Миниядрен реактор с 10 kW генератор. Инсталация за захранване на бази на Марс и домове на бъдещето

Предишни статии за радиоизотопни ядрени съоръжения предизвикаха интерес. Ще посоча връзки към тях в края на статията. И тъй като Има много разработки в тази област, затова предлагам да разгледаме друга обещаваща инсталация: наречен RTG проект от САЩ KiloPower.

Това е проект на НАСА за захранване на междупланетни космически кораби, марсоходи и в бъдеще бази на Марс и Луната. Мощност на генератора - от 1 до 10 kW в електрическа мощност (в зависимост от мощността на сърцевината и броя на работещите цилиндри на двигателя на Стърлинг).

Такива показатели KiloPower са възможни поради използването на не термоелектрически преобразуватели "топлина-електричество", работещи поради температурната разлика, но поради използването на двигателя на Стърлинг. Това даде възможност да се увеличи ефективността на преобразуването на топлината в електричество. до 25-30%. Инсталацията има и топлинна мощност. Тя 4 пъти по-висока от електрическата. На теория можете да го използвате за други нужди. И след отстраняване на грешки в технологията, ефективността може да бъде още по-висока (например с допълнително инсталиране на елементи на Пелтие върху радиаторите).

Компактният ядрен реактор генерира топлина. Е цилиндър от сплав: 7% молибден, а останалото е уран-235. Вътре има канал с пръчка от бор-карбид. Това е абсорбер на неутрон с верижна реакция. Докато е вътре, няма реакция. Когато реакторът се стартира, той напуска работната зона и започва да се затопля. Но не и до критични температури - няма опасност от експлозия поради изчислената концентрация на уран в сплавта.

За да отрази неутроните и да намали масата на урана, реакторът е заобиколен от берилиев оксид. Съдържа топлинни тръби с натрий. Тръбите за охлаждаща течност загряват буталата на двигателя на Стърлинг. Около буталата са монтирани генераторни намотки. Вътре в буталото има магнит. Тези. генерирането идва от възвратно-постъпателното движение на магнита в бобината. Осем бутала. Всеки произвежда 125 вата електричество.

• Как работи един прост двигател на Стърлинг - статия тук

Плутоний-238 не беше използван в реактора поради високата му цена. Той е 100 пъти по-скъп от уран-235 (35 кг - 500 хиляди долара). Размери на цилиндъра на реактор за уранова сплав: диаметър от 11 до 15 cm и дължина от 25 до 30 cm. Тегло 28-35 кг. Всичко зависи от получената мощност. Плюс берилиева обвивка. За космическите кораби теглото на KiloPower RTG е 300 кг.

Схема и изпитване на реактора KiloPower чрез нагряване на тръбите с нагревателни елементи през 2016г По-късно, през 2018г. инсталацията беше тествана в пустинята Невада на тестовата площадка. Тя е работила 20 часа с пълна мощност. Дори умишлените повреди не доведоха до критично прегряване на реактора.

За космическите кораби радиационната защита е инсталирана само по посока на двигателя и електрониката. Но за инсталациите на Марс е необходима всестранна защита на реактора. На Марс тези RTG ще изглеждат така според специалистите на НАСА:

Чадърът е радиатор за охлаждане на студени зони на цилиндрите на двигател на Стърлинг. Срокът на работа е 10 години. Това е животът на самия двигател на Стърлинг, а не на реактора. През това време реакторът ще развие 0,1% от активната си маса. Полуживотът на уран-235 е 710 милиона години.

Тези. препоръчително е да направите двигателя на Стърлинг сменяем. Подмяна след механична надеждност или повреда.

Над реактора могат да се видят три сегмента на радиационна защита. Когато се използва в близост до биологични обекти, защитата трябва да бъде всестранна. Това в пъти увеличава масата на инсталацията. В неактивно състояние реакторът практически не е радиоактивен - фонът е по-малък 1 Кюри. Реакцията започва след удължаване на пръта, както е описано по-горе. Следователно неуспешните изстрелвания на ракети няма да замърсят океана или сушата.

Видео реактор KiloPower:

Може ли тази технология и реактор да се използват за земни нужди? На теория да. Например в Арктика, в планините в отдалечени бази или в подземни или подводни автономни обекти. С до 5 сменяеми двигателя на Стърлинг на склад, експлоатационният живот на агрегата може да бъде увеличен до 50 години. Но цената му все още е висока. Цената на уран-235 за реактора - 500 хиляди $. А НАСА похарчи за разработването и създаването на пилотен завод KiloPower 20 милиона долара.

Следователно използването на такива инсталации на Земята ще бъде свързано с особено важни обекти. За физическите лица това е твърде скъпо и поради заплахата от злоупотреба е малко вероятно те да бъдат произведени онлайн. Или тази технология от далечното бъдеще.

Предишни статии:

Радиоизотопни термоелектрически генератори. Защо те никога няма да бъдат достъпни за лична употреба

Компактни атомни електроцентрали за захранване на села

***

Абонирай се към канала, добавете го към отметките на вашия браузър (Ctrl + D). Предстои много интересна информация.