Mini-atomreaktor med en 10 kW generator. Installasjon for strømforsyning av baser på Mars og fremtidens hjem

Tidligere artikler om radioisotope atominstallasjoner har skapt interesse. Jeg vil indikere lenker til dem på slutten av artikkelen. Og siden Det er mange utviklingstrekk på dette området, så jeg foreslår å se på en annen lovende installasjon: et RTG-prosjekt fra USA som heter KiloPower.

Dette er et NASA-prosjekt for strømforsyning av interplanetære romfartøyer, rovers og i fremtiden baser på Mars og månen. Generatorkraft - fra 1 til 10 kW i elektrisk kraft (avhengig av kraften til kjernen og antall arbeidssylindere i Stirling-motoren).

Slike indikatorer KiloPower er mulig på grunn av bruk av ikke termoelektriske omformere "varme-elektrisitet", som fungerer på grunn av temperaturforskjellen, men på grunn av bruken av Stirling-motoren. Dette gjorde det mulig å øke effektiviteten ved å konvertere varme til elektrisitet. opptil 25-30%. Installasjonen har også en varmeeffekt. Hun 4 ganger høyere enn elektrisk. I teorien kan du bruke den til andre behov. Og etter feilsøking av teknologien kan effektiviteten være enda høyere (for eksempel med ytterligere installasjon av Peltier-elementer på radiatorene).

Den kompakte kjernefysiske reaktoren genererer varme. Er en sylinder fra legering: 7% molybden, og resten er uran-235. Inne er det en kanal med borkarbidstang. Det er en kjedereaksjonen nøytronabsorber. Så lenge han er inne, er det ingen reaksjon. Når reaktoren starter, forlater den arbeidsområdet og den begynner å varme seg opp. Men ikke for kritiske temperaturer - det er ingen eksplosjonsfare på grunn av den beregnede urankonsentrasjonen i legeringen.

For å reflektere nøytroner og redusere massen av uran, er reaktoren omgitt av berylliumoksid. Den inneholder varmerør med natrium. Kjølevæsketrør varmer stemplene til en Stirling-motor. Generatorspoler er installert rundt stemplene. Det er en magnet inne i stempelet. De. generasjon kommer fra magnetens frem- og tilbakegående bevegelse i spolen. Åtte stempler. Hver produserer 125 watt elektrisitet.

• Hvordan en enkel Stirling-motor fungerer - artikkel her

Plutonium-238 ble ikke brukt i reaktoren på grunn av de høye kostnadene. Det er 100 ganger dyrere enn uran-235 (35 kg - $ 500 tusen). Uranlegeringsreaktorsylinderstørrelse: diameter fra 11 til 15 cm og lengde fra 25 til 30 cm. Vekt 28-35 kg. Alt avhenger av mottatt strøm. Pluss et berylliumskall. For romfartøy er vekten til KiloPower RTG 300 kg.

Oppsett og testing av KiloPower-reaktoren ved å varme opp rørene med varmeelementer i 2016 Senere, i 2018. installasjonen ble testet i Nevada-ørkenen på teststedet. Hun jobbet i 20 timer med full kraft. Selv bevisste sammenbrudd førte ikke til kritisk overoppheting av reaktoren.

For romfartøy er strålingsvern bare installert mot motor og elektronikk. Men for installasjoner på Mars er det nødvendig med en allmenn beskyttelse av reaktoren. På Mars vil disse RTG-ene se slik ut ifølge NASA-spesialister:

Paraplyen er en radiator for kjøling av kalde områder på sylindrene til en Stirling-motor. Arbeidstiden er 10 år. Dette er selve Stirling-motorens levetid, ikke reaktoren. I løpet av denne tiden vil reaktoren utvikle 0,1% av sin aktive masse. Halveringstiden til uran-235 er 710 millioner år.

De. det anbefales å gjøre Stirling-motoren utskiftbar. Utskifting etter mekanisk pålitelighet eller svikt.

Tre segmenter av strålevern kan sees over reaktoren. Når den brukes i nærheten av biologiske gjenstander, skal beskyttelsen være allround. Dette øker til tider installasjonsmassen. I inaktiv tilstand er reaktoren praktisk talt ikke radioaktiv - bakgrunnen er mindre 1 Curie. Reaksjonen starter etter at stangen er forlenget som beskrevet ovenfor. Derfor vil mislykkede rakettoppskytninger ikke forurense havet eller landet.

Reaktorvideo KiloPower:

Kan denne teknologien og reaktoren brukes til jordiske behov? I teorien, ja. For eksempel i Arktis, i fjellet på avsidesliggende baser eller i underjordiske eller undervanns autonome gjenstander. Med opptil 5 utskiftbare Stirling-motorer på lager kan enhetens levetid økes til 50 år. Men kostnadene er fortsatt høye. Kostnaden for uran-235 for reaktoren er 500 tusen $. Og NASA brukte på utvikling og opprettelse av et pilotanlegg KiloPower 20 millioner dollar.

Derfor vil bruken av slike installasjoner på jorden være assosiert med spesielt viktige gjenstander. For enkeltpersoner er dette for dyrt, og på grunn av trusselen om misbruk vil det neppe bli produsert online. Eller denne teknologien i en fjern fremtid.

Tidligere artikler:

Radioisotope termoelektriske generatorer. Hvorfor de aldri vil være tilgjengelig for privat bruk

Kompakte kjernekraftverk for strømforsyning av landsbyer

***

Abonnere til kanalen, legg den til i nettleserens bokmerker (Ctrl + D). Det er mye interessant informasjon fremover.