כור מיני גרעיני עם גנרטור של 10 קילוואט. התקנה לאספקת החשמל של בתי העתיד?

מאמרים קודמים על מתקנים גרעיניים רדיואיזוטופיים עוררו עניין. אציין קישורים אליהם בסוף המאמר. ומאז ישנן התפתחויות רבות בתחום זה, לכן אני מציע לבדוק מיצב מבטיח אחר: פרויקט RTG מארצות הברית שנקרא קילוגרם.

זהו פרויקט נאס"א לאספקת כוח של חלליות בין כוכבי לכת, רוברים ובעתיד בסיסים על מאדים וירח. כוח גנרטור - מ -1 עד 10 קילוואט בהספק חשמלי (תלוי בכוח הליבה ובמספר הצילינדרים העובדים של מנוע הסטירלינג).

אינדיקטורים כאלה קילוגרם אפשרי עקב השימוש בממירי תרמו-חשמל שאינם "חשמל-חום" הפועלים בגלל הפרש הטמפרטורה, אלא בגלל השימוש במנוע סטירלינג. זה התאפשר להגביר את היעילות של המרת חום לחשמל. עד 25-30%. להתקנה יש גם תפוקת חום. היא 4 פעמים גבוה יותר מאשר חשמל. בתיאוריה, אתה יכול להשתמש בו לצרכים אחרים. ולאחר ניפוי באגים בטכנולוגיה, היעילות יכולה להיות גבוהה עוד יותר (למשל, עם התקנה נוספת של אלמנטים של Peltier על הרדיאטורים).

הכור הגרעיני הקומפקטי מייצר חום. האם צילינדר מסגסוגת: 7% מוליבדן, והשאר אורניום -235.

בפנים יש תעלה עם מוט בורבון קרביד. זהו בולם נויטרונים בתגובת שרשרת. כל עוד הוא בפנים, אין תגובה. כאשר הכור מתניע, הוא עוזב את אזור העבודה והוא מתחיל להתחמם. אך לא לטמפרטורות קריטיות - אין סכנת פיצוץ בגלל ריכוז האורניום המחושב בסגסוגת.

כדי לשקף נויטרונים ולהפחית את מסת האורניום, הכור מוקף בתחמוצת בריליום. הוא מכיל צינורות חום עם נתרן. צינורות נוזל קירור מחממים את הבוכנות של מנוע סטירלינג. סביב הבוכנות מותקנים סלילי גנרטור. יש מגנט בתוך הבוכנה. הָהֵן. הדור בא מתנועת הדדיות של המגנט בסליל. שמונה בוכנות. כל אחד מהם מייצר 125 וואט חַשְׁמַל.

• איך עובד מנוע סטירלינג פשוט - מאמר כאן

פלוטוניום -238 לא שימש בכור בגלל עלותו הגבוהה. זה יקר פי 100 מאורניום -235 (35 ק"ג - 500 אלף דולר). גודלו של גליל הכור מסגסוגת אורניום: קוטר בין 11 ל -15 ס"מ ואורכו בין 25 ל -30 ס"מ. משקל 28-35 ק"ג. הכל תלוי בכוח המתקבל. בנוסף קליפת בריליום. עבור חלליות משקל ה- KiloPower RTG הוא 300 ק"ג.

תכנית ובדיקת כור KiloPower על ידי צינורות חימום עם גופי חימום בשנת 2016 מאוחר יותר, בשנת 2018. ההתקנה נבדקה במדבר נבאדה באתר הבדיקה. היא עבדה 20 שעות במלוא העוצמה. אפילו תקלות מכוונות לא הובילו להתחממות יתר של הכור באופן קריטי.

עבור חלליות, הגנת קרינה מותקנת רק בכיוון המנוע והאלקטרוניקה. אך להתקנות במאדים יש צורך בהגנה על הכור מסביב. במאדים, RTG אלה ייראו כך על פי מומחי נאס"א:

המטריה היא רדיאטור לקירור אזורים קרים בצילינדרים של מנוע סטירלינג. תקופת העבודה היא 10 שנים. אלה חייו של מנוע הסטירלינג עצמו, ולא הכור. במהלך תקופה זו, הכור יפתח 0.1% מהמסה הפעילה שלו. מחצית החיים של אורניום -235 היא 710 מיליון שנים.

הָהֵן. מומלץ להפוך את מנוע הסטירלינג להחלפה. החלפה לאחר אמינות מכאנית או תקלה.

מעל הכור ניתן לראות שלושה קטעי הגנה מפני קרינה. כאשר משתמשים בו ליד חפצים ביולוגיים, ההגנה צריכה להיות מסביב. זה מגדיל את מסת ההתקנה לפעמים. במצב לא פעיל, הכור כמעט אינו רדיואקטיבי - הרקע פחות 1 קארי. התגובה מתחילה לאחר הארכת המוט כמתואר לעיל. לכן שיגורי טילים לא מוצלחים לא יזהמו את האוקיאנוס או את היבשה.

סרטון כור קילוגרם כוח:

האם ניתן להשתמש בטכנולוגיה ובכור זה לצרכים ארציים? בתיאוריה, כן. לדוגמא, בקוטב הצפוני, בהרים בבסיסים מרוחקים או בחפצים אוטונומיים תת קרקעיים או מתחת למים. עם עד 5 מנועי סטירלינג להחלפה במלאי, ניתן להאריך את חיי השירות של היחידה ל -50 שנה. אך העלות שלה עדיין גבוהה. עלות האורניום -235 עבור הכור - 500 אלף דולר. ונאס"א השקיעה בפיתוח ויצירה של מפעל פיילוט KiloPower 20 מיליון דולר.

לכן, השימוש במתקנים כאלה על פני כדור הארץ יהיה קשור לאובייקטים חשובים במיוחד. עבור אנשים, זה יקר מדי, ובגלל איום השימוש לרעה, סביר להניח שהם לא ייוצרו באופן מקוון. או הטכנולוגיה הזו של העתיד הרחוק.

מאמרים קודמים:

גנרטורים תרמו-אלקטרו רדיואיזוטופיים. מדוע הם לעולם לא יהיו זמינים לשימוש פרטי

תחנות כוח גרעיניות קומפקטיות לאספקת חשמל של כפרים

***

הירשם כמנוי לערוץ, הוסף אותו לסימניות הדפדפן שלך (Ctrl + D). לפנינו הרבה מידע מעניין.