Mini-jadrový reaktor s generátorom 10 kW. Inštalácia na napájanie základní na Marse a v domovoch budúcnosti

Predchádzajúce články o rádioizotopových jadrových zariadeniach vyvolali záujem. Odkazy na ne označím na konci článku. A keďže V tejto oblasti je veľa vývoja, preto navrhujem pozrieť sa na ďalšiu sľubnú inštaláciu: projekt RTG zo Spojených štátov tzv. KiloPower.

Toto je projekt NASA na napájanie medziplanetárnych kozmických lodí, roverov a v budúcnosti aj základní na Marse a Mesiaci. Výkon generátora - od 1 do 10 kW v elektrickej energii (v závislosti od výkonu jadra a počtu pracovných valcov Stirlingovho motora).

Takéto ukazovatele KiloPower sú možné z dôvodu použitia nie termoelektrických prevodníkov „teplo-elektrina“ pracujúcich z dôvodu teplotného rozdielu, ale z dôvodu použitia Stirlingovho motora. To umožnilo zvýšiť účinnosť premeny tepla na elektrinu. až 25-30%. Inštalácia má tiež tepelný výkon. Ona 4 krát vyšší ako elektrický. Teoreticky ho môžete použiť na iné potreby. A po odladení technológie môže byť účinnosť ešte vyššia (napríklad pri dodatočnej inštalácii Peltierových prvkov na radiátory).

Kompaktný jadrový reaktor vyrába teplo. Je valec zo zliatiny: 7% molybdénu a zvyšok je urán-235. Vo vnútri je kanál s tyčou z karbidu bóru. Je to absorbér neutrónov reťazovej reakcie. Pokiaľ je vo vnútri, neprichádza k žiadnej reakcii. Keď sa reaktor spustí, opustí pracovnú oblasť a začne sa zahrievať. Ale nie na kritické teploty - kvôli vypočítanej koncentrácii uránu v zliatine nehrozí nebezpečenstvo výbuchu.

Na odrážanie neutrónov a na zníženie hmotnosti uránu je reaktor obklopený oxidom berýlium. Obsahuje tepelné trubice so sodíkom. Rúrky chladiacej kvapaliny zahrievajú piesty Stirlingovho motora. Cievky generátora sú inštalované okolo piestov. Vo vnútri piestu je magnet. Tých. generácia pochádza z vratného pohybu magnetu v cievke. Osem piestov. Každý z nich produkuje 125 wattov elektrina.

• Ako funguje jednoduchý Stirlingov motor - článok tu

Plutónium-238 sa v reaktore nepoužilo pre jeho vysoké náklady. Je to stokrát drahšie ako urán-235 (35 kg - 500 tisíc dolárov). Veľkosť valca reaktora zo zliatiny uránu: priemer od 11 do 15 cm a dĺžka od 25 do 30 cm. Hmotnosť 28-35 kg. Všetko závisí od prijatého výkonu. Plus škrupina z berýlia. Pre kozmické lode je hmotnosť KiloPower RTG 300 kg.

Schéma a testovanie reaktora KiloPower zahrievaním rúrok vykurovacími prvkami v roku 2016 Neskôr, v roku 2018. inštalácia bola testovaná v nevadskej púšti na testovacom mieste. Pracovala 20 hodín na plný výkon. Ani úmyselné poruchy neviedli k kritickému prehriatiu reaktora.

Pre kozmické lode je radiačná clona inštalovaná iba smerom k motoru a elektronike. Ale pre inštalácie na Marse je potrebná komplexná ochrana reaktora. Na Marse budú tieto RTG vyzerať podľa odborníkov NASA takto:

Dáždnik je chladič na chladenie chladných oblastí na valcoch Stirlingovho motora. Pracovná doba je 10 rokov. Toto je životnosť samotného Stirlingovho motora, nie reaktora. Počas tejto doby vyvinie reaktor 0,1% svojej aktívnej hmoty. Polčas rozpadu uránu-235 je 710 miliónov rokov.

Tých. je vhodné vymeniť Stirlingov motor. Výmena po mechanickej spoľahlivosti alebo poruche.

Nad reaktorom sú viditeľné tri segmenty radiačnej ochrany. Ak sa používa v blízkosti biologických predmetov, ochrana by mala byť všestranná. To občas zvyšuje hmotnosť zariadenia. V neaktívnom stave reaktor prakticky nie je rádioaktívny - pozadie je menšie 1 Curie. Reakcia začína po predĺžení tyče, ako je opísané vyššie. Neúspešné odpálenie rakety preto nebude znečisťovať oceán ani pevninu.

Video reaktora KiloPower:

Dá sa táto technológia a reaktor použiť na pozemské potreby? Teoreticky áno. Napríklad v Arktíde, v horách na odľahlých základniach alebo v podzemných alebo podmorských autonómnych objektoch. Vďaka až 5 vymeniteľným Stirlingovým motorom na sklade možno životnosť jednotky predĺžiť na 50 rokov. Ale jeho cena je stále vysoká. Cena uránu 235 pre reaktor - 500 tisíc dolárov. A NASA vynaložila na vývoj a vytvorenie pilotného závodu KiloPower 20 miliónov dolárov.

Preto bude použitie takýchto zariadení na Zemi spojené s obzvlášť dôležitými objektmi. Pre jednotlivcov je to príliš drahé a je nepravdepodobné, že by boli niekedy vyrobené online on-line. Alebo táto technológia ďalekej budúcnosti.

Predchádzajúce články:

Rádioizotopové termoelektrické generátory. Prečo nikdy nebudú k dispozícii na súkromné ​​použitie

Kompaktné jadrové elektrárne na napájanie dedín

***

Prihlásiť sa na odber do kanála, pridajte ho do záložiek prehliadača (Ctrl + D). Čaká vás veľa zaujímavých informácií.