Mini reattore nucleare con generatore da 10 kW. Installazione per l'alimentazione delle basi su Marte e delle case del futuro

I precedenti articoli sugli impianti nucleari di radioisotopi hanno suscitato interesse. Indicherò i link ad essi alla fine dell'articolo. E da allora Ci sono molti sviluppi in questo settore, quindi propongo di guardare un'altra installazione promettente: il progetto RTG dagli Stati Uniti chiamato KiloPower.

Questo è un progetto della NASA per l'alimentazione di veicoli spaziali interplanetari, rover e, in futuro, basi su Marte e sulla Luna. Potenza del generatore - da 1 a 10 kW in potenza elettrica (a seconda della potenza del nucleo e del numero di cilindri di lavoro del motore Stirling).

Tali indicatori KiloPower sono possibili per l'utilizzo di convertitori non termoelettrici "calore-elettricità" funzionanti per la differenza di temperatura, ma per l'utilizzo del motore Stirling. Ciò ha permesso di aumentare l'efficienza della conversione del calore in elettricità. fino al 25-30%. L'impianto ha anche una potenza termica. Lei 4 volte superiore a quella elettrica. In teoria, puoi usarlo per altre esigenze. E dopo il debug della tecnologia, l'efficienza può essere ancora maggiore (ad esempio, con l'installazione aggiuntiva di elementi Peltier sui radiatori).

Il reattore nucleare compatto genera calore. È un cilindro dalla lega: 7% di molibdeno e il resto è uranio-235. All'interno c'è un canale con una bacchetta di carburo di boro. È un assorbitore di neutroni a reazione a catena. Finché è dentro, non c'è reazione. Quando il reattore si avvia, lascia l'area di lavoro e inizia a riscaldarsi. Ma non a temperature critiche: non vi è alcun rischio di esplosione a causa della concentrazione calcolata di uranio nella lega.

Per riflettere i neutroni e ridurre la massa di uranio, il reattore è circondato da ossido di berillio. Contiene tubi di calore con sodio. I tubi del refrigerante riscaldano i pistoni di un motore Stirling. Le bobine del generatore sono installate attorno ai pistoni. C'è un magnete all'interno del pistone. Quelli. generazione proviene dal moto alternativo del magnete nella bobina. Otto pistoni. Ciascuno produce 125 watt elettricità.

• Come funziona un semplice motore Stirling - articolo Qui

Il plutonio-238 non è stato utilizzato nel reattore a causa del suo costo elevato. È 100 volte più costoso dell'uranio-235 (35 kg - $ 500 mila). Dimensioni del cilindro del reattore in lega di uranio: diametro da 11 a 15 cm e lunghezza da 25 a 30 cm. Peso 28-35 kg. Tutto dipende dalla potenza ricevuta. Più un guscio di berillio. Per i veicoli spaziali, il peso del KiloPower RTG è 300 kg.

Schema e collaudo del reattore KiloPower mediante riscaldamento dei tubi con elementi riscaldanti nel 2016 Successivamente, nel 2018. l'installazione è stata testata nel deserto del Nevada presso il sito di test. Ha lavorato per 20 ore a piena potenza. Anche guasti intenzionali non hanno portato a un surriscaldamento critico del reattore.

Per i veicoli spaziali, la protezione dalle radiazioni è installata solo nella direzione del motore e dell'elettronica. Ma per le installazioni su Marte, è necessaria una protezione completa del reattore. Su Marte, questi RTG avranno questo aspetto secondo gli specialisti della NASA:

L'ombrello è un radiatore per raffreddare le zone fredde sui cilindri di un motore Stirling. La durata del lavoro è di 10 anni. Questa è la vita del motore Stirling stesso, non del reattore. Durante questo periodo, il reattore svilupperà lo 0,1% della sua massa attiva. L'emivita dell'uranio-235 è 710 milioni anni.

Quelli. si consiglia di rendere sostituibile il motore Stirling. Sostituzione dopo affidabilità meccanica o guasto.

Tre segmenti di protezione dalle radiazioni possono essere visti sopra il reattore. Se utilizzato vicino a oggetti biologici, la protezione dovrebbe essere a tutto tondo. Ciò a volte aumenta la massa dell'installazione. In uno stato inattivo, il reattore non è praticamente radioattivo: lo sfondo è inferiore 1 Curie. La reazione inizia dopo che l'asta è stata estesa come descritto sopra. Pertanto, i lanci di missili infruttuosi non inquineranno l'oceano o la terra.

Video del reattore KiloPower:

Questa tecnologia e questo reattore possono essere utilizzati per i bisogni terreni? In teoria sì. Ad esempio, nell'Artico, in montagna in basi remote o in oggetti autonomi sotterranei o sottomarini. Con un massimo di 5 motori Stirling sostituibili in stock, la durata utile dell'unità può essere aumentata a 50 anni. Ma il suo costo è ancora alto. Il costo dell'uranio-235 per il reattore - 500 mila $. E la NASA ha speso per lo sviluppo e la creazione di un impianto pilota KiloPower $ 20 milioni.

Pertanto, l'uso di tali installazioni sulla Terra sarà associato a oggetti particolarmente importanti. Per gli individui, questo è troppo costoso e, a causa della minaccia di un uso improprio, è improbabile che vengano mai prodotti in linea. O questa tecnologia del lontano futuro.

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