Minikärnreaktor med en 10 kW generator. Installation för strömförsörjning av baser på Mars och framtidens hem

Tidigare artiklar om radioisotopkärnanläggningar har genererat intresse. Jag kommer att ange länkar till dem i slutet av artikeln. Och sedan Det finns många utvecklingar inom detta område, så jag föreslår att jag tittar på en annan lovande installation: ett RTG-projekt från USA kallat KiloPower.

Detta är ett NASA-projekt för strömförsörjning av interplanetära rymdfarkoster, rovers och i framtiden baser på Mars och månen. Generatorkraft - från 1 till 10 kW i elektrisk kraft (beroende på kärnans kraft och antalet arbetscylindrar i Stirling-motorn).

Sådana indikatorer KiloPower är möjliga på grund av användning av inte termoelektriska omvandlare som "värmerelektricitet" arbetar på grund av temperaturskillnaden, men på grund av användningen av Stirling-motorn. Detta gjorde det möjligt att öka effektiviteten för att omvandla värme till el. upp till 25-30%. Installationen har också en värmeeffekt. Hon 4 gånger högre än elektriska. I teorin kan du använda den för andra behov. Och efter felsökning av tekniken kan effektiviteten bli ännu högre (till exempel med ytterligare installation av Peltier-element på radiatorerna).

Den kompakta kärnreaktorn genererar värme. Är en cylinder från legering: 7% molybden, och resten är uran-235. Inuti finns en kanal med en borkarbidstav. Det är en kedjereaktionsneutronabsorberare. Så länge han är inne finns det ingen reaktion. När reaktorn startar lämnar den arbetsområdet och den börjar värmas upp. Men inte för kritiska temperaturer - det finns ingen explosionsrisk på grund av den beräknade koncentrationen av uran i legeringen.

För att reflektera neutroner och minska uranmassan är reaktorn omgiven av berylliumoxid. Den innehåller värmerör med natrium. Kylvätskerör värmer kolvarna i en Stirling-motor. Generatorspolar är installerade runt kolvarna. Det finns en magnet inuti kolven. De där. generationen kommer från magnetens rörelse fram och tillbaka i spolen. Åtta kolvar. Varje producerar 125 watt elektricitet.

• Hur en enkel Stirling-motor fungerar - artikel här

Plutonium-238 användes inte i reaktorn på grund av dess höga kostnad. Det är 100 gånger dyrare än uran-235 (35 kg - 500 tusen dollar). Uranlegerad reaktorcylinderstorlek: diameter från 11 till 15 cm och längd från 25 till 30 cm. Vikt 28-35 kg. Allt beror på den mottagna kraften. Plus ett berylliumskal. För rymdfarkoster är vikten på KiloPower RTG 300 kg.

Schema och testning av KiloPower-reaktorn genom att värma rören med värmeelement 2016 Senare, 2018. installationen testades i Nevadaöknen på testplatsen. Hon arbetade i 20 timmar med full kraft. Även avsiktliga haverier ledde inte till kritisk överhettning av reaktorn.

För rymdfarkoster installeras strålningsskydd endast mot motorn och elektroniken. Men för installationer på Mars krävs ett allomfattande skydd av reaktorn. På Mars kommer dessa RTG: er att se ut enligt NASA-specialister:

Paraplyet är en kylare för kylning av kalla områden på cylindrarna i en Stirling-motor. Arbetstiden är 10 år. Detta är själva Stirling-motorns livslängd, inte reaktorn. Under denna tid kommer reaktorn att utvecklas 0,1% av sin aktiva massa. Halveringstiden för uran-235 är 710 miljoner år.

De där. det är lämpligt att göra Stirling-motorn utbytbar. Byte efter mekanisk tillförlitlighet eller fel.

Tre segment av strålskydd kan ses ovanför reaktorn. När det används nära biologiska föremål bör skyddet vara allround. Detta ökar ibland installationens massa. I inaktivt tillstånd är reaktorn praktiskt taget inte radioaktiv - bakgrunden är mindre 1 Curie. Reaktionen börjar efter att stången har förlängts såsom beskrivits ovan. Därför kommer misslyckade missiler inte att förorena havet eller landet.

Reaktorvideo KiloPower:

Kan denna teknik och reaktor användas för jordiska behov? I teorin, ja. Till exempel i Arktis, i bergen vid avlägsna baser eller i underjordiska eller undervattens autonoma föremål. Med upp till 5 utbytbara Stirling-motorer i lager kan enhetens livslängd förlängas till 50 år. Men kostnaden är fortfarande hög. Kostnaden för uran-235 för reaktorn - 500 tusen $. Och NASA spenderade på utveckling och skapande av en pilotanläggning KiloPower 20 miljoner dollar.

Därför kommer användningen av sådana installationer på jorden att vara förknippad med särskilt viktiga föremål. För individer är detta för dyrt, och på grund av hotet om missbruk kommer det sannolikt aldrig att produceras online. Eller den här framtiden.

Tidigare artiklar:

Termoelektriska generatorer för radioisotop. Varför kommer de aldrig att vara tillgängliga för privat bruk

Kompakta kärnkraftverk för kraftförsörjning av byar

***

Prenumerera till kanalen, lägg till den i dina webbläsares bokmärken (Ctrl + D). Det finns mycket intressant information framöver.