Minikernreactor met een generator van 10 kW. Installatie voor stroomvoorziening van bases op Mars en huizen van de toekomst

Eerdere artikelen over nucleaire installaties voor radio-isotopen hebben interesse gewekt. Ik zal links naar hen aan het einde van het artikel aangeven. En sindsdien Er zijn veel ontwikkelingen op dit gebied, dus ik stel voor om naar een andere veelbelovende installatie te kijken: een RTG-project uit de VS genaamd KiloPower.

Dit is een NASA-project voor de stroomvoorziening van interplanetaire ruimtevaartuigen, rovers en, in de toekomst, bases op Mars en de maan. Generatorvermogen - van 1 tot 10 kW in elektrisch vermogen (afhankelijk van het vermogen van de kern en het aantal werkende cilinders van de Stirlingmotor).

Dergelijke indicatoren KiloPower zijn mogelijk door het gebruik van niet thermo-elektrische converters "warmte-elektriciteit", die werken vanwege het temperatuurverschil, maar door het gebruik van de Stirlingmotor. Dit maakte het mogelijk om de efficiëntie van de omzetting van warmte in elektriciteit te verhogen. tot 25-30%. De installatie heeft ook een warmteafgifte. Ze

4 maal hoger dan elektrisch. In theorie kunt u het voor andere behoeften gebruiken. En na het debuggen van de technologie kan de efficiëntie nog hoger zijn (bijvoorbeeld door extra installatie van Peltier-elementen op radiatoren).

De compacte kernreactor wekt warmte op. Is een cilinder van legering: 7% molybdeen, en de rest is uranium-235. Binnenin is er een kanaal met een staaf van boorcarbide. Het is een neutronenabsorbeerder voor kettingreacties. Terwijl hij binnen is, gaat de reactie niet weg. Als de reactor opstart, verlaat hij het werkgebied en begint hij op te warmen. Maar niet voor kritische temperaturen - er is geen explosiegevaar vanwege de berekende concentratie van uranium in de legering.

Om neutronen te reflecteren en de massa van uranium te verminderen, is de reactor omgeven door berylliumoxide. Het bevat warmtepijpen met natrium. Koelmiddelbuizen verwarmen de zuigers van een Stirlingmotor. Generatorspoelen zijn rond de zuigers geïnstalleerd. Er zit een magneet in de zuiger. Die. generatie komt van de heen en weer gaande beweging van de magneet in de spoel. Acht zuigers. Elk produceert 125 watt elektriciteit.

• Hoe een eenvoudige Stirling-engine werkt - artikel hier

Plutonium-238 werd niet in de reactor gebruikt vanwege de hoge kosten. Het is 100 keer duurder dan uranium-235 (35 kg - $ 500 duizend). Afmetingen reactorcilinder van uraniumlegering: diameter van 11 tot 15 cm en lengte van 25 tot 30 cm. Gewicht 28-35 kg. Het hangt allemaal af van het ontvangen vermogen. Plus een berylliumschelp. Voor ruimtevaartuigen is het gewicht van de KiloPower RTG 300 kg.

Schema en testen van de KiloPower-reactor door de buizen in 2016 te verwarmen met verwarmingselementen Later, in 2018. de installatie is getest in de woestijn van Nevada op de testlocatie. Ze werkte 20 uur op volle kracht. Zelfs opzettelijke storingen leidden niet tot kritische oververhitting van de reactor.

Voor ruimtevaartuigen is stralingsafscherming alleen geïnstalleerd richting de motor en elektronica. Maar voor installaties op Mars is rondom bescherming van de reactor nodig. Op Mars zien deze RTG's er volgens NASA-specialisten zo uit:

De paraplu is een radiator voor het koelen van koude gebieden op de cilinders van een Stirlingmotor. De arbeidsduur is 10 jaar. Dit is de levensduur van de Stirlingmotor zelf, niet de reactor. Gedurende deze tijd zal de reactor 0,1% van zijn actieve massa ontwikkelen. De halfwaardetijd van uranium-235 is 710 miljoen jaren.

Die. Het is aan te raden om de Stirlingmotor vervangbaar te maken. Vervanging na mechanische betrouwbaarheid of defect.

Boven de reactor zijn drie segmenten stralingsbescherming te zien. Bij gebruik in de buurt van biologische objecten moet de bescherming rondom zijn. Dit vergroot soms de massa van de installatie. In inactieve toestand is de reactor praktisch niet radioactief - de achtergrond is minder 1 Curie. De reactie begint nadat de staaf is verlengd zoals hierboven beschreven. Daarom zullen mislukte raketlanceringen de oceaan of het land niet vervuilen.

Reactor-video KiloPower:

Kunnen deze technologie en reactor worden gebruikt voor aardse behoeften? In theorie wel. Bijvoorbeeld in het noordpoolgebied, in de bergen op afgelegen bases of in ondergrondse of onderwater autonome objecten. Met maximaal 5 vervangbare Stirling-motoren op voorraad, kan de levensduur van de unit worden verlengd tot 50 jaar. Maar de kosten zijn nog steeds hoog. De kosten van uranium-235 voor de reactor zijn 500 duizend $. En NASA besteedde aan de ontwikkeling en oprichting van een proeffabriek KiloPower $ 20 miljoen.

Daarom zal het gebruik van dergelijke installaties op aarde worden geassocieerd met bijzonder belangrijke objecten. Voor individuen is dit te duur en vanwege de dreiging van misbruik is het onwaarschijnlijk dat ze ooit online zullen worden geproduceerd. Of deze technologie van de verre toekomst.

Vorige artikelen:

Radio-isotoop thermo-elektrische generatoren. Waarom ze nooit beschikbaar zullen zijn voor privégebruik

Compacte kerncentrales voor stroomvoorziening van dorpen

***

Abonneren aan het kanaal, voeg het toe aan je browserbladwijzers (Ctrl + D). Er staat nog veel interessante informatie te wachten.