Reaktor nuklir mini dengan generator 10 kW. Instalasi untuk catu daya pangkalan di Mars dan rumah masa depan

Artikel sebelumnya tentang instalasi nuklir radioisotop telah menarik minat. Saya akan menunjukkan tautan ke mereka di akhir artikel. Dan sejak itu Ada banyak perkembangan di bidang ini, jadi saya mengusulkan untuk melihat instalasi lain yang menjanjikan: proyek RTG dari Amerika Serikat disebut KiloPower.

Ini adalah proyek NASA untuk pasokan listrik pesawat ruang angkasa antarplanet, penjelajah dan, di masa depan, pangkalan di Mars dan Bulan. Tenaga generator - dari 1 hingga 10 kW dalam tenaga listrik (tergantung pada kekuatan inti dan jumlah silinder yang bekerja dari mesin Stirling).

Indikator seperti itu KiloPower dimungkinkan karena penggunaan konverter termoelektrik bukan "listrik panas" yang beroperasi karena perbedaan suhu, tetapi karena penggunaan mesin Stirling. Ini memungkinkan untuk meningkatkan efisiensi pengubahan panas menjadi listrik. hingga 25-30%. Instalasi juga memiliki keluaran panas. Dia 4 kali lebih tinggi dari listrik. Secara teori, Anda bisa menggunakannya untuk kebutuhan lain. Dan setelah men-debug teknologi, efisiensinya bisa lebih tinggi (misalnya, dengan pemasangan tambahan elemen Peltier pada radiator).

Reaktor nuklir kompak menghasilkan panas. Apakah silinder dari paduan: 7% molibdenum, dan sisanya adalah uranium-235. Di dalamnya ada saluran dengan batang boron karbida. Ini adalah penyerap neutron reaksi berantai. Selama dia ada di dalam, tidak ada reaksi. Ketika reaktor dihidupkan, reaktor meninggalkan area kerja dan mulai menghangat. Tetapi tidak untuk suhu kritis - tidak ada bahaya ledakan karena konsentrasi uranium yang dihitung dalam paduan tersebut.

Untuk memantulkan neutron dan untuk mengurangi massa uranium, reaktor dikelilingi oleh berilium oksida. Ini berisi pipa panas dengan natrium. Tabung pendingin memanaskan piston mesin Stirling. Gulungan generator dipasang di sekitar piston. Ada magnet di dalam piston. Itu. generasi berasal dari gerakan bolak-balik magnet di kumparan. Delapan piston. Masing-masing menghasilkan 125 watt listrik.

• Cara kerja mesin Stirling sederhana - artikel sini

Plutonium-238 tidak digunakan di reaktor karena biayanya yang tinggi. Ini 100 kali lebih mahal dari uranium-235 (35 kg - $ 500 ribu). Ukuran silinder reaktor paduan uranium: diameter 11 hingga 15 cm dan panjang 25 hingga 30 cm. Berat 28-35 kg. Itu semua tergantung pada daya yang diterima. Ditambah cangkang berilium. Untuk pesawat luar angkasa, bobot KiloPower RTG adalah 300 kg.

Skema dan pengujian reaktor KiloPower dengan memanaskan tabung dengan elemen pemanas pada tahun 2016 Nanti, di 2018. instalasi itu diuji di gurun Nevada di lokasi pengujian. Dia bekerja selama 20 jam dengan kekuatan penuh. Bahkan kerusakan yang disengaja tidak menyebabkan reaktor menjadi terlalu panas.

Untuk pesawat ruang angkasa, pelindung radiasi dipasang hanya pada mesin dan elektronik. Tetapi untuk instalasi di Mars, diperlukan perlindungan menyeluruh dari reaktor. Di Mars, RTG ini akan terlihat seperti ini menurut spesialis NASA:

Payung adalah radiator untuk mendinginkan area dingin pada silinder mesin Stirling. Jangka waktu kerja 10 tahun. Inilah umur mesin Stirling itu sendiri, bukan reaktornya. Selama waktu ini, reaktor akan mengembangkan 0,1% massa aktifnya. Waktu paruh uranium-235 adalah 710 juta tahun.

Itu. disarankan agar mesin Stirling dapat diganti. Penggantian setelah keandalan atau kegagalan mekanis.

Tiga segmen proteksi radiasi dapat dilihat di atas reaktor. Saat digunakan di dekat objek biologis, perlindungan harus menyeluruh. Ini kadang-kadang meningkatkan massa instalasi. Dalam keadaan tidak aktif, reaktor praktis tidak bersifat radioaktif - latar belakangnya kurang 1 Curie. Reaksi dimulai setelah batang diperpanjang seperti dijelaskan di atas. Oleh karena itu, peluncuran rudal yang gagal tidak akan mencemari lautan atau daratan.

Video reaktor KiloPower:

Bisakah teknologi dan reaktor ini digunakan untuk kebutuhan duniawi? Secara teori, ya. Misalnya, di Kutub Utara, di pegunungan di pangkalan terpencil atau di objek otonom bawah tanah atau bawah air. Dengan stok hingga 5 mesin Stirling yang dapat diganti, masa pakai unit dapat ditingkatkan hingga 50 tahun. Tapi biayanya masih tinggi. Biaya uranium-235 untuk reaktor - 500 ribu $. Dan NASA menghabiskan dana untuk pengembangan dan pembuatan pabrik percontohan KiloPower $ 20 juta.

Oleh karena itu, penggunaan instalasi semacam itu di Bumi akan dikaitkan dengan objek yang sangat penting. Untuk individu, ini terlalu mahal dan, karena ancaman penyalahgunaan, mereka tidak mungkin diproduksi secara online. Atau teknologi masa depan yang jauh ini.

Artikel sebelumnya:

Generator termoelektrik radioisotop. Mengapa mereka tidak akan pernah tersedia untuk penggunaan pribadi

Pembangkit listrik tenaga nuklir kompak untuk suplai tenaga desa

***

Langganan ke saluran, tambahkan ke bookmark browser Anda (Ctrl + D). Ada banyak informasi menarik di depan.