Mini branduolinis reaktorius su 10 kW generatoriumi. Marso bazių ir ateities namų maitinimo įrengimas

Ankstesni straipsniai apie radioizotopų branduolinius įrenginius sukėlė susidomėjimą. Straipsnio pabaigoje nurodysiu nuorodas į juos. Ir nuo to laiko Šioje srityje yra daugybė pokyčių, todėl siūlau pažvelgti į kitą perspektyvią instaliaciją: paskambino JAV RTG projektas „KiloPower“.

Tai NASA projektas, skirtas maitinti tarpplanetinius erdvėlaivius, roverius ir ateityje Marso ir Mėnulio bazes. Generatoriaus galia - nuo 1 iki 10 kW elektros energija (atsižvelgiant į šerdies galią ir Stirlingo variklio darbinių cilindrų skaičių).

Tokie rodikliai „KiloPower“ galimi dėl to, kad naudojami ne termoelektriniai keitikliai „šiluma-elektra“, veikiantys dėl temperatūros skirtumo, o dėl Stirlingo variklio naudojimo. Tai leido padidinti šilumos pavertimo elektra efektyvumą. iki 25-30%. Įrenginys taip pat turi šilumos galią. Ji 4 kartus aukštesnė nei elektrinė. Teoriškai galite jį naudoti kitiems poreikiams. Ir derinus technologiją, efektyvumas gali būti dar didesnis (pavyzdžiui, papildomai sumontavus „Peltier“ elementus ant radiatorių).

Kompaktiškas branduolinis reaktorius generuoja šilumą. Ar cilindras iš lydinio: 7% molibdeno, o likusi dalis yra uranas-235. Viduje yra kanalas su boro karbido lazdele. Tai grandininės reakcijos neutronų absorbentas. Kol jis yra viduje, jokios reakcijos nėra. Paleidus reaktorių, jis palieka darbo zoną ir pradeda šilti. Tačiau ne iki kritinės temperatūros - dėl apskaičiuotos urano koncentracijos lydinyje nėra sprogimo pavojaus.

Norint atspindėti neutronus ir sumažinti urano masę, reaktorių supa berilio oksidas. Jame yra šilumos vamzdžiai su natriu. Aušinimo skysčio vamzdeliai šildo Stirlingo variklio stūmoklius. Aplink stūmoklius sumontuotos generatoriaus ritės. Stūmoklio viduje yra magnetas. Tie. karta atsiranda dėl abipusio magneto judėjimo ritėje. Aštuoni stūmokliai. Kiekvienas pagamina 125 vatus elektros.

• Kaip veikia paprastas „Stirling“ variklis - straipsnis čia

Plutonis-238 reaktoriuje nebuvo naudojamas dėl jo brangumo. Jis yra 100 kartų brangesnis nei uranas-235 (35 kg - 500 tūkst. USD). Urano lydinio reaktoriaus cilindro dydis: skersmuo nuo 11 iki 15 cm, ilgis nuo 25 iki 30 cm. Svoris 28-35 kg. Viskas priklauso nuo gaunamos galios. Plius berilio lukštas. Erdvėlaiviams „KiloPower RTG“ svoris yra 300 kg.

„KiloPower“ reaktoriaus schema ir bandymai šildant vamzdžius su kaitinimo elementais 2016 m Vėliau, 2018 m. instaliacija buvo išbandyta Nevados dykumoje bandymų vietoje. Ji dirbo 20 valandų visu pajėgumu. Net ir apgalvotas gedimas nesukėlė kritinio reaktoriaus perkaitimo.

Erdvėlaiviams radiacijos ekranavimas įrengtas tik variklio ir elektronikos link. Tačiau norint įrengti Marse, reikia visapusiškai apsaugoti reaktorių. Marse šie RTG atrodys taip, pasak NASA specialistų:

Skėtis yra radiatorius, skirtas aušinti šaltas vietas „Stirling“ variklio cilindruose. Darbo laikas yra 10 metų. Tai yra pats „Stirling“ variklis, o ne reaktorius. Per šį laiką reaktorius išvystys 0,1% aktyviosios masės. Urano-235 pusinės eliminacijos laikas yra 710 mln metų.

Tie. „Stirling“ variklį patartina padaryti keičiamą. Pakeitimas po mechaninio patikimumo ar gedimo.

Virš reaktoriaus galima pamatyti tris apsaugos nuo radiacijos segmentus. Naudojant šalia biologinių objektų, apsauga turėtų būti visapusiška. Tai kartais padidina įrenginio masę. Neaktyvios būsenos reaktorius praktiškai nėra radioaktyvus - fonas yra mažesnis 1 Kuris. Reakcija prasideda po to, kai strypas prailginamas, kaip aprašyta aukščiau. Todėl nesėkmingi raketų paleidimai neterš vandenyno ar sausumos.

Reaktoriaus vaizdo įrašas „KiloPower“:

Ar ši technologija ir reaktorius gali būti naudojami žemiškiems poreikiams tenkinti? Teoriškai taip. Pavyzdžiui, Arktyje, kalnuose atokiose bazėse arba požeminiuose ar povandeniniuose autonominiuose objektuose. Turint sandėlyje iki 5 keičiamų „Stirling“ variklių, įrenginio tarnavimo laiką galima pailginti iki 50 metų. Tačiau jo kaina vis dar yra didelė. Urano-235 kaina reaktoriui - 500 tūkstančių dolerių. NASA išleido bandomosios jėgainės „KiloPower“ plėtrą ir sukūrimą 20 milijonų dolerių.

Todėl tokių įrenginių naudojimas Žemėje bus susijęs su ypač svarbiais objektais. Asmenims tai yra per brangu ir, tikėtina, kad dėl netinkamo naudojimo grėsmės jie niekada nebus gaminami internetu. Arba ši tolimos ateities technologija.

Ankstesni straipsniai:

Radioizotopų termoelektriniai generatoriai. Kodėl jų niekada nebus galima naudoti asmeniniam naudojimui

Kompaktiškos atominės elektrinės kaimų elektros tiekimui

***

Prenumeruoti prie kanalo pridėkite jį prie savo naršyklės žymių („Ctrl“ + D). Laukia daug įdomios informacijos.