Mini reaktor jądrowy z generatorem 10 kW. Instalacja do zasilania baz na Marsie i domów przyszłości

Zainteresowanie wzbudziły wcześniejsze artykuły na temat radioizotopowych instalacji jądrowych. Podam linki do nich na końcu artykułu. I od tego czasu Jest wiele wydarzeń w tej dziedzinie, więc proponuję przyjrzeć się innej obiecującej instalacji: projektowi RTG z USA o nazwie KiloPower.

To projekt NASA dotyczący zasilania międzyplanetarnych statków kosmicznych, łazików, aw przyszłości baz na Marsie i Księżycu. Moc generatora - od 1 do 10 kW w mocy elektrycznej (w zależności od mocy rdzenia i liczby cylindrów roboczych silnika Stirlinga).

Takie wskaźniki KiloPower są możliwe dzięki zastosowaniu nie termoelektrycznych przetworników „cieplno-elektrycznych” działających ze względu na różnicę temperatur, ale dzięki zastosowaniu silnika Stirlinga. Umożliwiło to zwiększenie efektywności zamiany ciepła na energię elektryczną. do 25-30%. Instalacja posiada również moc grzewczą. Ona 4 razy wyższa niż elektryczna. W teorii możesz go użyć do innych potrzeb. A po debugowaniu technologii wydajność może być jeszcze wyższa (np. Przy dodatkowej instalacji elementów Peltiera na grzejnikach).

Kompaktowy reaktor jądrowy wytwarza ciepło. Jest cylindrem ze stopu: 7% molibdenu, a reszta to uran-235. Wewnątrz znajduje się kanał z prętem z węglika boru. Jest to pochłaniacz neutronów reakcji łańcuchowej. Dopóki jest w środku, nie ma reakcji. Po uruchomieniu reaktor opuszcza obszar roboczy i zaczyna się nagrzewać. Ale nie do temperatur krytycznych - nie ma zagrożenia wybuchem ze względu na obliczone stężenie uranu w stopie.

Aby odbijać neutrony i zmniejszyć masę uranu, reaktor jest otoczony tlenkiem berylu. Zawiera rurki cieplne z sodem. Rurki chłodzące ogrzewają tłoki silnika Stirlinga. Cewki generatora są zainstalowane wokół tłoków. W tłoku znajduje się magnes. Te. generacja pochodzi z posuwisto-zwrotnego ruchu magnesu w cewce. Osiem tłoków. Każdy wytwarza 125 watów Elektryczność.

• Jak działa prosty silnik Stirlinga - artykuł tutaj

Pluton-238 nie został użyty w reaktorze ze względu na jego wysoki koszt. Jest 100 razy droższy niż uran-235 (35 kg - 500 tysięcy dolarów). Wielkość cylindra reaktora ze stopu uranu: średnica od 11 do 15 cm i długość od 25 do 30 cm. Waga 28-35 kg. Wszystko zależy od otrzymanej mocy. Do tego powłoka berylowa. W przypadku statków kosmicznych waga KiloPower RTG wynosi 300 kg.

Schemat i testowanie reaktora KiloPower poprzez ogrzewanie rur z elementami grzejnymi w 2016 r Później, w 2018 roku. instalacja została przetestowana na pustyni Nevada w miejscu testowym. Pracowała 20 godzin na pełnych obrotach. Nawet celowe awarie nie doprowadziły do ​​krytycznego przegrzania reaktora.

W przypadku statków kosmicznych ochrona przed promieniowaniem jest instalowana tylko w kierunku silnika i elektroniki. Ale w przypadku instalacji na Marsie potrzebna jest wszechstronna ochrona reaktora. Na Marsie te RTG będą wyglądać tak według specjalistów z NASA:

Parasol to chłodnica do chłodzenia zimnych obszarów cylindrów silnika Stirlinga. Okres pracy 10 lat. To jest żywotność samego silnika Stirlinga, a nie reaktora. W tym czasie reaktor wytworzy 0,1% swojej aktywnej masy. Okres półtrwania uranu-235 wynosi 710 milionów lat.

Te. wskazane jest dokonanie wymiany silnika Stirlinga. Wymiana po mechanicznej niezawodności lub awarii.

Nad reaktorem widać trzy segmenty ochrony przed promieniowaniem. W przypadku stosowania w pobliżu obiektów biologicznych ochrona powinna być wszechstronna. Czasami zwiększa to masę instalacji. W stanie nieaktywnym reaktor praktycznie nie jest radioaktywny - tło jest mniejsze 1 Curie. Reakcja rozpoczyna się po wydłużeniu pręta, jak opisano powyżej. Dlatego nieudane wystrzelenia rakiet nie zanieczyszczą oceanów ani lądów.

Wideo reaktora KiloPower:

Czy tę technologię i reaktor można wykorzystać na potrzeby ziemskie? Teoretycznie tak. Na przykład w Arktyce, w górach w odległych bazach lub w podziemnych lub podwodnych obiektach autonomicznych. Dzięki maksymalnie 5 wymiennym silnikom Stirlinga w magazynie, żywotność urządzenia można zwiększyć do 50 lat. Ale jego koszt jest nadal wysoki. Koszt uranu-235 do reaktora - 500 tysięcy $. NASA wydała na rozwój i stworzenie pilotażowej instalacji KiloPower 20 milionów dolarów.

Dlatego użytkowanie takich instalacji na Ziemi będzie się wiązało ze szczególnie ważnymi obiektami. Dla osób jest to zbyt kosztowne, a ze względu na groźbę niewłaściwego użycia jest mało prawdopodobne, aby kiedykolwiek zostały wyprodukowane w trybie online. Albo ta technologia odległej przyszłości.

Poprzednie artykuły:

Generatory termoelektryczne radioizotopowe. Dlaczego nigdy nie będą dostępne do użytku prywatnego

Kompaktowe elektrownie jądrowe do zasilania wsi

***

Subskrybuj do kanału, dodaj go do zakładek przeglądarki (Ctrl + D). Przed nami wiele interesujących informacji.