Mini-reactor nuclear cu un generator de 10 kW. Instalare pentru alimentarea cu energie a bazelor de pe Marte și casele viitorului

Articolele anterioare despre instalațiile nucleare radioizotopice au generat interes. Voi indica link-uri către acestea la sfârșitul articolului. Și de atunci Există multe evoluții în acest domeniu, așa că propun să analizăm o altă instalație promițătoare: un proiect RTG din SUA numit KiloPower.

Acesta este un proiect NASA pentru alimentarea cu energie a navelor spațiale interplanetare, a rover-urilor și, în viitor, a bazelor de pe Marte și Lună. Puterea generatorului - de la 1 la 10 kW în putere electrică (în funcție de puterea miezului și de numărul de cilindri de lucru ai motorului Stirling).

Astfel de indicatori KiloPower sunt posibile datorită utilizării convertoarelor nu termoelectrice „căldură-electricitate” care funcționează datorită diferenței de temperatură, ci datorită utilizării motorului Stirling. Acest lucru a făcut posibilă creșterea eficienței transformării căldurii în energie electrică. până la 25-30%. Instalația are, de asemenea, o putere termică. Ea

de 4 ori mai înalt decât electric. În teorie, îl puteți folosi pentru alte nevoi. Și după depanarea tehnologiei, eficiența poate fi chiar mai mare (de exemplu, cu instalarea suplimentară a elementelor Peltier pe radiatoare).

Reactorul nuclear compact generează căldură. Este un cilindru din aliaj: 7% molibden, iar restul este uraniu-235. În interior există un canal cu o tijă din carbură de bor. Este un absorbitor de neutroni cu reacție în lanț. Atâta timp cât este înăuntru, nu există nicio reacție. Când reactorul pornește, acesta părăsește zona de lucru și începe să se încălzească. Dar nu la temperaturi critice - nu există pericol de explozie din cauza concentrației calculate de uraniu din aliaj.

Pentru a reflecta neutronii și pentru a reduce masa de uraniu, reactorul este înconjurat de oxid de beriliu. Conține conducte de căldură cu sodiu. Tuburile de lichid de răcire încălzesc pistoanele unui motor Stirling. Bobinele generatorului sunt instalate în jurul pistoanelor. Există un magnet în interiorul pistonului. Acestea. generația provine din mișcarea alternativă a magnetului în bobină. Opt pistoane. Fiecare produce 125 de wați electricitate.

• Cum funcționează un motor simplu Stirling - articol aici

Plutoniul-238 nu a fost utilizat în reactor datorită costului său ridicat. Este de 100 de ori mai scump decât uraniul-235 (35 kg - 500 mii USD). Dimensiunea cilindrului reactorului din aliaj de uraniu: diametru de la 11 la 15 cm și lungime de la 25 la 30 cm. Greutate 28-35 kg. Totul depinde de puterea primită. Plus o cochilie de beriliu. Pentru navele spațiale, greutatea KiloPower RTG este 300 kg.

Schema și testarea reactorului KiloPower prin încălzirea tuburilor cu elemente de încălzire în 2016 Mai târziu, în 2018. instalația a fost testată în deșertul Nevada la locul testului. A lucrat 20 de ore la putere maximă. Chiar și defecțiunile deliberate nu au dus la supraîncălzirea critică a reactorului.

Pentru navele spațiale, protecția împotriva radiațiilor este instalată numai în direcția motorului și electronică. Dar pentru instalațiile de pe Marte, este necesară o protecție completă a reactorului. Pe Marte, aceste RTG-uri vor arăta astfel, potrivit specialiștilor NASA:

Umbrela este un radiator pentru răcirea zonelor reci de pe cilindrii unui motor Stirling. Durata muncii este de 10 ani. Aceasta este viața motorului Stirling în sine, nu a reactorului. În acest timp, reactorul va dezvolta 0,1% din masa sa activă. Timpul de înjumătățire al uraniului-235 este 710 milioane ani.

Acestea. este recomandabil ca motorul Stirling să fie înlocuit. Înlocuirea după fiabilitate mecanică sau defecțiune.

Trei segmente de protecție împotriva radiațiilor pot fi văzute deasupra reactorului. Atunci când este utilizat lângă obiecte biologice, protecția trebuie să fie completă. Aceasta mărește uneori masa instalației. Într-o stare inactivă, reactorul practic nu este radioactiv - fundalul este mai mic 1 Curie. Reacția începe după extinderea tijei așa cum este descris mai sus. Prin urmare, lansările nereușite de rachete nu vor polua oceanul sau pământul.

Video cu reactor KiloPower:

Această tehnologie și reactor pot fi utilizate pentru nevoi pământești? În teorie, da. De exemplu, în Arctica, în munți, la baze îndepărtate sau în obiecte autonome subterane sau subacvatice. Cu până la 5 motoare Stirling înlocuibile în stoc, durata de viață a unității poate fi mărită la 50 de ani. Dar costul său este încă ridicat. Costul uraniului-235 pentru reactor - 500 de mii de dolari. Și NASA a cheltuit pentru dezvoltarea și crearea unei fabrici pilot KiloPower 20 de milioane de dolari.

Prin urmare, utilizarea unor astfel de instalații pe Pământ va fi asociată cu obiecte deosebit de importante. Pentru persoane fizice, acest lucru este prea scump și, din cauza amenințării abuzului, este puțin probabil să fie produse vreodată online. Sau această tehnologie a viitorului îndepărtat.

Articole anterioare:

Generatoare termoelectrice radioizotopice. De ce nu vor fi niciodată disponibile pentru uz privat

Centrale nucleare compacte pentru alimentarea cu energie a satelor

***

Abonati-va la canal, adăugați-l la marcajele browserului (Ctrl + D). Există o mulțime de informații interesante în față.