Hər evdə miniatür nüvə reaktoru realdır! (video). Atom konstruktoru: masadakı reaktor Ən kiçik nüvə reaktoru
Bina özünü elektrik, istilik, isti su və eyni zamanda artıq enerjinin bir hissəsini tərəfə satır?
Əlbəttə! Əgər köhnə atomu xatırlasaq və evimizi miniatür nüvə reaktoru ilə təchiz etsək. Bəs ekologiya və təhlükəsizlik? Məlum olur ki, bu problemləri istifadə etməklə həll etmək olar müasir texnologiyalar. Konsepsiyanın həyata keçirilməsi ilə məşğul olan ABŞ-ın Energetika Nazirliyinin ekspertləri məhz belə düşünürlər. "möhürlənmiş" reaktor.
Belə bir cihazın yaradılması ideyası təxminən on il əvvəl inkişaf etməkdə olan ölkələrin səmərəli enerji təchizatı resepti kimi yaranıb. Onun əsas elementi Lourens Livermor Milli Laboratoriyasında hazırlanmış Kiçik Mühürlü Daşınan Avtonom Reaktordur (SSTAR). Lawrence (Kaliforniya).
Bu məhsulun xüsusi bir xüsusiyyəti radioaktiv maddənin çıxarılmasının tam qeyri-mümkün olmasıdır (onun sızma ehtimalını nəzərə almasaq). Bu, qondarma dövlətlərə cihazların tədarükü üçün əsas şərt olmalı idi. "üçüncü" dünya, onun məzmunundan nüvə silahı yaratmaq üçün istifadə etmək şirnikliyini aradan qaldırmaq üçün. Tam möhürlənmiş qutu, onu açmaq cəhdi zamanı etibarlı siqnalizasiya sistemi ilə təchiz olunub və içərisində butulkadakı cin kimi möhürlənmiş buxar generatoru olan bir reaktor var.
Qlobal enerji bazarında ziddiyyətlər dərinləşdikcə, bazar avtonom enerji təchizatı sistemlərinə tələbi daha çox diktə edir. Hüquqi nöqteyi-nəzərdən kiçik ölçülü reaktorların geniş yayılması inkişaf etmiş ölkələr inkişaf etməkdə olan ölkələrə təchizatından daha az çətinliklər vəd edir. Nəticədə, mikro-nüvə elektrik stansiyası xəyalı getdikcə "əbədi" yanacaqdan istifadə edərək nöqtə enerjisi generatoru yaratmaq fikrinə çevrilir.
Mövcud SSTAR texnologiyaları enerji doldurmağa imkan vermir əsas, və gözlənilən davamlı əməliyyat müddəti 30 ildir. Bu müddətdən sonra bütün blokun sadəcə yenisi ilə əvəz edilməsi təklif olunur. Qeyd edək ki, 100 meqavat gücündə reaktor hündürlüyü 15 metr və diametri 3 metr olan “şüşə”yə sığır.
Bir elektrik stansiyası üçün çox təvazökar olan bu göstəricilər hələ də əhəmiyyətli görünür haqqında danışırıq ayrı-ayrı obyektlərin enerji təchizatı haqqında. Lakin yaradıcı inkişaf Layihə gücün adekvat azalması ilə çəki və ölçü xüsusiyyətlərinin əhəmiyyətli dərəcədə azalmasının mümkünlüyünü göstərdi.
Gələcəkdə konstruktorlar enerji blokunun miniatürləşdirilməsi və idarəetmə sistemlərinin təkmilləşdirilməsi üzrə işləri davam etdirmək niyyətindədirlər. Daha bir mühüm istiqamət“nüvə planşetinin” ömrünü 40-50 ilə qədər uzatmaqdan ibarətdir ki, bunun üçün onun daxilində əlavə qoruyucu sistemlərin quraşdırılması nəzərdə tutulur.
Deməli, ola bilsin ki, yaxın gələcəkdə demək olar ki, əbədi enerji mənbəyini birbaşa hər evin zirzəmisində quraşdırmaq mümkün olsun.
1. Sərbəst porşenli Stirling mühərriki “atom buxarı” ilə qızdırılmaqla işləyir 2. İnduksiya generatoru közərmə lampasını gücləndirmək üçün təxminən 2 Vt elektrik verir 3. Xarakterik mavi parıltı atomlardan sökülən elektronların Çerenkov şüalanmasıdır. qamma şüaları. Böyük bir gecə işığı kimi xidmət edə bilər!
14 yaşdan yuxarı uşaqlar üçün gənc tədqiqatçı kiçik, lakin real olsa da müstəqil şəkildə toplaya biləcək. nüvə reaktoru, operativ və gecikmiş neytronların nə olduğunu öyrənin və nüvə zəncirvari reaksiyasının sürətlənmə və yavaşlama dinamikasına baxın. Bir qamma spektrometri ilə bir neçə sadə təcrübə müxtəlif parçalanma məhsullarının istehsalını başa düşməyə və indi dəbdə olan toriumdan yanacağın bərpası ilə təcrübə aparmağa imkan verəcəkdir (torium-232 sulfid parçası əlavə olunur). Daxil edilmiş "Kiçiklər üçün Nüvə Fizikasının Əsasları" kitabı yığılmış reaktorla 300-dən çox təcrübənin təsvirini ehtiva edir, buna görə də yaradıcılıq üçün böyük imkanlar var.
Tarixi prototip Atom Enerjisi Laboratoriyası dəsti (1951) məktəblilərə elm və texnologiyanın ən qabaqcıl sahələrinə qoşulmaq imkanı verdi. Elektroskop, Wilson kamerası və Geiger-Muller sayğacı bir çox maraqlı təcrübələr aparmağa imkan verdi. Ancaq təbii ki, Rusiyanın “Stolüstü Atom Elektrik Stansiyası” dəstindən işləyən reaktor yığmaq qədər maraqlı deyil!
1950-ci illərdə nüvə reaktorlarının meydana çıxması ilə bəşəriyyət qarşısında bütün enerji problemlərinin həlli üçün parlaq perspektivlər görünürdü. Enerji mühəndisləri atom elektrik stansiyalarını, gəmi istehsalçıları nüvə elektrik gəmilərini layihələndirdilər və hətta avtomobil dizaynerləri də bayrama qatılaraq “dinc atomdan” istifadə etməyə qərar verdilər. Cəmiyyətdə "nüvə bumu" yarandı və sənayedə ixtisaslı mütəxəssislər çatışmırdı. Yeni kadrların axını tələb olunurdu, təkcə universitet tələbələri arasında deyil, məktəblilər arasında da ciddi maarifləndirmə kampaniyası aparıldı. Məsələn, A.C. Gilbert şirkəti 1951-ci ildə bir neçə kiçik radioaktiv mənbə, lazımi alətlər və uran filizi nümunələrindən ibarət Atomic Energy Lab uşaq dəstini buraxdı. Qutuda deyildiyi kimi, bu “ən müasir elm dəsti” “gənc tədqiqatçılara 150-dən çox maraqlı elmi təcrübə keçirməyə” imkan verdi.
Kadrlar hər şeyə qərar verir
Son yarım əsrdə elm adamları bir neçə acı dərs aldılar və etibarlı və təhlükəsiz reaktorlar qurmağı öyrəndilər. Bu yaxınlarda Fukusima qəzasına görə sənaye hazırda tənəzzülə uğrasa da, tezliklə yenidən yüksəliş mərhələsinə keçəcək və atom elektrik stansiyaları təmiz, etibarlı və təhlükəsiz enerji istehsalının son dərəcə perspektivli yolu kimi görünməyə davam edəcək. Amma indi Rusiyada 1950-ci illərdə olduğu kimi kadr çatışmazlığı var. Məktəbliləri cəlb etmək və marağı artırmaq atom Enerjisi, Tədqiqat və İstehsalat Müəssisəsi (SPE) “Ekoatomconversion”, A.S. Gilbert Company 14 yaşdan yuxarı uşaqlar üçün təhsil dəstini buraxdı. Əlbətdə ki, elm bu yarım əsr ərzində hələ də dayanmayıb, buna görə də tarixi prototipindən fərqli olaraq, müasir dəst daha maraqlı nəticə əldə etməyə, yəni nüvə stansiyasının real modelini masaya yığmağa imkan verir. Təbii ki, aktivdir.
Beşikdən savad
“Şirkətimiz Obninskdən, nüvə enerjisinin demək olar ki, insanlara tanış və tanış olduğu şəhərdən gəlir. uşaq bağçası, izah edir "PM" elmi məsləhətçi AES "Ekoatomkonversiya" Andrey Vykhadanko. "Və hamı başa düşür ki, ondan qorxmağa qətiyyən ehtiyac yoxdur." Axı, yalnız naməlum təhlükə həqiqətən qorxudur. Məhz buna görə də biz məktəblilər üçün həm özlərini, həm də başqalarını ciddi riskə məruz qoymadan nüvə reaktorlarının iş prinsiplərini sınaqdan keçirməyə və öyrənməyə imkan verəcək bu dəsti buraxmaq qərarına gəldik. Bildiyiniz kimi, uşaqlıqda əldə edilən biliklər ən davamlıdır, ona görə də bu dəstin buraxılması ilə Çernobıl və ya AES-in təkrarlanma ehtimalını əhəmiyyətli dərəcədə azaltmağa ümid edirik.
Fukuşima gələcəkdə."
Plutonium tullantıları
Bir çox atom elektrik stansiyasının istismarı illərində tonlarla sözdə reaktor plutonium yığılmışdır. O, əsasən silah dərəcəli Pu-239-dan ibarətdir, tərkibində təxminən 20% digər izotopların, ilk növbədə Pu-240-ın qarışığı var. Bu, reaktor dərəcəli plutoniumu nüvə bombası yaratmaq üçün tamamilə yararsız edir. Çirklərin ayrılması çox çətin olur, çünki 239-cu və 240-cı izotoplar arasındakı kütlə fərqi cəmi 0,4% təşkil edir. Reaktor plutoniumunun əlavə edilməsi ilə nüvə yanacağının istehsalı texnoloji cəhətdən mürəkkəb və iqtisadi cəhətdən zərərsiz olduğu üçün bu material istifadədən kənarda qaldı. Ekoatomkonversiya Tədqiqat və İstehsalat Müəssisəsi tərəfindən hazırlanmış “Gənc Nüvə Alim Kiti”ndə istifadə olunan “tullantı” plutoniumdur.
Məlum olduğu kimi, parçalanma zəncirvari reaksiyasının başlaması üçün nüvə yanacağının müəyyən kritik kütləsi olmalıdır. Silah dərəcəli uran-235-dən hazırlanmış bir top üçün bu, 50 kq, plutonium-239-dan hazırlanmış bir top üçün - cəmi 10. Neytron reflektorundan hazırlanmış bir qabıq, məsələn, berilyum, kritik kütləni bir neçə dəfə azalda bilər. Moderatorun istifadəsi, istilik neytron reaktorlarında olduğu kimi, kritik kütləni on dəfədən çox, bir neçə kiloqram yüksək zənginləşdirilmiş U-235-ə qədər azaldacaq. Pu-239-un kritik kütləsi yüzlərlə qram olacaq və məhz bu ultra yığcam reaktor Ecoatomconversion-da hazırlanmış masaya uyğun gəlir.
Sinə içində nə var
Dəstin qablaşdırılması ağ-qara rəngdə təvazökarlıqla tərtib edilib və yalnız üç seqmentli tünd radioaktivlik nişanları ümumi fondan bir qədər fərqlənir. Andrey qutunun üzərində yazılmış “Tamamilə təhlükəsizdir!” sözlərini göstərərək “Həqiqətən heç bir təhlükə yoxdur” deyir. "Ancaq bunlar rəsmi orqanların tələbləridir." Qutu ağırdır, bu təəccüblü deyil: içərisində sirkonium qabığı olan altı plutonium çubuqdan ibarət yanacaq qurğusu (FA) olan möhürlənmiş qurğuşun daşıma konteyneri var. Bundan əlavə, komplektə kimyəvi bərkimiş istiliyədavamlı şüşədən hazırlanmış xarici reaktor qabı, şüşə pəncərəsi və möhürlənmiş dirəkləri olan korpus qapağı, nüvə korpusu daxildir. paslanmayan poladdan, reaktor üçün stend, bor karbidindən hazırlanmış idarəetmə çubuğu-absorber. Reaktorun elektrik hissəsi birləşdirici polimer boruları, kiçik közərmə lampası və naqilləri olan sərbəst porşenli Stirling mühərriki ilə təmsil olunur. Kitə həmçinin bir kiloqramlıq bor turşusu tozu, respiratorlu bir cüt qoruyucu kostyum və daxili helium neytron detektoru olan qamma-spektrometr daxildir.
Atom elektrik stansiyasının tikintisi
Atom elektrik stansiyasının işləyən modelini şəkillərdə müşayiət olunan təlimata əsasən yığmaq çox sadədir və yarım saatdan az vaxt aparır. Qəşəng bir qoruyucu kostyum geyindikdən sonra (yalnız montaj zamanı lazımdır), yanacaq qurğusu ilə möhürlənmiş qablaşdırmanı açırıq. Sonra biz reaktor qabının içərisinə montajı daxil edirik və onu əsas gövdə ilə örtürük. Nəhayət, üstünə möhürlənmiş tellərlə qapağı bağlayırıq. Absorber çubuğunu mərkəzi birinə tam daxil etməlisiniz və digər ikisindən hər hansı biri vasitəsilə aktiv zonanı distillə edilmiş su ilə bədəndəki xəttə doldurun. Doldurduqdan sonra Stirling mühərrikinin istilik dəyişdiricisindən keçən buxar və kondensat üçün borular təzyiq girişlərinə birləşdirilir. Atom elektrik stansiyasının özü artıq tamamlanıb və işə salınmağa hazırdır, qalan şey onu neytronları mükəmməl udmaq və gənc tədqiqatçını neytron şüalanmasından qoruyan bor turşusu məhlulu ilə doldurulmuş akvariumda xüsusi stenddə yerləşdirməkdir.
Üç, iki, bir - başla!
Akvariumun divarına yaxın neytron sensoru olan qamma spektrometrini gətiririk: neytronların sağlamlıq üçün təhlükə yaratmayan kiçik bir hissəsi hələ də çıxır. Neytron axını sürətlə artmağa başlayana qədər idarəetmə çubuğunu yavaş-yavaş qaldırın, bu, öz-özünə davam edən nüvə reaksiyasının başlanğıcını göstərir. Yalnız tələb olunan gücə çatana qədər gözləmək və reaksiya sürətinin sabitləşməsi üçün çubuğu işarələr boyunca 1 sm geri itələmək qalır. Qaynamağa başlayan kimi, nüvənin yuxarı hissəsində buxar təbəqəsi meydana çıxacaq (bədəndəki perforasiyalar bu təbəqənin plutonium çubuqlarını ifşa etməsinə mane olur və bu, onların həddindən artıq istiləşməsinə səbəb ola bilər). Buxar borudan yuxarı Stirlinq mühərrikinə gedir, burada kondensasiya olunur və çıxış borusundan aşağı reaktora axır. Mühərrikin iki ucu arasındakı temperatur fərqi (biri buxarla qızdırılır, digəri otaq havası ilə soyudulur) piston maqnitinin salınımlarına çevrilir və bu da öz növbəsində mühərriki əhatə edən sarğıda alternativ cərəyan yaradır, alovlanır. gənc tədqiqatçının əlində atom işığı və ümid edilir ki, tərtibatçılar, atom marağının ürəyindədir.
Redaksiyadan: Bu məqalə jurnalın aprel sayında dərc olunub və bir aprel zarafatıdır.
Son zamanlar avtonom enerji təchizatı konsepsiyası getdikcə daha çox inkişaf etdirilir. Onun yel dəyirmanları ilə bir ölkə evi olsun və günəş panelləri damda və ya sənaye tullantıları üzərində işləyən istilik qazanı olan ağac emalı zavodunda - yonqar, mahiyyət dəyişmir. Dünya tədricən belə qənaətə gəlir ki, istilik və elektrik enerjisinin mərkəzləşdirilmiş şəkildə verilməsindən imtina etməyin vaxtı çatıb. Mərkəzi isitmə artıq Avropada, fərdi evlərdə, mənzillərin göydələnlərində və praktiki olaraq tapılmır sənaye müəssisələri müstəqil olaraq qızdırılır. İstisnadır ayrı-ayrı şəhərlərşimal ölkələri - orada mərkəzləşdirilmiş istilik və böyük qazanxanalar iqlim şəraiti ilə əsaslandırılır.
Muxtar elektrik enerjisi sənayesinə gəlincə, hər şey buna doğru gedir - əhali aktiv şəkildə külək turbinləri və günəş panelləri alır. Müəssisələr istilik enerjisindən səmərəli istifadə yollarını axtarırlar texnoloji proseslər, öz istilik elektrik stansiyalarını tikir, həmçinin günəş panelləri və külək turbinləri alırlar. Xüsusilə “yaşıl” texnologiyalara diqqət yetirənlər hətta fabrik emalatxanalarının və anqarların damlarını günəş panelləri ilə örtməyi planlaşdırırlar.
Nəhayət, bu, yerli elektrik şəbəkələrindən lazımi enerji tutumunu almaqdan daha ucuz başa gəlir. Lakin, sonra Çernobıl qəzası, hər kəs birtəhər unudub ki, ən ekoloji cəhətdən təmiz, ucuz və əlçatan bir şəkildə istilik və elektrik enerjisi əldə etmək hələ də atomun enerjisi olaraq qalır. Əgər nüvə sənayesinin mövcud olduğu müddətdə nüvə reaktorları olan elektrik stansiyaları həmişə hektarlarla ərazini əhatə edən komplekslər, nəhəng borular və soyutma üçün göllərlə əlaqələndirilmişdirsə, onda bir sıra inkişaflar baş verdi. Son illərdə bu stereotipləri qırmaq məqsədi daşıyır.
Bir neçə şirkət dərhal bazara “ev” nüvə reaktorları ilə daxil olduqlarını elan etdilər. Qaraj qutusundan kiçik iki mərtəbəli binaya qədər ölçüləri olan miniatür stansiyalar 10 il ərzində yanacaq doldurmadan 10 ilə 100 MVt-a qədər enerji verməyə hazırdır. Reaktorlar tamamilə müstəqildir, təhlükəsizdir, texniki xidmət tələb etmir və xidmət müddətinin sonunda sadəcə olaraq daha 10 il doldurulur. Dəmir zavodu və ya kommersiya yay sakini üçün xəyal deyilmi? Gəlin onlardan yaxın illərdə satışı başlayacaq olanlara daha yaxından nəzər salaq.
Toshiba 4S (Super Təhlükəsiz, Kiçik və Sadə)
Reaktor batareya kimi dizayn edilmişdir. Ehtimal olunur ki, belə bir "batareya" 30 metr dərinlikdə şaxta basdırılacaq və onun üstündəki bina 22 metr olacaq. 16 11 metr. Gözəl bir kənd evindən çox deyil? Belə bir stansiyaya texniki qulluqçular lazımdır, lakin bu, hələ də on minlərlə ilə müqayisə olunmur kvadrat metr sahəsi və ənənəvi atom elektrik stansiyalarında yüzlərlə işçi. Kompleksin nominal gücü yanacaq doldurulmadan 30 il ərzində 10 meqavatdır.
Reaktor sürətli neytronlarla işləyir. Bənzər reaktor 1980-ci ildən bəri Beloyarsk AES-də quraşdırılıb və istismar olunur Sverdlovsk vilayəti Rusiya (reaktor BN-600). Əməliyyat prinsipi təsvir edilmişdir. Yapon qurğusunda ərimiş natrium soyuducu kimi istifadə olunur. Bu, reaktorun işləmə temperaturunu su ilə müqayisədə və normal təzyiqdə 200 dərəcə yüksəltməyə imkan verir. Bu keyfiyyətdə suyun istifadəsi sistemdəki təzyiqi yüzlərlə dəfə artırar.
Ən əsası, bu quraşdırma üçün 1 kVt/saat elektrik enerjisi istehsalının dəyərinin 5 ilə 13 sent arasında olması gözlənilir. Dəyişiklik milli vergiqoymanın xüsusiyyətləri, nüvə tullantılarının emalının müxtəlif xərcləri və zavodun özünün istismardan çıxarılması xərcləri ilə əlaqədardır.
Toshiba-dan “batareyanın” ilk müştərisi ABŞ-ın Alyaska ştatının kiçik Qalena şəhəri kimi görünür. Hazırda danışıqlar gedir icazə verən sənədlər ABŞ dövlət qurumları ilə. Şirkətin ABŞ-dakı partnyoru məşhur Westinghouse şirkətidir ki, o, ilk dəfə olaraq Ukrayna AES-ə Rusiya TVEL-lərinə alternativ yanacaq komplektlərini təqdim edir.
Hyperion Power Generation və Hyperion Reactor
Bu amerikalı uşaqlar miniatür nüvə reaktorlarının ticarət bazarına ilk girənlər kimi görünür. Şirkət 70-25 meqavat gücündə qurğular təklif edir və hər bir vahidinin dəyəri təxminən 25-30 milyon dollardır. Hyperion nüvə qurğuları həm elektrik enerjisi istehsalı, həm də istilik üçün istifadə edilə bilər. 2010-cu ilin əvvəlinə müxtəlif tutumlu stansiyalar üçün həm fiziki şəxslərdən, həm də şirkətlərdən 100-dən çox sifariş artıq qəbul edilib. dövlət şirkətləri. Hətta hazır modulların istehsalını ABŞ-dan kənara çıxarmaq, Asiya və Qərbi Avropada fabriklər tikmək planları var.
Reaktor atom elektrik stansiyalarının əksər müasir reaktorları ilə eyni prinsiplə işləyir. Oxuyun. Əməliyyat prinsipi baxımından ən yaxın olanlar, Layihə 705 Lira (NATO - “Alfa”) nüvə sualtı qayıqlarında istifadə edilən ən çox yayılmış Rusiya VVER tipli reaktorları və elektrik stansiyalarıdır. Amerika reaktoru, yeri gəlmişkən, bu nüvə sualtı qayıqlarında quraşdırılmış reaktorların quruda yerləşən versiyasıdır - ən sürətli sualtı qayıqlaröz dövrünün.
İstifadə olunan yanacaq VVER reaktorları üçün ənənəvi olan keramika uran oksidi ilə müqayisədə daha yüksək istilik keçiriciliyinə malik olan uran nitrididir. Bu, su-su qurğularından 250-300 dərəcə yüksək temperaturda işləməyə imkan verir və iş səmərəliliyini artırır. buxar turbinləri elektrik generatorları. Burada hər şey sadədir - reaktorun temperaturu nə qədər yüksəkdirsə, buxarın temperaturu bir o qədər yüksəkdir və nəticədə buxar turbininin səmərəliliyi bir o qədər yüksəkdir.
Sovet nüvə sualtı qayıqlarında olduğu kimi qurğuşun-vismut əriməsi soyuducu "maye" kimi istifadə olunur. Ərinmə üç istilik mübadiləsi dövrəsindən keçir və temperaturu 500 dərəcə Selsidən 480-ə endirir. Turbin üçün işçi maye ya su buxarı, ya da çox qızdırılmış karbon qazı ola bilər.
Yanacaq və soyutma sistemi olan qurğunun çəkisi cəmi 20 tondur və yanacaq doldurmadan 70 meqavat nominal gücdə 10 il istismar üçün nəzərdə tutulub. Miniatür ölçülər həqiqətən təsir edicidir - reaktorun hündürlüyü cəmi 2,5 metr və eni 1,5 metrdir! Bütün sistem yük maşını ilə və ya daşına bilər dəmir yolu ilə, güc-hərəkətlilik nisbətinə görə mütləq kommersiya dünya rekordçusudur.
Sahəyə çatdıqdan sonra reaktoru olan "barel" sadəcə basdırılır. Ona giriş və ya hər hansı texniki xidmət ümumiyyətlə gözlənilmir. sonra zəmanət müddəti montaj qazılır və doldurmaq üçün istehsalçının zavoduna göndərilir. Qurğuşun-vismut soyutma xüsusiyyətləri böyük təhlükəsizlik üstünlüyü təmin edir - həddindən artıq istiləşmə və partlayış mümkün deyil (temperatur ilə təzyiq artmır). Həmçinin, soyuduqda, ərinti bərkiyir və reaktor özü mexaniki stressdən qorxmayan qalın bir qurğuşun təbəqəsi ilə izolyasiya edilmiş dəmir boşluğa çevrilir. Yeri gəlmişkən, nüvə sualtı qayıqlarında qurğuşun-vismut qurğularının sonrakı istifadəsindən imtina edilməsinə səbəb aşağı gücdə işləməyin (soyuducu ərintinin bərkiməsi və avtomatik bağlanması səbəbindən) mümkünsüzlüyü idi. Eyni səbəbdən, bunlar bütün ölkələrin nüvə sualtı qayıqlarında quraşdırılmış ən təhlükəsiz reaktorlardır.
Əvvəlcə miniatür atom elektrik stansiyaları Hyperion Power Generation tərəfindən dağ-mədən sənayesinin ehtiyacları üçün, yəni neft şistinin sintetik neftə emalı üçün hazırlanmışdır. Bugünkü texnologiyalardan istifadə etməklə emal üçün mövcud olan şistdəki sintetik neftin təxmini ehtiyatları 2,8-3,3 trilyon barel səviyyəsində qiymətləndirilir. Müqayisə üçün qeyd edək ki, quyulardakı “maye” neft ehtiyatları cəmi 1,2 trilyon barel həcmində qiymətləndirilir. Bununla belə, şistin neftə çevrilməsi prosesi onun qızdırılmasını və sonra buxarların tutulmasını tələb edir ki, bu da neftə və əlavə məhsullara çevrilir. Aydındır ki, istilik üçün haradasa enerji almaq lazımdır. Bu səbəbdən şistdən neft hasilatı OPEK ölkələrindən idxalla müqayisədə iqtisadi cəhətdən mümkünsüz hesab edilir. Beləliklə, şirkət öz məhsulunun gələcəyini görür müxtəlif sahələr tətbiqlər.
Məsələn, hərbi bazaların və aerodromların ehtiyacları üçün mobil elektrik stansiyası kimi. Burada da maraqlı perspektivlər var. Beləliklə, səyyar döyüş zamanı, qoşunlar müəyyən bölgələrdə güclü nöqtələr adlandırılan yerlərdə fəaliyyət göstərdikdə, bu stansiyalar “baza” infrastrukturunu gücləndirə bilərdi. Kompüter strategiyalarında olduğu kimi. Yeganə fərq odur ki, bölgədəki tapşırıq tamamlandıqdan sonra elektrik stansiyası yüklənir nəqliyyat vasitəsi(təyyarə, yük helikopteri, yük maşınları, qatar, gəmi) və yeni yerə aparıldı.
Digər hərbi tətbiq daimi hərbi bazaların və aerodromların stasionar enerji təchizatıdır. Hava hücumu və ya raket hücumu halında, yeraltı bazası olan bir baza nüvə stansiyası texniki personal tələb etməyən , döyüş effektivliyini qorumaq ehtimalı daha yüksəkdir. Eyni şəkildə, sosial infrastruktur obyektlərinin qruplarını - şəhərlərin su təchizatı sistemlərini, inzibati obyektləri, xəstəxanaları enerji ilə təchiz etmək mümkündür.
Yaxşı, sənaye və mülki tətbiqlər - kiçik şəhərlər və qəsəbələr, ayrı-ayrı müəssisələr və ya onların qrupları üçün enerji təchizatı sistemləri, istilik sistemləri. Axı, bu qurğular ilk növbədə istilik enerjisi yaradır və planetin soyuq bölgələrində nüvəni təşkil edə bilər. mərkəzləşdirilmiş sistemlər isitmə. Şirkət həmçinin inkişaf etməkdə olan ölkələrin duzsuzlaşdırma qurğularında belə mobil elektrik stansiyalarının istifadəsini perspektivli hesab edir.
SSTAR (kiçik, möhürlənmiş, daşına bilən, avtonom reaktor)
Kiçik, möhürlənmiş, mobil avtonom reaktor ABŞ-ın Lourens Livermor Milli Laboratoriyasında hazırlanmış layihədir. İş prinsipi Hyperion-a bənzəyir, yanacaq kimi yalnız Uran-235-dən istifadə edir. 10 ilə 100 meqavat gücündə 30 il saxlama müddəti olmalıdır.
Ölçülərin hündürlüyü 15 metr, eni isə 3 metr, reaktorun çəkisi 200 ton olmalıdır. Bu quraşdırma ilkin olaraq lizinq sxemi altında inkişaf etməmiş ölkələrdə istifadə üçün nəzərdə tutulmuşdur. Beləliklə, strukturu sökmək və ondan qiymətli bir şey çıxarmaq mümkün olmadığına artan diqqət yetirilir. Dəyərli olan uran-238 və silah dərəcəli plutoniumdur ki, müddəti bitən kimi istehsal olunur.
İcarə müqaviləsinin sonunda alıcıdan vahidi ABŞ-a qaytarmaq tələb olunacaq. Bunların başqalarının pulu üçün silah dərəcəli plutonium istehsalı üçün mobil fabriklər olduğunu düşünən tək mənmi? 🙂 Ancaq Amerika dövləti burada daha da irəliləməyib tədqiqat işi Hələ bir prototip belə yoxdur.
Xülasə etmək üçün qeyd etmək lazımdır ki, indiyə qədər ən real inkişaf Hyperion-dandır və ilk tədarüklər 2014-cü ilə planlaşdırılıb. Düşünürəm ki, biz “cib” atom elektrik stansiyalarının daha da irəliləyişini gözləmək olar, xüsusən ona görə ki, digər müəssisələr, o cümlədən “Mitsubishi Heavy Industries” kimi nəhənglər də analoji stansiyaların yaradılması üzrə analoji iş aparırlar. Ümumiyyətlə, miniatür nüvə reaktoru hər cür gelgit bulanıqlığına və digər inanılmaz "yaşıl" texnologiyalara layiqli cavabdır. Deyəsən, tezliklə hərbi texnologiyanın yenidən mülki istifadəyə keçdiyini görə bilərik.
Təəssüf ki, məişət ehtiyacları üçün mikroatom reaktoru yaratmaq mümkün deyil və bunun səbəbi budur. İş nüvə reaktoru Uran-235 (²³⁵U) nüvələrinin termal neytron tərəfindən parçalanmasının zəncirvari reaksiyasına əsaslanır: n + ²³⁵U → ¹⁴¹Ba + ⁹²Kr + γ (202,5 MeV) + 3n. Parçalanma zəncirvari reaksiya şəkli aşağıda göstərilmişdir
Şəkildə. nüvəyə daxil olan neytronun (²³⁵U) onu necə həyəcanlandırdığını və nüvənin iki fraqmentə (¹⁴¹Ba, ⁹²Kr), enerjisi 202,5 MeV və 3 sərbəst neytron (orta hesabla) olan γ-kvanta bölündüyünü görmək olar. qarşısına çıxan növbəti 3 uran nüvəsini parçalaya bilər. Beləliklə, hər bir parçalanma hadisəsi zamanı təxminən 200 MeV enerji və ya ~3 × 10⁻¹¹ J sərbəst buraxılır ki, bu da ~80 TerraJ/kq-a uyğundur və ya eyni miqdarda yanan kömürdə buraxılacaqdan 2,5 milyon dəfə çoxdur. Lakin Mörfinin bizə tapşırdığı kimi: “pis bir şey olarsa, bu baş verəcək” və parçalanma nəticəsində yaranan neytronların bir hissəsi zəncirvari reaksiyada itir. Neytronlar aktiv həcmdən qaça (sıçraya) və ya çirklər (məsələn, Kripton) tərəfindən udula bilər. Neytron çoxaldıcı mühitin (nüvə reaktorunun nüvəsi) bütün həcmində sonrakı nəslin neytronlarının sayının əvvəlki nəsildəki neytronların sayına nisbətinə neytronların çoxalma əmsalı, k deyilir. k<1 цепная реакция затухает, т.к. число поглощенных нейтронов больше числа вновь образовавшихся. При k>1, partlayış demək olar ki, dərhal baş verir.k 1-ə bərabər olduqda, idarə olunan stasionar zəncirvari reaksiya baş verir. Neytronların çoxalma əmsalı (k) nüvə yanacağının kütləsinə və saflığına (²³⁵U) ən həssasdır. Nüvə fizikasında öz-özünə davam edən parçalanma zəncirvari reaksiyasına başlamaq üçün lazım olan parçalanan materialın minimum kütləsi (k≥1) kritik kütlə adlanır. Uran-235 üçün 50 kq-a bərabərdir. Bu, əlbəttə ki, mikro ölçülü deyil, amma çox da deyil. Nüvə partlayışının qarşısını almaq və zəncirvari reaksiyaya (vurma əmsalı) nəzarət etmək imkanı yaratmaq üçün reaktorda yanacağın kütləsi artırılmalı və müvafiq olaraq neytron absorberləri (moderatorlar) işə salınmalıdır. Zəncirvari reaksiyaya, soyutma sisteminə və əlavə strukturlara davamlı nəzarət məqsədi ilə reaktorun mühəndis-texniki avadanlığı məhz belədir. radiasiya təhlükəsizliyi personal və böyük həcm tələb edir.
Siz həmçinin Kaliforniya-232-dən kritik kütləsi təxminən 2,7 kq olan yanacaq kimi istifadə edə bilərsiniz. Həddində, ehtimal ki, reaktoru bir neçə metr diametrli bir topun ölçüsünə gətirmək olduqca mümkündür. Çox güman ki, nüvə sualtı qayıqlarında belə edilir. Düşünürəm ki, bu cür reaktorlara yaxınlaşmaq çox təhlükəlidir ☠ qaçılmaz neytron fonuna görə, lakin bu barədə daha ətraflı məlumat üçün döyüşçülərdən soruşmalısınız.
Kaliforniya çox bahalı olduğuna görə nüvə yanacağı kimi uyğun deyil. Kaliforniya-252-nin 1 qramı təxminən 27 milyon dollara başa gəlir. Yalnız uran nüvə yanacağı kimi geniş istifadə olunur. Torium və plutonium əsaslı yanacaq elementləri hələ geniş istifadə olunmur, lakin fəal şəkildə inkişaf etdirilir.
Sualtı reaktorların nisbətən yüksək yığcamlığı dizayn fərqi (adətən təzyiqli su reaktorları, VVER/PWR), onlar üçün müxtəlif tələblər (müxtəlif təhlükəsizlik və fövqəladə söndürmə tələbləri; reaktorlardan fərqli olaraq bortda adətən çoxlu elektrik enerjisi tələb olunmur) ilə təmin edilir. yalnız elektrik enerjisi üçün yaradılmış quru elektrik stansiyalarının) və müxtəlif dərəcələrdə yanacaq zənginləşdirməsindən (uran-238 konsentrasiyasına nisbətən uran-235 konsentrasiyası) istifadə. Tipik olaraq, dəniz reaktorları üçün yanacaq daha yüksək zənginləşdirmə dərəcəsi ilə urandan istifadə edir (Amerika qayıqları üçün 20% -dən 96% -ə qədər). Həmçinin, keramika (uran dioksidi) şəklində yanacağın istifadəsinin geniş yayıldığı quru elektrik stansiyalarından fərqli olaraq, dəniz reaktorları ən çox yanacaq kimi uranın sirkonium və digər metallarla ərintilərindən istifadə edirlər.
Yaradan qurğular elektrik nüvə parçalanma enerjisindən istifadə nəticəsində yaxşı öyrənilmiş (1913-cü ildən) və uzun müddət istehsalda mənimsənilmişdir. Onlar əsasən nisbi kompaktlıq və yüksək muxtariyyət tələb olunan yerlərdə - kosmosun tədqiqində, sualtı nəqliyyat vasitələrində, pilotsuz və pilotsuz texnologiyalarda istifadə olunur. Onların məişət şəraitində istifadə perspektivləri olduqca təvazökardır; radiasiya təhlükəsinə əlavə olaraq, nüvə yanacağının əksər növləri yüksək zəhərlidir və prinsipcə, onlarla təmasda olduqda olduqca təhlükəlidir. mühit. İngilis dilli ədəbiyyatda bu cihazların atom batareyaları adlanmasına və onları reaktor adlandırmaq adət olmasa da, onları belə hesab etmək olar, çünki onlarda çürümə reaksiyası baş verir. Arzu edilərsə, bu cür cihazlar daxili ehtiyaclar üçün uyğunlaşdırıla bilər; bu, məsələn, Antarktidadakı şərtlər üçün uyğun ola bilər.
Radioizotop termoelektrik generatorları uzun müddətdir mövcuddur və sizin istəyinizi tam təmin edir - onlar yığcam və kifayət qədər güclüdür. Seebeck effektinə görə işləyirlər və hərəkət edən hissələri yoxdur. Bu, sağlam düşüncəyə, təhlükəsizlik tədbirlərinə və cinayət məcəlləsinə zidd olmasaydı, belə bir generator ölkədə bir qarajın altında bir yerə basdırıla bilər və hətta ondan bir neçə lampa və bir noutbuk enerji verə bilər. Yüz-iki vatt elektrik enerjisi naminə nəslin, qonşuların sağlamlığını, belə demək mümkünsə, qurban vermək. Ümumilikdə Rusiya və SSRİ-də 1000-dən çox belə generator istehsal edilmişdir.
Digər iştirakçıların artıq cavab verdiyi kimi, elektrik enerjisi istehsal etmək üçün buxar turbinlərindən istifadə edərək "klassik" nüvə reaktorlarının miniatürləşdirilməsi perspektivləri fizika qanunları ilə çox məhduddur və əsas məhdudiyyətlər reaktorun ölçüsü ilə deyil, həm də digər avadanlıqların ölçüsü: qazanlar, boru kəmərləri, turbinlər, soyutma qüllələri. Çox güman ki, "məişət" modelləri olmayacaq. Buna baxmayaraq, kifayət qədər yığcam qurğular hazırda fəal şəkildə inkişaf etdirilir, məsələn, 50 MVt gücündə perspektivli NuScale reaktoru yalnız 76 ilə 15 düym ölçülərə malikdir, yəni. təxminən iki metr 40 santimetr.
Nüvə birləşmə enerjisi ilə hər şey daha mürəkkəb və birmənalı deyil. Bir tərəfdən, yalnız uzunmüddətli perspektivdən danışmaq olar. İndiyə qədər hətta böyük nüvə füzyon reaktorları da enerji vermir və onların praktiki miniatürləşdirilməsindən söhbət gedə bilməz. Buna baxmayaraq, bir sıra ciddi və hətta daha ciddi təşkilatlar birləşmə reaksiyasına əsaslanan yığcam enerji mənbələri hazırlayır. Əgər Lockheed Martin-də “kompakt” sözü “furqonun ölçüsü” deməkdirsə, o zaman, məsələn, 2009-cu maliyyə ilində ayrılmış Amerika DARPA agentliyinə münasibətdə.
