Minituumareaktor 10 kW generaatoriga. Paigaldus tulevaste kodude toiteallikaks?

Varasemad artiklid radioisotoopide tuumarajatiste kohta on tekitanud huvi. Lingid neile viitan artikli lõpus. Ja sellest ajast Selles valdkonnas on palju arenguid, nii et ma teen ettepaneku vaadata veel üht paljutõotavat installatsiooni: USA RTG-projekt kutsus KiloPower.

See on NASA projekt planeetidevaheliste kosmosesõidukite, roverite ning tulevikus Marsil ja Kuul asuvate baaside toitmiseks. Generaatori võimsus - 1 kuni 10 kW elektris (sõltuvalt südamiku võimsusest ja Stirlingi mootori töösilindrite arvust).

Sellised näitajad KiloPower on võimalikud mitte termoelektriliste muundurite, vaid soojus-elektrienergia muundurite kasutamise tõttu, mis töötavad temperatuuri erinevuse, vaid Stirlingi mootori kasutamise tõttu. See võimaldas suurendada soojuse elektrienergiaks muundamise efektiivsust. kuni 25-30%. Paigaldusel on ka soojusvõimsus. Ta 4 korda kõrgem kui elektriline. Teoreetiliselt saate seda kasutada muudeks vajadusteks. Ja pärast tehnoloogia silumist võib efektiivsus olla veelgi suurem (näiteks Peltieri elementide täiendava paigaldamise korral radiaatoritele).

Kompaktne tuumareaktor tekitab soojust. Kas silinder sulamist: 7% molübdeeni ja ülejäänud osa on uraan-235. Sees on boorkarbiidvardaga kanal. See on ahelreaktsiooni neutronide neelaja. Kuni ta sees on, reaktsiooni ei toimu. Reaktori käivitamisel väljub see tööpiirkonnast ja see hakkab soojenema. Kuid mitte kriitiliste temperatuuride suhtes - sulami uraani arvutatud kontsentratsiooni tõttu pole plahvatusohtu.

Neutronite peegeldamiseks ja uraani massi vähendamiseks ümbritseb reaktorit berülliumoksiid. See sisaldab naatriumiga soojustorusid. Jahutusvedeliku torud soojendavad Stirlingi mootori kolbe. Kolvide ümber on paigaldatud generaatormähised. Kolvi sees on magnet. Need. põlvkond tuleneb mähises oleva magneti edasi-tagasi liikumisest. Kaheksa kolbi. Kumbki toodab 125 vatti elekter.

• Kuidas töötab lihtne Stirlingi mootor - artikkel siin

Plutoonium-238 ei kasutatud reaktoris selle kõrge hinna tõttu. See on 100 korda kallim kui uraan-235 (35 kg - 500 tuhat dollarit). Uraanisulamireaktori silindri suurus: läbimõõt 11–15 cm ja pikkus 25–30 cm. Kaal 28-35 kg. Kõik sõltub saadud võimsusest. Lisaks berülliumkest. Kosmosesõidukite puhul on KiloPower RTG kaal 300 kg.

KiloPoweri reaktori skeem ja katsetamine, soojendades torusid kütteelementidega 2016. aastal Hiljem, 2018. aastal. paigaldust testiti Nevada kõrbes katsetuskohas. Ta töötas 20 tundi täisvõimsusel. Isegi tahtlikud rikked ei viinud reaktori kriitilise ülekuumenemiseni.

Kosmosesõidukite jaoks on kiirguskaitse paigaldatud ainult mootori ja elektroonika suunas. Kuid Marsi paigaldamiseks on vaja reaktorit igakülgselt kaitsta. Marsil näevad need RTG-d NASA spetsialistide sõnul välja sellised:

Vihmavari on radiaator külmade alade jahutamiseks Stirlingi mootori silindritel. Töö tähtaeg on 10 aastat. See on Stirlingi mootori enda elu, mitte reaktori elu. Selle aja jooksul arendab reaktor 0,1% aktiivsest massist. Uraani-235 poolväärtusaeg on 710 miljonit aastat.

Need. Stirlingi mootor on soovitatav muuta vahetatavaks. Asendamine pärast mehaanilist töökindlust või riket.

Reaktori kohal on näha kolm kiirguskaitse segmenti. Bioloogiliste objektide läheduses kasutamisel peaks kaitse olema igakülgne. See suurendab kohati installatsiooni massi. Mitteaktiivses olekus ei ole reaktor praktiliselt radioaktiivne - tausta on vähem 1 Curie. Reaktsioon algab pärast varda pikendamist, nagu eespool kirjeldatud. Seetõttu ei reosta ebaõnnestunud raketiheitmine ookeani ega maad.

Reaktori video KiloPower:

Kas seda tehnoloogiat ja reaktorit saab kasutada maiste vajaduste rahuldamiseks? Teoreetiliselt jah. Näiteks Arktikas, mägedes kaugetes alustes või maa-alustes või veealustes autonoomsetes objektides. Kui laos on kuni 5 vahetatavat Stirlingi mootorit, saab seadme kasutusiga pikendada 50 aastani. Kuid selle maksumus on endiselt kõrge. Uraani-235 maksumus reaktoris - 500 tuhat dollarit. Ja NASA kulutas pilootjaama KiloPower väljatöötamisele ja loomisele 20 miljonit dollarit.

Seetõttu on selliste rajatiste kasutamine Maal seotud eriti oluliste objektidega. Üksikisikute jaoks on see liiga kallis ja väärkasutuse ohu tõttu tõenäoliselt ei toodeta neid kunagi veebis. Või see kauge tuleviku tehnoloogia.

Eelmised artiklid:

Radioisotoobi termoelektrilised generaatorid. Miks neid kunagi isiklikuks kasutamiseks ei saa

Kompaktsed tuumajaamad külade elektrivarustuseks

***

Telli kanalile lisage see oma brauseri järjehoidjatesse (Ctrl + D). Ees ootab palju huvitavat teavet.