Mini-jedrski reaktor z 10 kW generatorjem. Naprava za napajanje baz na Marsu in domov prihodnosti

Prejšnji članki o jedrskih obratih za radioizotop so zbudili zanimanje. Povezave do njih bom navedel na koncu članka. In odkar Na tem področju se dogaja veliko, zato predlagam, da si ogledamo še eno obetavno namestitev: poklical je projekt RTG iz ZDA KiloPower.

To je Nasin projekt za oskrbo z električno energijo medplanetarnih vesoljskih plovil, roverjev in v prihodnosti baz na Marsu in Luni. Moč generatorja - od 1 do 10 kW v električni moči (odvisno od moči jedra in števila delovnih valjev Stirlingovega motorja).

Takšni kazalniki KiloPower so možni zaradi uporabe netemoelektričnih pretvornikov "toplota-elektrika", ki delujejo zaradi temperaturne razlike, ampak zaradi uporabe Stirlingovega motorja. To je omogočilo povečanje učinkovitosti pretvorbe toplote v električno energijo. do 25-30%. Naprava ima tudi toplotno moč. Ona 4-krat višja od električne. Teoretično ga lahko uporabite za druge potrebe. In po razhroščevanju tehnologije je lahko učinkovitost še večja (na primer z dodatno namestitvijo Peltierjevih elementov na radiatorje).

Kompaktni jedrski reaktor ustvarja toploto. Je valj iz zlitine: 7% molibdena, ostalo pa je uran-235. V notranjosti je kanal z palico iz borovega karbida. Je nevtronski absorber verižne reakcije. Medtem ko je znotraj - reakcija ne mine. Ko se reaktor zažene, zapusti delovno območje in se začne ogrevati. A ne do kritičnih temperatur - zaradi izračunane koncentracije urana v zlitini ni nevarnosti eksplozije.

Za odbijanje nevtronov in zmanjšanje mase urana je reaktor obdan z berilijevim oksidom. Vsebuje toplotne cevi z natrijem. Cevi za hladilno tekočino segrevajo bate Stirlingovega motorja. Tuljave generatorja so nameščene okoli batov. Znotraj bata je magnet. Tisti. generacija izhaja iz gibljivega gibanja magneta v tuljavi. Osem batov. Vsak proizvede 125 vatov elektrika.

• Kako deluje preprost Stirlingov motor - članek tukaj

Plutonij-238 zaradi visokih stroškov v reaktorju ni bil uporabljen. Je 100-krat dražji od urana-235 (35 kg - 500 tisoč dolarjev). Velikost reaktorskega valja reaktorja iz uranove zlitine: premer od 11 do 15 cm in dolžina od 25 do 30 cm. Teža 28-35 kg. Vse je odvisno od prejete moči. Plus lupina berilija. Za vesoljska plovila je teža KiloPower RTG 300 kg

Shema in preizkušanje reaktorja KiloPower s segrevanjem cevi z grelnimi elementi v letu 2016 Kasneje, leta 2018. namestitev je bila preizkušena v puščavi Nevada na poligonu. Delala je 20 ur s polno močjo. Tudi namerne okvare niso privedle do kritičnega pregrevanja reaktorja.

Za vesoljska plovila je zaščita pred sevanjem nameščena samo proti motorju in elektroniki. Toda za naprave na Marsu je potrebna vsestranska zaščita reaktorja. Na Marsu bodo ti RTG po mnenju NASA-jevih strokovnjakov videti tako:

Dežnik je radiator za hlajenje hladnih prostorov na valjih Stirlingovega motorja. Trajanje dela je 10 let. To je življenje samega Stirlingovega motorja in ne reaktorja. V tem času bo reaktor razvil 0,1% svoje aktivne mase. Razpolovna doba urana-235 je 710 milijonov letih.

Tisti. priporočljivo je, da je Stirlingov motor zamenljiv. Zamenjava po mehanski zanesljivosti ali okvari.

Nad reaktorjem so vidni trije segmenti zaščite pred sevanjem. Kadar se uporablja v bližini bioloških predmetov, mora biti zaščita vsestranska. To včasih poveča maso naprave. V neaktivnem stanju reaktor praktično ni radioaktiven - ozadje je manjše 1 Curie. Reakcija se začne po podaljšanju palice, kot je opisano zgoraj. Zato neuspešni izstrelki raket ne bodo onesnažili oceana ali kopnega.

Reaktorski video KiloPower:

Ali lahko to tehnologijo in reaktor uporabimo za zemeljske potrebe? V teoriji ja. Na primer na Arktiki, v gorah v oddaljenih bazah ali v podzemnih ali podvodnih avtonomnih objektih. Z do 5 zamenljivimi Stirlingovimi motorji na zalogi se življenjska doba enote lahko poveča na 50 let. Toda njegovi stroški so še vedno visoki. Stroški urana-235 za reaktor - 500 tisoč dolarjev. In NASA je porabila za razvoj in ustvarjanje pilotne tovarne KiloPower 20 milijonov dolarjev.

Zato bo uporaba takšnih naprav na Zemlji povezana s posebej pomembnimi predmeti. Za posameznike je to predrago in zaradi nevarnosti zlorabe verjetno ne bodo nikoli izdelani on-line. Ali ta tehnologija daljne prihodnosti.

Prejšnji članki:

Radioizotopski termoelektrični generatorji. Zakaj ne bodo nikoli na voljo za zasebno uporabo

Kompaktne jedrske elektrarne za oskrbo vasi z električno energijo

***

Naročite se v kanal, ga dodajte med zaznamke brskalnika (Ctrl + D). Pred nami je veliko zanimivih informacij.