ito, at sa loob nito ay may isang reaktor na may generator ng singaw, na selyadong tulad ng isang genie sa isang bote.
Habang lumalalim ang mga kontradiksyon sa pandaigdigang merkado ng enerhiya, lalong idinidikta ng merkado ang pangangailangan para sa mga autonomous na sistema ng supply ng enerhiya. Mula sa legal na pananaw, ang malawakang paggamit ng mga maliliit na reactor sa maunlad na bansa nangangako ng mas kaunting mga paghihirap kaysa sa kanilang suplay sa mga umuunlad na bansa. Bilang resulta, ang pangarap ng isang micro-nuclear power plant ay lalong nagiging ideya ng paglikha ng isang point energy generator gamit ang "walang hanggan" na gasolina.
Ang mga kasalukuyang teknolohiya ng SSTAR ay hindi nagpapahintulot ng core recharge, at ang inaasahang patuloy na buhay ng operasyon ay 30 taon. Pagkatapos ng panahong ito, iminungkahi na palitan lamang ang buong bloke ng bago. Tandaan na ang isang reactor na may lakas na 100 megawatts ay umaangkop sa isang "bote" na 15 metro ang taas at 3 metro ang lapad.
Ang mga indicator na ito, na napakahinhin para sa isang planta ng kuryente, ay mukhang makabuluhan pa rin kung pinag-uusapan natin tungkol sa supply ng enerhiya ng mga indibidwal na bagay. Gayunpaman, ang malikhaing pag-unlad ng proyekto ay nagpakita ng posibilidad na makabuluhang bawasan ang mga katangian ng timbang at laki na may sapat na pagbawas sa kapangyarihan.
Sa hinaharap, nilayon ng mga taga-disenyo na ipagpatuloy ang trabaho sa pagpapaliit ng power unit at pagpapabuti ng mga control system. Ang isa pang mahalagang lugar ay upang pahabain ang buhay ng "nuclear tablet" sa 40-50 taon, kung saan ito ay pinlano na mag-install ng karagdagang mga shielding system sa loob nito.
Kaya, posible na sa malapit na hinaharap posible na mag-install ng halos walang hanggang mapagkukunan ng enerhiya nang direkta sa basement ng bawat bahay.
Kamakailan lamang, ang konsepto ng autonomous na supply ng enerhiya ay lalong binuo. Maging ito Bahay bakasyunan kasama ang mga windmill nito at solar panel sa bubong o isang planta ng pagproseso ng kahoy na may heating boiler na tumatakbo sa pang-industriya na basura - sup, ang kakanyahan ay hindi nagbabago. Ang mundo ay unti-unting nagkakaroon ng konklusyon na oras na upang talikuran ang sentralisadong pagkakaloob ng init at kuryente. Ang sentral na pagpainit ay halos hindi na matatagpuan sa Europa, mga indibidwal na bahay, apartment skyscraper at mga negosyong pang-industriya ay pinainit nang nakapag-iisa. Ang tanging pagbubukod ay ang ilang mga lungsod sa hilagang mga bansa - kung saan ang sentralisadong pagpainit at malalaking boiler house ay nabibigyang-katwiran ng mga kondisyon ng klimatiko.
Tulad ng para sa autonomous na industriya ng kuryente, ang lahat ay gumagalaw patungo dito - ang populasyon ay aktibong bumibili ng mga wind turbine at solar panel. Ang mga negosyo ay naghahanap ng mga paraan makatwirang paggamit thermal energy mula sa teknolohikal na proseso, ay nagtatayo ng sarili nilang mga thermal power plant at bumibili din ng mga solar panel at wind turbine. Ang mga partikular na nakatuon sa mga teknolohiyang "berde" ay nagpaplano pa nga na takpan ang mga bubong ng mga pabrika ng pabrika at mga hangar na may mga solar panel.
Sa huli, ito ay lumalabas na mas mura kaysa sa pagbili ng kinakailangang kapasidad ng enerhiya mula sa mga lokal na grid ng kuryente. Gayunpaman, pagkatapos ng aksidente sa Chernobyl, nakalimutan ng lahat na ang pinaka-friendly na kapaligiran, pinakamurang at sa isang madaling paraan ang pagkuha ng thermal at electrical energy ay nananatiling enerhiya ng atom. At kung sa buong pag-iral ng industriya ng nukleyar, ang mga power plant na may mga nuclear reactor ay palaging nauugnay sa mga complex na sumasaklaw sa mga ektarya ng lugar, malalaking tubo at lawa para sa paglamig, kung gayon ang isang bilang ng mga pag-unlad sa mga nakaraang taon ay idinisenyo upang masira ang mga stereotype na ito.
Ang ilang mga kumpanya ay agad na nag-anunsyo na sila ay pumapasok sa merkado na may "bahay" nuclear reactors. Ang mga miniature station na may sukat mula sa garahe box hanggang sa isang maliit na dalawang palapag na gusali ay handang mag-supply mula 10 hanggang 100 MW sa loob ng 10 taon nang walang refueling. Ang mga reactor ay ganap na self-contained, ligtas, hindi nangangailangan ng pagpapanatili at, sa pagtatapos ng kanilang buhay ng serbisyo, ay nire-recharge lang para sa isa pang 10 taon. Hindi ba ito isang panaginip para sa isang pabrika ng bakal o isang komersyal na residente ng tag-init? Tingnan natin ang mga ito na ang mga benta ay magsisimula sa mga darating na taon.
Toshiba 4S (Super Safe, Maliit at Simple)
Ang reactor ay dinisenyo tulad ng isang baterya. Ipinapalagay na ang naturang "baterya" ay ililibing sa isang baras na 30 metro ang lalim, at ang gusali sa itaas nito ay may sukat na 22 16 11 metro. Hindi mas mabuti bahay ng bansa? Ang nasabing istasyon ay mangangailangan ng mga tauhan ng pagpapanatili, ngunit hindi pa rin ito maihahambing sa sampu-sampung libong metro kuwadrado ng espasyo at daan-daang manggagawa sa tradisyonal na mga plantang nuclear power. Ang rated power ng complex ay 10 megawatts sa loob ng 30 taon nang walang refueling.
Tumatakbo ang reaktor mabilis na mga neutron. Ang isang katulad na reaktor ay na-install at pinaandar mula noong 1980 sa Beloyarsk NPP sa Rehiyon ng Sverdlovsk Russia (reaktor BN-600). Ang prinsipyo ng operasyon ay inilarawan. Sa pag-install ng Hapon, ang molten sodium ay ginagamit bilang isang coolant. Ginagawa nitong posible na itaas ang operating temperature ng reactor ng 200 degrees Celsius kumpara sa tubig at sa normal na presyon. Ang paggamit ng tubig sa ganitong kalidad ay magpapataas ng presyon sa system ng daan-daang beses.
Pinakamahalaga, ang halaga ng pagbuo ng 1 kWh para sa pag-install na ito ay inaasahang mula 5 hanggang 13 cents. Ang pagkakaiba-iba ay dahil sa mga kakaiba ng pambansang pagbubuwis, ang iba't ibang mga gastos sa pagproseso ng nuclear waste at ang gastos ng pag-decommissioning ng planta mismo.
Mukhang magiging unang customer para sa "baterya" mula sa Toshiba maliit na bayan Galena, Alaska sa USA. Kasalukuyan tumatakbo ang oras koordinasyon pinahihintulutan ang dokumentasyon kasama ang mga ahensya ng gobyerno ng US. Ang kasosyo ng kumpanya sa USA ay ang kilalang kumpanyang Westinghouse, na sa unang pagkakataon ay nagbigay ng mga fuel assemblies na alternatibo sa mga Russian TVEL sa Ukrainian nuclear power plant.
Hyperion Power Generation at Hyperion Reactor
Ang mga Amerikanong ito ay tila ang unang pumasok sa komersyal na merkado para sa mga maliliit na nuclear reactor. Nag-aalok ang kumpanya ng mga pag-install mula 70 hanggang 25 megawatts na nagkakahalaga ng humigit-kumulang $25-30 milyon kada yunit. Maaaring gamitin ang Hyperion nuclear installation para sa parehong pagbuo ng kuryente at pag-init. Sa simula ng 2010, higit sa 100 na mga order ang natanggap na para sa mga istasyon ng iba't ibang kapasidad, kapwa mula sa mga indibidwal at mula sa mga kumpanya ng estado. May mga plano pa ngang ilipat ang produksyon ng natapos na mga module sa labas ng Estados Unidos, pagtatayo ng mga pabrika sa Asya at Kanlurang Europa.
Ang reactor ay gumagana sa parehong prinsipyo tulad ng karamihan sa mga modernong reactor sa mga nuclear power plant. Basahin . Ang pinakamalapit sa prinsipyo ng pagpapatakbo ay ang pinakakaraniwang Russian VVER type reactors at power plant na ginagamit sa Project 705 Lira (NATO - “Alfa”) nuclear submarines. Ang American reactor ay halos isang land-based na bersyon ng mga reactor na naka-install sa mga nuclear submarine na ito, sa pamamagitan ng paraan - ang pinakamabilis mga submarino ng panahon nito.
Ang ginamit na gasolina ay uranium nitride, na may mas mataas na thermal conductivity kumpara sa ceramic uranium oxide, tradisyonal para sa mga VVER reactor. Pinapayagan nito ang operasyon sa mga temperatura na 250-300 degrees Celsius na mas mataas kaysa sa mga pag-install ng tubig-tubig, na nagpapataas ng kahusayan ng mga steam turbine ng mga electric generator. Ang lahat ay simple dito - mas mataas ang temperatura ng reaktor, mas mataas ang temperatura ng singaw at, bilang isang resulta, mas mataas ang kahusayan ng steam turbine.
Ang isang lead-bismuth melt, katulad ng sa mga nuclear submarine ng Sobyet, ay ginagamit bilang isang cooling "likido". Ang matunaw ay dumadaan sa tatlong heat exchange circuit, na binabawasan ang temperatura mula 500 degrees Celsius hanggang 480. Ang gumaganang fluid para sa turbine ay maaaring maging singaw ng tubig o superheated carbon dioxide.
Ang pag-install na may fuel at cooling system ay tumitimbang lamang ng 20 tonelada at idinisenyo para sa 10 taon ng operasyon sa isang rated na kapangyarihan na 70 megawatts nang walang refueling. Ang mga miniature na sukat ay talagang kahanga-hanga - ang reactor ay 2.5 metro lamang ang taas at 1.5 metro ang lapad! Ang buong sistema ay maaaring dalhin sa pamamagitan ng trak o sa tren, bilang ganap na komersyal na world record holder para sa power-mobility ratio.
Pagdating sa site, ang "barrel" na may reactor ay ibinaon lamang. Ang pag-access dito o anumang pagpapanatili ay hindi inaasahan sa lahat. Pagkatapos panahon ng warranty ang pagpupulong ay hinuhukay at ipinadala sa planta ng tagagawa para sa muling pagpuno. Ang mga tampok ng paglamig ng lead-bismuth ay nagbibigay ng isang malaking kalamangan sa kaligtasan - ang sobrang pag-init at pagsabog ay hindi posible (ang presyon ay hindi tumataas sa temperatura). Gayundin, kapag pinalamig, ang haluang metal ay nagpapatigas, at ang reaktor mismo ay nagiging isang blangko ng bakal na insulated na may makapal na layer ng tingga, na hindi natatakot sa mekanikal na stress. Sa pamamagitan ng paraan, ito ay tiyak na ang imposibilidad ng pagtatrabaho sa mababang kapangyarihan (dahil sa solidification ng cooling alloy at awtomatikong pagsara), ang dahilan ng pagtanggi na gumamit pa ng lead-bismuth installation sa mga nuclear submarine. Para sa parehong dahilan, ito ang pinakaligtas na mga reactor na na-install sa mga nuclear submarine ng lahat ng mga bansa.
Sa una, ang mga miniature na nuclear power plant ay binuo ng Hyperion Power Generation para sa mga pangangailangan ng industriya ng pagmimina, lalo na para sa pagproseso ng oil shale sa synthetic oil. Ang tinatayang reserba ng sintetikong langis sa oil shale na magagamit para sa pagproseso gamit ang mga teknolohiya ngayon ay tinatayang nasa 2.8-3.3 trilyong bariles. Para sa paghahambing, ang mga reserba ng "likido" na langis sa mga balon ay tinatantya lamang sa 1.2 trilyong bariles. Gayunpaman, ang proseso ng pagpino ng shale sa langis ay nangangailangan ng pag-init nito at pagkatapos ay pagkuha ng mga singaw, na pagkatapos ay mag-condense sa langis at mga by-product. Malinaw na para sa pagpainit kailangan mong makakuha ng enerhiya sa isang lugar. Dahil dito, ang produksyon ng langis mula sa shale ay itinuturing na economically unfeasible kumpara sa pag-import nito mula sa mga bansang OPEC. Kaya nakikita ng kumpanya ang hinaharap ng produkto nito sa iba't ibang lugar ng aplikasyon.
Halimbawa, bilang isang mobile power plant para sa mga pangangailangan ng mga base militar at paliparan. Mayroon ding mga kagiliw-giliw na mga prospect dito. Kaya, kapag nagsasagawa ng mga mobile combat operation, kapag ang mga tropa ay nagpapatakbo mula sa tinatawag na strong points in ilang mga rehiyon, maaaring paganahin ng mga istasyong ito ang "base" na imprastraktura. Tulad ng sa mga diskarte sa computer. Ang pagkakaiba lang ay kapag natapos ang gawain sa rehiyon, ang planta ng kuryente ay ikinakarga sa sasakyan(eroplano, cargo helicopter, mga trak, tren, barko) at dinala sa isang bagong lugar.
Ang isa pang aplikasyon ng militar ay ang nakatigil na suplay ng kuryente ng mga permanenteng base militar at paliparan. Kung sakaling magkaroon ng air raid o missile attack, isang base na may underground nuclear power plant, na hindi nangangailangan ng mga tauhan sa pagpapanatili, ay mas malamang na mapanatili ang pagiging epektibo ng labanan. Sa parehong paraan, posible na mapalakas ang mga grupo ng mga bagay sa imprastraktura ng lipunan - mga sistema ng supply ng tubig ng mga lungsod, pasilidad ng administratibo, mga ospital.
Well, pang-industriya at sibil na mga aplikasyon - mga sistema ng supply ng kuryente para sa maliliit na lungsod at bayan, mga indibidwal na negosyo o mga grupo nito, mga sistema ng pag-init. Pagkatapos ng lahat, ang mga pag-install na ito ay pangunahing bumubuo ng thermal energy at sa malamig na mga rehiyon ng planeta ay maaaring bumuo ng core sentralisadong sistema pagpainit. Isinasaalang-alang din ng kumpanya ang paggamit ng naturang mga mobile power plant sa mga desalination plant sa mga umuunlad na bansa bilang promising.
SSTAR (maliit, selyadong, transportable, autonomous reactor)
Ang isang maliit, selyadong, mobile autonomous reactor ay isang proyektong binuo sa Lawrence Livermore National Laboratory, USA. Ang prinsipyo ng operasyon ay katulad ng Hyperion, ginagamit lamang nito ang Uranium-235 bilang gasolina. Kailangang may shelf life na 30 taon na may kapasidad na 10 hanggang 100 megawatts.
Ang mga sukat ay dapat na 15 metro ang taas at 3 metro ang lapad na may timbang na reactor na 200 tonelada. Ang pag-install na ito ay unang idinisenyo para gamitin sa mga hindi maunlad na bansa sa ilalim ng isang pamamaraan sa pagpapaupa. Kaya, ang pagtaas ng pansin ay binabayaran sa kawalan ng kakayahang i-disassemble ang istraktura at kunin ang anumang bagay na mahalaga mula dito. Ang mahalaga ay ang uranium-238 at plutonium na may grade na armas, na ginagawa kapag nag-expire ang mga ito.
Sa pagtatapos ng kasunduan sa pag-upa, kakailanganing ibalik ng tatanggap ang unit sa United States. Ako lang ba ang nag-iisip na ang mga ito ay mga pabrika ng mobile para sa paggawa ng mga armas-grade plutonium para sa pera ng ibang tao? 🙂 Gayunpaman, ang estado ng Amerika ay hindi pa sumulong dito gawaing pananaliksik Wala pang prototype.
Upang buod, dapat tandaan na sa ngayon ang pinaka-makatotohanang pag-unlad ay mula sa Hyperion at ang mga unang paghahatid ay naka-iskedyul para sa 2014. Sa palagay ko maaari nating asahan ang karagdagang pag-unlad ng "bulsa" na mga nuclear power plant, lalo na dahil ang ibang mga negosyo, kabilang ang mga higanteng tulad ng Mitsubishi Heavy Industries, ay nagsasagawa ng katulad na gawain sa paglikha ng mga katulad na istasyon. Sa pangkalahatan, ang isang miniature nuclear reactor ay isang karapat-dapat na sagot sa lahat ng uri ng tidal turbidity at iba pang hindi kapani-paniwalang "berde" na teknolohiya. Mukhang malapit na nating makitang muli ang teknolohiyang militar sa paggamit ng sibilyan.
Micro atomic reactor Sa kasamaang palad, hindi ito maaaring gawin para sa mga domestic na pangangailangan at narito kung bakit. Ang operasyon ng isang atomic reactor ay batay sa chain reaction ng fission ng Uranium-235 (²³⁵U) nuclei ng isang thermal neutron: n + ²³⁵U → ¹⁴¹Ba + ⁹²Kr + γ (202.5 MeV) + 3n. Ang larawan ng fission chain reaction ay ipinapakita sa ibaba
Sa Fig. makikita kung paano pinasisigla ito ng isang neutron na pumapasok sa nucleus (²³⁵U) at nahahati ang nucleus sa dalawang fragment (¹⁴¹Ba, ⁹²Kr), isang γ-quantum na may enerhiya na 202.5 MeV at 3 libreng neutron (sa karaniwan), na kung saan ay maaaring hatiin ang susunod na 3 uranium nuclei na humarang sa kanila. Kaya, sa bawat kaganapan ng fission, humigit-kumulang 200 MeV ng enerhiya o ~3 × 10⁻¹¹ J ang inilalabas, na tumutugma sa ~80 TerraJ/kg o 2.5 milyong beses na higit pa kaysa sa ilalabas sa parehong dami ng nasusunog na karbon. Ngunit gaya ng itinuro sa atin ni Murphy: "kung may masamang mangyayari, mangyayari ito," at ang ilan sa mga neutron na ginawa ng fission ay nawala sa chain reaction. Ang mga neutron ay maaaring makatakas (tumalon palabas) mula sa aktibong volume o masipsip ng mga impurities (halimbawa, Krypton). Ang ratio ng bilang ng mga neutron ng kasunod na henerasyon sa bilang ng mga neutron sa nakaraang henerasyon sa buong dami ng neutron multiplying medium (nuclear reactor core) ay tinatawag na neutron multiplication factor, k. Sa k<1 цепная реакция затухает, т.к. число поглощенных нейтронов больше числа вновь образовавшихся. При k>1, ang isang pagsabog ay nangyayari halos kaagad Kapag ang k ay katumbas ng 1, isang kontroladong nakatigil na reaksyon ng kadena. Ang neutron multiplication factor (k) ay pinakasensitibo sa masa at kadalisayan ng nuclear fuel (²³⁵U). SA nuclear physics ang pinakamababang masa ng fissile material na kinakailangan upang magsimula ng self-sustaining fission chain reaction (k≥1) ay tinatawag na critical mass. Para sa Uranium-235 ito ay katumbas ng 50 kg. Tiyak na hindi ito micro-sized, ngunit hindi rin ito gaano. Upang maiwasan ang isang nuclear explosion at lumikha ng kakayahang kontrolin ang chain reaction (ang multiplication factor), ang masa ng gasolina sa reactor ay dapat na tumaas at, nang naaayon, ang mga neutron absorbers (moderator) ay dapat na ilagay sa operasyon. Ito ay tiyak na ang engineering at teknikal na kagamitan ng reaktor, para sa layunin ng napapanatiling kontrol ng chain reaction, ang sistema ng paglamig at karagdagang mga istraktura para sa kaligtasan ng radiation ng mga tauhan, na nangangailangan ng malalaking volume.
Maaari mo ring gamitin ang California-232 bilang panggatong na may kritikal na masa na humigit-kumulang 2.7 kg. Sa limitasyon, malamang na posible na dalhin ang reaktor sa laki ng bola na may diameter na ilang metro. Malamang, ito marahil ang ginagawa sa mga nuclear submarine. Sa tingin ko, ang paglapit sa mga naturang reactor ay dapat na lubhang mapanganib ☠ dahil sa hindi maiiwasang background ng neutron, ngunit dapat mong tanungin ang mga mandirigma para sa higit pang mga detalye tungkol dito.
Ang Californian ay hindi angkop bilang isang nuclear fuel dahil sa napakalaking halaga nito. Ang 1 gramo ng California-252 ay nagkakahalaga ng humigit-kumulang 27 milyong dolyar. Ang uranium lamang ang malawakang ginagamit bilang nuclear fuel. Ang mga elemento ng gasolina batay sa thorium at plutonium ay hindi pa gaanong ginagamit, ngunit aktibong binuo.
Ang medyo mataas na compactness ng mga submarine reactor ay sinisiguro ng pagkakaiba sa disenyo (karaniwan ay may pressure na water reactor, VVER/PWR), iba't ibang mga kinakailangan para sa kanila (iba't ibang mga kinakailangan sa kaligtasan at emergency shutdown; sa board ay karaniwang hindi nangangailangan ng maraming kuryente, hindi katulad ng mga reactor ng land-based power plants , na nilikha lamang para sa kapakanan ng kuryente) at ang paggamit ng iba't ibang antas ng pagpapayaman ng gasolina (konsentrasyon ng uranium-235 na may kaugnayan sa konsentrasyon ng uranium-238). Karaniwan, ang gasolina para sa mga reaktor ng dagat ay gumagamit ng uranium na may mas mataas na antas ng pagpapayaman (mula 20% hanggang 96% para sa mga bangkang Amerikano). Gayundin, hindi tulad ng mga planta ng kuryente na nakabatay sa lupa, kung saan karaniwan ang paggamit ng gasolina sa anyo ng mga keramika (uranium dioxide), ang mga marine reactor ay kadalasang gumagamit ng mga haluang metal ng uranium na may zirconium at iba pang mga metal bilang panggatong.
Pagbuo ng mga aparato kuryente bilang resulta ng paggamit ng nuclear decay energy, napag-aralan nang mabuti (mula noong 1913) at matagal nang pinagkadalubhasaan sa produksyon. Pangunahing ginagamit ang mga ito kung saan kailangan ang relatibong compactness at mataas na awtonomiya - sa paggalugad sa kalawakan, mga sasakyan sa ilalim ng dagat, kakaunti ang populasyon at desyerto na mga teknolohiya. Ang mga prospect para sa kanilang paggamit sa mga domestic na kondisyon ay medyo katamtaman bilang karagdagan sa panganib ng radiation, karamihan sa mga uri ng nuclear fuel ay lubos na nakakalason at, sa prinsipyo, ay lubhang hindi ligtas kapag nakikipag-ugnay sa; kapaligiran. Sa kabila ng katotohanan na sa panitikan sa wikang Ingles ang mga aparatong ito ay tinatawag na mga atomic na baterya, at hindi kaugalian na tawagan silang mga reaktor, maaari silang maituring na ganoon, dahil ang isang reaksyon ng pagkabulok ay nagaganap sa kanila. Kung ninanais, ang mga naturang device ay maaaring iakma para sa mga domestic na pangangailangan;
Ang mga radioisotope thermoelectric generator ay umiral nang mahabang panahon at ganap na natutugunan ang iyong kahilingan - sila ay compact at medyo malakas. Gumagana ang mga ito dahil sa epekto ng Seebeck at walang mga gumagalaw na bahagi. Kung hindi ito magkasalungat bait, mga pag-iingat sa kaligtasan at ang criminal code, ang naturang generator ay maaaring ilibing sa isang lugar sa ilalim ng garahe sa bansa at kahit na magpaandar ng ilang bombilya at isang laptop mula rito. Upang isakripisyo, wika nga, ang kalusugan ng mga inapo at kapitbahay alang-alang sa isang daan o dalawang watts ng kuryente. Sa kabuuan, higit sa 1000 tulad ng mga generator ang ginawa sa Russia at USSR.
Tulad ng nasagot na ng ibang mga kalahok, ang mga prospect para sa miniaturization ng "classical" reactors kapangyarihang nukleyar ang paggamit ng mga steam turbine upang makabuo ng kuryente ay mahigpit na nililimitahan ng mga batas ng pisika, at ang mga pangunahing paghihigpit ay ipinapataw hindi sa laki ng reaktor kundi sa laki ng iba pang kagamitan: boiler, pipelines, turbine, cooling tower. Malamang na walang mga "sambahayan" na mga modelo. Gayunpaman, ang mga medyo compact na device ay aktibong binuo na ngayon, halimbawa, ang promising NuScale reactor na may lakas na 50 MWe ay may mga sukat na 76 by 15 inches lang, i.e. mga dalawang metro sa 40 sentimetro.
Sa enerhiya ng nuclear fusion, ang lahat ay mas kumplikado at hindi maliwanag. Sa isang banda, pangmatagalan lang ang masasabi natin. Sa ngayon, kahit na ang mga malalaking nuclear fusion reactor ay hindi nagbibigay ng enerhiya at walang pag-uusap tungkol sa kanilang praktikal na miniaturization. Gayunpaman, ang isang bilang ng mga seryoso at mas seryosong mga organisasyon ay bumubuo ng mga compact na mapagkukunan ng enerhiya batay sa reaksyon ng pagsasanib. At kung sa kaso ng Lockheed Martin, ang salitang "compact" ay nangangahulugang "ang laki ng isang van," kung gayon, halimbawa, sa kaso ng ahensyang Amerikano na DARPA, na inilaan sa 2009 fiscal year