Mini-réacteur nucléaire avec un générateur de 10 kW. Installation pour l'alimentation électrique des bases sur Mars et des maisons du futur

Les articles précédents sur les installations nucléaires à radio-isotopes ont suscité de l'intérêt. J'indiquerai des liens vers eux à la fin de l'article. Et depuis Il y a beaucoup de développements dans ce domaine, je propose donc de regarder une autre installation prometteuse: le projet RTG des USA appelé KiloPower.

Il s'agit d'un projet de la NASA pour l'alimentation électrique d'engins spatiaux interplanétaires, de rovers et, à l'avenir, de bases sur Mars et la Lune. Puissance du générateur - de 1 à 10 kW en puissance électrique (en fonction de la puissance du noyau et du nombre de cylindres de travail du moteur Stirling).

Ces indicateurs KiloPuissance sont possibles en raison de l'utilisation de convertisseurs non thermoélectriques "chaleur-électricité" fonctionnant en raison de la différence de température, mais en raison de l'utilisation du moteur Stirling. Cela a permis d'augmenter l'efficacité de la conversion de la chaleur en électricité. jusqu'à 25-30%.

L'installation dispose également d'une puissance calorifique. Elle 4 fois plus élevé que l'électricité. En théorie, vous pouvez l'utiliser pour d'autres besoins. Et après le débogage de la technologie, l'efficacité peut être encore plus élevée (par exemple, avec l'installation supplémentaire d'éléments Peltier sur les radiateurs).

Le réacteur nucléaire compact génère de la chaleur. Est un cylindre à partir de l'alliage: 7% de molybdène et le reste est de l'uranium 235. À l'intérieur, il y a un canal avec une tige en carbure de bore. C'est un absorbeur de neutrons à réaction en chaîne. Tant qu'il est à l'intérieur, il n'y a pas de réaction. Lorsque le réacteur démarre, il quitte la zone de travail et commence à se réchauffer. Mais pas aux températures critiques - il n'y a pas de risque d'explosion en raison de la concentration calculée d'uranium dans l'alliage.

Pour réfléchir les neutrons et réduire la masse d'uranium, le réacteur est entouré d'oxyde de béryllium. Il contient des caloducs avec du sodium. Les tubes de liquide de refroidissement chauffent les pistons d'un moteur Stirling. Des bobines de générateur sont installées autour des pistons. Il y a un aimant à l'intérieur du piston. Ceux. la génération provient du mouvement alternatif de l'aimant dans la bobine. Huit pistons. Chacun produit 125 watts électricité.

• Comment fonctionne un simple moteur Stirling - article ici

Le plutonium-238 n'a pas été utilisé dans le réacteur en raison de son coût élevé. Il est 100 fois plus cher que l'uranium 235 (35 kg - 500 mille dollars). Taille du cylindre du réacteur en alliage d'uranium: diamètre de 11 à 15 cm et longueur de 25 à 30 cm. Poids 28-35 kg. Tout dépend de la puissance reçue. Plus une coquille de béryllium. Pour les engins spatiaux, le poids du KiloPower RTG est 300 kg.

Schéma et test du réacteur KiloPower en chauffant les tubes avec des éléments chauffants en 2016 Plus tard, en 2018. l'installation a été testée dans le désert du Nevada sur le site d'essai. Elle a travaillé pendant 20 heures à pleine puissance. Même des pannes délibérées n'ont pas conduit à une surchauffe critique du réacteur.

Pour les engins spatiaux, le blindage contre les radiations est installé uniquement vers le moteur et l'électronique. Mais pour les installations sur Mars, une protection complète du réacteur est nécessaire. Sur Mars, ces RTG ressembleront à ceci selon les spécialistes de la NASA:

Le parapluie est un radiateur pour refroidir les zones froides sur les cylindres d'un moteur Stirling. La durée du travail est de 10 ans. C'est la vie du moteur Stirling lui-même, pas le réacteur. Pendant ce temps, le réacteur développera 0,1% de sa masse active. La demi-vie de l'uranium 235 est 710 millions ans.

Ceux. il est conseillé de rendre le moteur Stirling remplaçable. Remplacement après fiabilité mécanique ou panne.

Trois segments de radioprotection sont visibles au-dessus du réacteur. Lorsqu'elle est utilisée à proximité d'objets biologiques, la protection doit être complète. Cela augmente parfois la masse de l'installation. Dans un état inactif, le réacteur n'est pratiquement pas radioactif - le fond est moins 1 Curie. La réaction commence après l'extension de la tige comme décrit ci-dessus. Par conséquent, des lancements de missiles infructueux ne pollueront ni l'océan ni la terre.

Vidéo du réacteur KiloPower:

Cette technologie et ce réacteur peuvent-ils être utilisés pour les besoins terrestres? En théorie, oui. Par exemple, dans l'Arctique, dans les montagnes sur des bases éloignées ou dans des objets autonomes souterrains ou sous-marins. Avec jusqu'à 5 moteurs Stirling remplaçables en stock, la durée de vie de l'unité peut être portée à 50 ans. Mais son coût est toujours élevé. Le coût de l'uranium 235 pour le réacteur - 500 mille $. Et la NASA a consacré au développement et à la création d'une usine pilote KiloPower 20 millions de dollars.

Par conséquent, l'utilisation de telles installations sur Terre sera associée à des objets particulièrement importants. Pour les particuliers, cela coûte trop cher et, en raison de la menace d'une mauvaise utilisation, il est peu probable qu'ils soient jamais produits en ligne. Ou cette technologie du futur lointain.

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