مفاعل نووي صغير بقدرة 10 كيلوواط. تركيب لامدادات الطاقة لمنازل المستقبل؟

المقالات السابقة عن المنشآت النووية للنظائر المشعة أثارت الاهتمام. سأشير إلى روابط لهم في نهاية المقال. ومنذ ذلك الحين هناك العديد من التطورات في هذا المجال ، لذا أقترح إلقاء نظرة على تركيب واعد آخر: مشروع RTG من الولايات المتحدة الأمريكية يسمى كيلو باور.

هذا مشروع تابع لوكالة ناسا لتوفير الطاقة للمركبات الفضائية بين الكواكب والمركبات الفضائية والقواعد في المستقبل على المريخ والقمر. طاقة المولد - من 1 إلى 10 كيلو واط في الطاقة الكهربائية (اعتمادًا على قوة القلب وعدد أسطوانات العمل لمحرك ستيرلنغ).

هذه المؤشرات كيلو باور ممكنة بسبب استخدام محولات كهربائية حرارية تعمل بسبب اختلاف درجات الحرارة ، ولكن بسبب استخدام محرك ستيرلنغ. هذا جعل من الممكن زيادة كفاءة تحويل الحرارة إلى كهرباء. تصل إلى 25-30٪. يحتوي التثبيت أيضًا على خرج حراري. هي 4 مرات أعلى من الكهربائية. من الناحية النظرية ، يمكنك استخدامه لاحتياجات أخرى. وبعد تصحيح أخطاء التكنولوجيا ، يمكن أن تكون الكفاءة أعلى (على سبيل المثال ، مع التثبيت الإضافي لعناصر بلتيير على المشعات).

يولد المفاعل النووي المضغوط الحرارة. هي اسطوانة من السبيكة: 7٪ موليبدينوم ، والباقي يورانيوم -235. يوجد بالداخل قناة بقضيب كربيد البورون. إنه ممتص نيوتروني متسلسل. طالما هو في الداخل ، لا يوجد رد فعل. عندما يبدأ المفاعل ، فإنه يترك منطقة العمل ويبدأ في التسخين. ولكن ليس لدرجات الحرارة الحرجة - لا يوجد خطر انفجار بسبب التركيز المحسوب لليورانيوم في السبيكة.

لعكس النيوترونات ولتقليل كتلة اليورانيوم ، يُحاط المفاعل بأكسيد البريليوم. يحتوي على أنابيب حرارية بالصوديوم. تقوم أنابيب المبرد بتسخين مكابس محرك ستيرلينغ. يتم تثبيت ملفات المولد حول المكابس. يوجد مغناطيس داخل المكبس. أولئك. يأتي التوليد من الحركة الترددية للمغناطيس في الملف. ثمانية مكابس. كل منها ينتج 125 واط كهرباء.

• كيف يعمل محرك ستيرلينغ البسيط - مقال هنا

لم يتم استخدام البلوتونيوم 238 في المفاعل بسبب تكلفته العالية. إنه أغلى 100 مرة من اليورانيوم 235 (35 كيلوجرام - 500 ألف دولار). حجم أسطوانة مفاعل سبائك اليورانيوم: قطرها من 11 إلى 15 سم وطولها من 25 إلى 30 سم. الوزن 28-35 كجم. كل هذا يتوقف على القوة المستلمة. بالإضافة إلى قشرة البريليوم. بالنسبة للمركبة الفضائية ، فإن وزن KiloPower RTG هو 300 كجم

مخطط واختبار مفاعل KiloPower بتسخين الأنابيب بعناصر تسخين عام 2016 لاحقًا ، في عام 2018. تم اختبار التثبيت في صحراء نيفادا في موقع الاختبار. عملت لمدة 20 ساعة بكامل طاقتها. حتى الأعطال المتعمدة لم تؤد إلى ارتفاع درجة حرارة المفاعل.

بالنسبة للمركبة الفضائية ، يتم تثبيت الحماية من الإشعاع على المحرك والإلكترونيات فقط. ولكن بالنسبة للمنشآت على سطح المريخ ، هناك حاجة إلى حماية شاملة للمفاعل. على المريخ ، ستبدو مجموعات RTGs هكذا وفقًا لمتخصصي ناسا:

المظلة عبارة عن مشعاع لتبريد المناطق الباردة على أسطوانات محرك ستيرلنغ. مدة العمل 10 سنوات. هذه هي حياة محرك "ستيرلنغ" نفسه ، وليس المفاعل. خلال هذا الوقت ، سيطور المفاعل 0.1٪ من كتلته النشطة. عمر النصف لليورانيوم 235 هو 710 مليون سنوات.

أولئك. من المستحسن جعل محرك "ستيرلنغ" قابلاً للاستبدال. الاستبدال بعد الموثوقية الميكانيكية أو الفشل.

يمكن رؤية ثلاثة أجزاء من الحماية من الإشعاع فوق المفاعل. عند استخدامها بالقرب من الأجسام البيولوجية ، يجب أن تكون الحماية شاملة. هذا يزيد من كتلة التثبيت في بعض الأحيان. في حالة غير نشطة ، يكون المفاعل غير مشع عمليًا - الخلفية أقل 1 كوري. يبدأ التفاعل بعد تمديد القضيب كما هو موضح أعلاه. لذلك ، لن يؤدي فشل إطلاق الصواريخ إلى تلويث المحيط أو اليابسة.

فيديو المفاعل كيلو باور:

هل يمكن استخدام هذه التقنية والمفاعل لتلبية الاحتياجات الأرضية؟ من الناحية النظرية ، نعم. على سبيل المثال ، في القطب الشمالي ، في الجبال في القواعد النائية أو في كائنات مستقلة تحت الأرض أو تحت الماء. مع وجود ما يصل إلى 5 محركات Stirling قابلة للاستبدال في المخزون ، يمكن زيادة عمر خدمة الوحدة إلى 50 عامًا. لكن تكلفتها لا تزال مرتفعة. تكلفة اليورانيوم 235 للمفاعل- 500 ألف دولار. وقد أنفقت ناسا على تطوير وإنشاء محطة تجريبية KiloPower 20 مليون دولار.

لذلك ، فإن استخدام مثل هذه التركيبات على الأرض سيرتبط بأشياء مهمة بشكل خاص. بالنسبة للأفراد ، يعد هذا مكلفًا للغاية ، وبسبب خطر إساءة الاستخدام ، فمن غير المرجح أن يتم إنتاجه عبر الإنترنت. أو هذه التكنولوجيا من المستقبل البعيد.

المقالات السابقة:

مولدات النظائر المشعة الكهروحرارية. لماذا لن تكون متاحة للاستخدام الخاص أبدًا

محطات طاقة نووية مدمجة لتزويد القرى بالطاقة

***

الإشتراك إلى القناة ، قم بإضافتها إلى الإشارات المرجعية في متصفحك (Ctrl + D). هناك الكثير من المعلومات المثيرة للاهتمام في المستقبل.