Mini-ydinreaktori 10 kW: n generaattorilla. Asennus tulevaisuuden kodeiden virtalähteelle?

Aikaisemmat artikkelit radioisotooppien ydinlaitoksista ovat herättäneet kiinnostusta. Ilmoitan linkit niihin artikkelin lopussa. Ja siitä lähtien Tällä alalla on paljon kehitystä, joten ehdotan, että tarkastellaan toista lupaavaa asennusta: Yhdysvaltain RTG-projekti nimeltä KiloPower.

Tämä on NASA-projekti planeettojen välisten avaruusalusten, roverien ja tulevaisuudessa Marsin ja Kuun tukikohtien virtalähteelle. Generaattorin teho - 1-10 kW sähkötehona (riippuen sydämen tehosta ja Stirling-moottorin käyttösylinterien lukumäärästä).

Tällaiset indikaattorit KiloPower ovat mahdollisia termosähköisten muuntimien "lämpösähkö" käytön vuoksi, jotka toimivat lämpötilan erojen, mutta Stirling-moottorin käytön vuoksi. Tämä mahdollisti lämmön muuntamisen sähköksi tehokkuuden lisäämisen. jopa 25-30%. Asennuksella on myös lämmöntuotto. Hän 4 kertaa korkeampi kuin sähköinen. Teoriassa voit käyttää sitä muihin tarpeisiin. Ja tekniikan virheenkorjauksen jälkeen hyötysuhde voi olla jopa korkeampi (esimerkiksi Peltier-elementtien lisäasennuksella pattereihin).

Kompakti ydinreaktori tuottaa lämpöä. Onko sylinteri seoksesta: 7% molybdeeniä ja loput on uraani-235. Sisällä on kanava, jossa on boorikarbiditanko. Se on ketjureaktion neutroniabsorberi. Kun hän on sisällä - reaktio ei mene. Kun reaktori käynnistyy, se poistuu työskentelyalueelta ja alkaa lämmetä. Mutta ei kriittisiin lämpötiloihin - seoksessa ei ole räjähdysvaaraa johtuen lasketusta uraanipitoisuudesta.

Neutronien heijastamiseksi ja uraanin massan vähentämiseksi reaktoria ympäröi berylliumoksidi. Se sisältää natriumia sisältäviä lämpöputkia. Jäähdytysputket lämmittävät Stirling-moottorin männät. Generaattorikäämit on asennettu mäntien ympärille. Männän sisällä on magneetti. Nuo. sukupolvi syntyy kelassa olevan magneetin edestakaisesta liikkeestä. Kahdeksan mäntää. Jokainen tuottaa 125 wattia sähköä.

• Kuinka yksinkertainen Stirling-moottori toimii - artikkeli tässä

Plutonium-238: ta ei käytetty reaktorissa sen korkeiden kustannusten vuoksi. Se on 100 kertaa kalliimpaa kuin uraani-235 (35 kg - 500 tuhatta dollaria). Uraaniseoksesta valmistetun reaktorisylinterin koko: halkaisija 11-15 cm ja pituus 25-30 cm. Paino 28-35 kg. Kaikki riippuu vastaanotetusta tehosta. Plus beryllium-kuori. Avaruusaluksilla KiloPower RTG: n paino on 300 kg.

Kaavio ja KiloPower-reaktorin testaus lämmittämällä putket lämmityselementeillä vuonna 2016 Myöhemmin, vuonna 2018. asennus testattiin Nevadan autiomaassa testialueella. Hän työskenteli 20 tuntia täydellä teholla. Jopa tarkoitukselliset viat eivät johtaneet reaktorin kriittiseen ylikuumenemiseen.

Avaruusaluksille säteilysuojaus asennetaan vain moottorin ja elektroniikan suuntaan. Mutta asennuksia varten Marsiin tarvitaan reaktorin monipuolinen suojaus. Marsilla nämä RTG: t näyttävät NASA: n asiantuntijoiden mukaan tältä:

Sateenvarjo on jäähdytin kylmien alueiden jäähdyttämiseen Stirling-moottorin sylintereissä. Työn kesto on 10 vuotta. Tämä on itse Stirling-moottorin elämä, ei reaktorin. Tänä aikana reaktori kehittää 0,1% aktiivisesta massastaan. Uraani-235: n puoliintumisaika on 710 miljoonaa vuotta.

Nuo. Stirling-moottori on suositeltavaa tehdä vaihdettavaksi. Vaihto mekaanisen luotettavuuden tai vian jälkeen.

Reaktorin yläpuolella näkyy kolme säteilysuojelun segmenttiä. Kun sitä käytetään lähellä biologisia esineitä, suojan tulee olla monipuolinen. Tämä lisää asennuksen massa ajoittain. Passiivisessa tilassa reaktori ei ole käytännössä radioaktiivinen - tausta on vähemmän 1 Curie. Reaktio alkaa sen jälkeen kun sauva jatkuu, kuten yllä on kuvattu. Siksi epäonnistuneet ohjusten laukaisut eivät saastuta merta tai maata.

Reaktorivideo KiloPower:

Voidaanko tätä tekniikkaa ja reaktoria käyttää maallisiin tarpeisiin? Teoriassa kyllä. Esimerkiksi arktisella alueella, syrjäisten tukikohtien vuoristossa tai maanalaisissa tai vedenalaisissa autonomisissa kohteissa. Jos varastossa on enintään 5 vaihdettavaa Stirling-moottoria, yksikön käyttöikä voidaan pidentää 50 vuoteen. Mutta sen hinta on edelleen korkea. Uraani-235: n hinta reaktorille on 500 tuhatta dollaria. Ja NASA käytti KiloPower-pilottilaitoksen kehittämiseen ja luomiseen 20 miljoonaa dollaria.

Siksi tällaisten laitteistojen käyttö maan päällä liittyy erityisen tärkeisiin kohteisiin. Yksilöille tämä on liian kallista, ja väärinkäytön uhkan takia niitä ei todennäköisesti tuoteta verkossa. Tai tämä kaukaisen tulevaisuuden tekniikka.

Aikaisemmat artikkelit:

Radioisotooppiset lämpösähkögeneraattorit. Miksi niitä ei koskaan voi käyttää yksityiseen käyttöön

Kompaktit ydinvoimalat kylien virransyöttöä varten

***

Tilaa kanavalle, lisää se selaimesi kirjanmerkkeihin (Ctrl + D). Edessä on paljon mielenkiintoista tietoa.