Mini-jaderný reaktor s generátorem 10 kW. Instalace pro napájení základen na Marsu a v domovech budoucnosti

Předchozí články o radioizotopových jaderných zařízeních vzbudily zájem. Odkazy na ně uvedu na konci článku. A od té doby V této oblasti dochází k mnoha vývojům, a proto navrhuji podívat se na další slibnou instalaci: tzv. RTG projekt z USA KiloPower.

Jedná se o projekt NASA pro napájení meziplanetárních kosmických lodí, vozítek a v budoucnu základen na Marsu a Měsíci. Výkon generátoru - od 1 do 10 kW v elektrické energii (v závislosti na výkonu jádra a počtu pracovních válců Stirlingova motoru).

Takové ukazatele KiloPower jsou možné díky použití ne termoelektrických převodníků „teplo-elektřina“ pracujících kvůli teplotnímu rozdílu, ale díky použití Stirlingova motoru. To umožnilo zvýšit účinnost přeměny tepla na elektřinu. až 25-30%. Zařízení má také tepelný výkon. Ona 4 krát vyšší než elektrické. Teoreticky jej můžete použít pro jiné potřeby. A po odladění technologie může být účinnost ještě vyšší (například při dodatečné instalaci prvků Peltier na radiátory).

Kompaktní jaderný reaktor generuje teplo. Je válec ze slitiny: 7% molybdenu a zbytek je uran 235. Uvnitř je kanál s tyčí z karbidu boru. Je to absorbér neutronů řetězové reakce. Dokud je uvnitř, nedochází k žádné reakci. Když se reaktor spustí, opustí pracovní prostor a začne se zahřívat. Ale ne na kritické teploty - kvůli vypočtené koncentraci uranu ve slitině nehrozí žádné nebezpečí výbuchu.

Aby odrážel neutrony a snižoval hmotnost uranu, je reaktor obklopen oxidem berylnatým. Obsahuje tepelné trubky se sodíkem. Trubky chladicí kapaliny zahřívají písty Stirlingova motoru. Cívky generátoru jsou instalovány kolem pístů. Uvnitř pístu je magnet. Ty. generace vychází z vratného pohybu magnetu v cívce. Osm pístů. Každý z nich produkuje 125 wattů elektřina.

• Jak funguje jednoduchý Stirlingův motor - článek tady

Plutonium-238 nebylo v reaktoru použito kvůli jeho vysoké ceně. Je to stokrát dražší než uran-235 (35 kg - 500 tisíc $). Velikost válce reaktoru ze slitiny uranu: průměr od 11 do 15 cm a délka od 25 do 30 cm. Hmotnost 28-35 kg. Vše závisí na přijatém výkonu. Plus skořápka berylia. U kosmických lodí je hmotnost KiloPower RTG 300 kg.

Schéma a testování reaktoru KiloPower zahříváním trubek topnými články v roce 2016 Později, v roce 2018. instalace byla testována v nevadské poušti na testovacím místě. Pracovala 20 hodin na plný výkon. Ani záměrné poruchy nevedly ke kritickému přehřátí reaktoru.

U kosmických lodí je radiační stínění instalováno pouze směrem k motoru a elektronice. Ale pro instalace na Marsu je nutná všestranná ochrana reaktoru. Na Marsu budou tyto RTG vypadat podle specialistů NASA takto:

Deštník je chladič pro chlazení chladných oblastí na válcích Stirlingova motoru. Pracovní doba je 10 let. Toto je život samotného Stirlingova motoru, ne reaktoru. Během této doby vyvíjí reaktor 0,1% své aktivní hmoty. Poločas uranu 235 je 710 milionů let.

Ty. doporučuje se vyměnit motor Stirling. Výměna po mechanické spolehlivosti nebo poruše.

Nad reaktorem jsou vidět tři segmenty radiační ochrany. Při použití v blízkosti biologických předmětů by ochrana měla být všestranná. To občas zvyšuje hmotnost instalace. V neaktivním stavu reaktor prakticky není radioaktivní - pozadí je menší 1 Curie. Reakce začíná poté, co je tyč vysunuta, jak je popsáno výše. Proto neúspěšné odpálení raket neznečistí oceán ani pevninu.

Video z reaktoru KiloPower:

Lze tuto technologii a reaktor použít pro pozemské potřeby? Teoreticky ano. Například v Arktidě, v horách na odlehlých základnách nebo v podzemních nebo podvodních autonomních objektech. S až 5 vyměnitelnými motory Stirling na skladě lze životnost jednotky zvýšit na 50 let. Ale jeho cena je stále vysoká. Cena uranu 235 pro reaktor - 500 tisíc $. A NASA vynaložila na vývoj a vytvoření pilotního závodu KiloPower 20 milionů dolarů.

Proto bude použití takových instalací na Zemi spojeno se zvláště důležitými objekty. Pro jednotlivce je to příliš drahé a vzhledem k hrozbě zneužití je nepravděpodobné, že by byly někdy vyrobeny online. Nebo tato technologie vzdálené budoucnosti.

Předchozí články:

Radioizotopové termoelektrické generátory. Proč nikdy nebudou k dispozici pro soukromé použití

Kompaktní jaderné elektrárny pro napájení vesnic

***

předplatit do kanálu, přidejte jej do záložek prohlížeče (Ctrl + D). Před námi je spousta zajímavých informací.