Malý jaderný reaktor. Atomový konstruktor: reaktor na stole. Co je v hrudi

V poslední době nabyl na síle koncept autonomního napájení. Ať už se jedná o venkovský dům se svými větrnými turbínami a solárními panely na střeše nebo dřevozpracující zařízení s topným kotlem na průmyslový odpad - piliny, podstata se nemění. Svět postupně dospívá k závěru, že je čas opustit centralizované dodávky tepla a elektřiny. Ústřední topení se v Evropě téměř nikdy nenachází, jednotlivé domy, nájemní mrakodrapy a průmyslové podniky jsou vytápěny nezávisle. Jedinou výjimkou jsou některá města v severních zemích - tam je centralizované vytápění a velké kotelny ospravedlňovány klimatickými podmínkami.

Pokud jde o autonomní energetický průmysl, všechno směřuje k tomuto - obyvatelstvo aktivně vykupuje větrné turbíny a solární panely. Společnosti hledají způsoby, jak efektivně využívat tepelnou energii z technologické procesy, stavět vlastní tepelné elektrárny a také nakupovat solární panely s větrnými turbínami. Zejména green-tech plánují dokonce pokrýt střechy továren a hangárů solárními panely.

Nakonec se to ukáže být levnější než nákup požadované kapacity energie z místních energetických sítí. Po havárii v Černobylu však každý nějak zapomněl, že je nejšetrnější k životnímu prostředí, nejlevnější a přístupným způsobem příjem tepelné a elektrické energie stále zůstává energií atomu. A pokud po celou dobu existence jaderného průmyslu byly elektrárny s jadernými reaktory vždy spojovány s komplexy na hektar plochy, obrovskými potrubími a jezery pro chlazení, pak je řada těchto posledních stereotypů prolomena.

Několik společností najednou oznámilo, že vstupují na trh s „domácími“ jadernými reaktory. Miniaturní stanice o velikosti od garážového boxu po malou dvoupatrovou budovu jsou připraveny dodávat od 10 do 100 MW po dobu 10 let bez doplňování paliva. Reaktory jsou zcela autonomní, bezpečné, nevyžadují údržbu a na konci své životnosti jsou jednoduše dobíjeny dalších 10 let. Není to sen o továrně na výrobu žehliček nebo ekonomický letní rezident? Podívejme se podrobněji na ty z nich, jejichž prodej začne v příštích letech.

Toshiba 4S (super bezpečný, malý a jednoduchý)

Reaktor je konstruován jako baterie. Předpokládá se, že taková „baterie“ bude zakopána v dole 30 metrů hlubokém a budova nad ní bude 22 16 11 metrů. Ne mnohem víc než pěkný venkovský dům? Takový závod bude potřebovat servisní personál, ale to se stále nedá srovnat s desítkami tisíc metrů čtverečních plochy a stovkami pracovníků v tradičních jaderných elektrárnách. Nominální kapacita komplexu je 10 megawattů po dobu 30 let bez doplňování paliva.

Reaktor pracuje na rychlých neutronech. Podobný reaktor byl nainstalován a funguje od roku 1980 v JE Beloyarsk v ruské Sverdlovské oblasti (reaktor BN-600). Je popsán princip činnosti. V japonském zařízení se jako chladicí kapalina používá sodná tavenina. To umožňuje operaci zvýšit provozní teplotu reaktoru o 200 stupňů Celsia ve srovnání s vodou a za normálního tlaku. Použití vody v této kapacitě by stokrát zvýšilo tlak v systému.

A co je nejdůležitější, očekává se, že náklady na výrobu 1 kWh pro tuto instalaci budou mezi 5 a 13 centy. Šíření je způsobeno zvláštnostmi vnitrostátního zdanění, rozdílnými náklady na zpracování jaderného odpadu a náklady na vyřazení samotného závodu z provozu.

Prvním zákazníkem „baterie“ od společnosti Toshiba se zdá být městečko Galena na Aljašce v USA. V současné době se o schvalovací dokumentaci jedná s vládními agenturami USA. Partnerem společnosti v USA je známá společnost Westinghouse, která poprvé dodávala palivové soubory do ukrajinské JE, alternativně k ruskému TVEL.

Hyperion Power Generation a Hyperion Reactor

Tito američtí muži se zdají být prvními, kteří vstoupili na komerční trh s miniaturními jadernými reaktory. Společnost nabízí jednotky od 70 do 25 megawattů za cenu přibližně 25 až 30 milionů dolarů za kus. Jaderné elektrárny Hyperion lze použít jak k výrobě elektřiny, tak k vytápění. Na začátku roku 2010 již bylo na stanicích různých kapacit přijato více než 100 objednávek, a to jak od jednotlivců, tak od státních společností. Dokonce se plánuje přesunout výrobu hotových modulů mimo USA a budovat továrny v Asii a západní Evropě.

Reaktor pracuje na stejném principu jako většina moderních reaktorů v jaderných elektrárnách. Číst . Nejblíže v principu provozu jsou nejběžnější ruské reaktory VVER a elektrárny, používaný na jaderných ponorkách projektu 705 „Lira“ (NATO - „Alfa“). Americký reaktor je prakticky pozemní verze reaktorů instalovaných na specifikovaných jaderných ponorkách, mimochodem - nejrychlejších ponorek své doby.

Jako palivo se používá nitrid uranu, který má vyšší tepelnou vodivost ve srovnání s keramickým oxidem uranu, který je pro reaktory VVER tradiční. To umožňuje pracovat při teplotě o 250–300 stupňů Celsia vyšší než u instalací typu voda-voda, což zvyšuje účinnost parních turbín elektrických generátorů. Všechno je zde jednoduché - čím vyšší je teplota reaktoru, tím vyšší je teplota páry a v důsledku toho vyšší účinnost parní turbíny.

Olovo-vizmutová tavenina se používá jako chladicí „kapalina“, podobně jako u sovětských jaderných ponorek. Tavenina prochází třemi výměníky tepla a snižuje teplotu z 500 stupňů Celsia na 480. Pracovní kapalinou pro turbínu může být jak vodní pára, tak přehřátý oxid uhličitý.

Jednotka s palivovým a chladicím systémem váží pouze 20 tun a je navržena na 10 let provozu při jmenovitém výkonu 70 megawattů bez doplňování paliva. Skutečně miniaturní rozměry jsou působivé - reaktor je pouze 2,5 metru vysoký a 1,5 metru široký! Celý systém lze přepravovat kamiony nebo vlakem, která je absolutním komerčním světovým rekordmanem v poměru výkonu k mobilitě.

Po příjezdu na místo je „hlaveň“ s reaktorem jednoduše zasypána. Přístup k ní ani k žádné službě se vůbec nepředpokládá. Po vypršení platnosti záruční doba sestava je vykopána a odeslána do závodu výrobce k doplnění. Funkce chlazení olovo-bismutem poskytují obrovskou bezpečnostní výhodu - přehřátí a výbuch nejsou možné (tlak se nezvyšuje se zvyšující se teplotou). Po ochlazení slitina také ztuhne a samotný reaktor se změní na železný ingot izolovaný silnou vrstvou olova, který se nebojí mechanického namáhání. Mimochodem, právě nemožnost pracovat při nízkém výkonu (kvůli tuhnutí chladicí slitiny a automatickému vypnutí) byla důvodem pro odmítnutí dalšího používání olovo-bismutových zařízení u jaderných ponorek. Ze stejného důvodu se jedná o nejbezpečnější reaktory, jaké byly kdy instalovány na jaderné ponorky ve všech zemích.

Původně miniaturní jaderné elektrárny byly vyvinuty společností Hyperion Power Generation pro potřeby těžebního průmyslu, zejména pro přeměnu roponosné břidlice na syntetický olej. Odhadované zásoby syntetického oleje v ropných břidlicích, které jsou k dispozici ke zpracování pomocí dnes dostupných technologií, se odhadují na 2,8 až 3,3 bilionu barelů. Pro srovnání - zásoby „kapalného“ oleje ve vrtech se odhadují pouze na 1,2 bilionu barelů. Proces přeměny břidlice na ropu však vyžaduje její zahřátí a následné zachycení dýmů, které pak kondenzují na ropu a vedlejší produkty. Je jasné, že k vytápění musíte někde brát energii. Z tohoto důvodu je těžba ropy z břidlic považována za ekonomicky nevýhodnou ve srovnání s jejím dovozem ze zemí OPEC. Společnost tedy vidí budoucnost svého produktu v různých oblastech aplikace.

Například jako mobilní elektrárna pro potřeby vojenských základen a letišť. I zde jsou zajímavé vyhlídky. Když tedy vojáci operují z takzvaných pevností v určitých regionech, mohou při vedení mobilní války tyto stanice napájet infrastrukturu „základen“. Stejně jako v počítačových strategiích. Jediný rozdíl je v tom, že po dokončení úkolu v oblasti se načte elektrárna vozidlo (letadlo, nákladní vrtulník, kamiony, vlak, loď) a převezen na nové místo.

Dalším využitím ve vojenské aréně je stacionární napájení trvalých vojenských základen a letišť. Při náletu nebo raketovém útoku pravděpodobně zůstane v provozu základna s podzemní jadernou elektrárnou, která nevyžaduje personál údržby. Stejným způsobem je možné napájet skupiny objektů sociální infrastruktury - zásobovací systémy pro města, správní zařízení, nemocnice.

No, průmyslové a civilní aplikace - napájecí systémy pro malá města a vesnice, jednotlivé podniky nebo jejich skupiny, topné systémy. Koneckonců, tato zařízení primárně vyrábějí tepelnou energii a v chladných oblastech planety mohou tvořit jádro centralizovaných systémů vytápění. Společnost rovněž považuje za slibné využití těchto mobilních elektráren v odsolovacích zařízeních v rozvojových zemích.

SSTAR (malý, uzavřený, přenosný, autonomní reaktor)

Malý, zapečetěný, přenosný autonomní reaktor - projekt vyvíjený v Lawrence Livermore National Laboratory, USA. Princip činnosti je podobný jako u Hyperionu, jako palivo se používá pouze Uran-235. Měla by mít životnost 30 let při jmenovitém výkonu 10 až 100 megawattů.

Rozměry by měly být 15 metrů vysoké a 3 metry široké a reaktor váží 200 tun. Toto nastavení je původně navrženo pro použití v zaostalých zemích v rámci leasingového schématu. Takto, zvýšená pozornost je nemožné rozebrat strukturu a vytěžit z ní cokoli cenného. Cennými jsou uran 238 a plutonium na úrovni zbraní, které se vyrábí po uplynutí doby použitelnosti.

Na konci nájmu bude příjemce muset vrátit tuto jednotku do Spojených států. Jenom se mi zdá, že se jedná o mobilní závody na výrobu plutonia na úrovni zbraní za peníze někoho jiného? 🙂 Jinými slovy, americký stát zde dále nepokročil výzkumné práce, ještě ani prototyp.

Shrnuto, je třeba poznamenat, že i když nejrealističtější je vývoj od Hyperionu a první dodávky jsou naplánovány na rok 2014. Myslím, že můžeme očekávat další ofenzívu „kapesních“ jaderných elektráren, zejména proto, že podobné práce na vytváření podobných stanic provádějí i další podniky, včetně gigantů jako Mitsubishi Heavy Industries. Miniaturní jaderný reaktor je obecně hodnou odpovědí na všechny druhy slapového zákalu a dalších neuvěřitelně „zelených“ technologií. Zdá se, že v blízké budoucnosti budeme moci sledovat, jak znovu je vojenská technologie přenášena do civilní služby.

Mikroatomový reaktor pro domácí potřeby bohužel nelze vytvořit, a zde je důvod. Provoz jaderného reaktoru je založen na řetězové reakci štěpení jader Uranu-235 (³⁵³⁵U) tepelným neutronem: n + ³⁵³⁵U → ⁴⁴⁴Ba + ⁹⁹Kr + γ (202,5 \u200b\u200bMeV) + 3n. Výkres štěpné řetězové reakce je uveden níže.

Na obr. je vidět, jak ho neutron vstupující do jádra (²³⁵U) vzrušuje a jádro se rozdělí na dva fragmenty (¹⁴¹Ba, ⁹²Kr), γ-kvantum s energií 202,5 \u200b\u200bMeV a 3 volnými neutrony (v průměru), což může následně rozdělit další 3 uranová jádra chycen v jejich cestě. Takže v procesu každého štěpení se uvolní asi 200 MeV energie nebo ~ 3 × 10⁻1 J, což odpovídá ~ 80 TerraJ / kg nebo 2,5 milionkrát více, než by se uvolnilo při stejném množství spalování uhlí. Ale jak nám říká Murphy: „pokud by se měl vyskytnout problém, pak se to jistě stane“ a některé neutrony produkované během štěpení jsou ztraceny v řetězové reakci. Neutrony mohou uniknout (vyskočit) z aktivního objemu nebo mohou být absorbovány nečistotami (například Krypton). Poměr počtu neutronů příští generace k počtu neutronů v předchozí generaci v celém objemu množícího se neutronového média (aktivní zóna jaderného reaktoru) se nazývá multiplikační faktor neutronů, k. Vidlička<1 цепная реакция затухает, т.к. число поглощенных нейтронов больше числа вновь образовавшихся. При k>1, dojde k výbuchu téměř okamžitě. Když k je rovno 1, dojde k řízené stacionární řetězové reakci. Faktor multiplikace neutronů (k) je nejcitlivější k hmotnosti a čistotě jaderného paliva (²³⁵U). V jaderné fyzice se minimální hmotnost štěpné hmoty potřebná k zahájení samonosné štěpné řetězové reakce (k≥1) nazývá kritické množství. U Uranu-235 je to 50 kg. To rozhodně není mikro velikost, ale ani moc. Aby se zabránilo jadernému výbuchu a vytvořila se možnost řízení řetězové reakce (multiplikační faktor), musí se zvýšit hmotnost paliva v reaktoru a podle toho se musí uvést do provozu absorbéry neutronů (moderátory). Je to právě toto technické a technické vybavení reaktoru, které za účelem stabilního řízení řetězové reakce, chladicího systému a dalších konstrukcí pro radiační bezpečnost personálu vyžaduje velké objemy.

Californian-232 s kritickou hmotností přibližně 2,7 kg lze také použít jako palivo. V limitu je docela možné přivést reaktor na velikost koule o průměru několika metrů. Pravděpodobně se to děje na jaderných ponorkách. Myslím, že by mělo být velmi nebezpečné přiblížit se k těmto reaktorům ☠ kvůli nevyhnutelnému neutronovému pozadí, ale válečníci by si měli vyžádat další podrobnosti.

Kalifornie není vhodná jako jaderné palivo kvůli enormním nákladům. 1 gram produktu California-252 stojí přibližně 27 milionů dolarů. Jako jaderné palivo je široce používán pouze uran. Palivové články na bázi thoria a plutonia dosud neobdržely širokou distribuci, ale jsou aktivně vyvíjeny.

Relativně vysoká kompaktnost podmořských reaktorů je zajištěna rozdílem v konstrukci (obvykle se používají reaktory na tlakovou vodu, VVER / PWR), různými požadavky na ně (další požadavky na bezpečnostní a nouzové odstavení; na palubě obvykle nepotřebují hodně elektřiny, na rozdíl od reaktorů pozemních elektráren , které byly vytvořeny pouze kvůli elektřině) a využití různých stupňů obohacování paliva (koncentrace uranu-235 ve vztahu ke koncentraci uranu-238). Typicky se uran s mnohem vyšším stupněm obohacení (20% až 96% pro americké lodě) používá jako palivo pro námořní reaktory. Na rozdíl od pozemních elektráren, kde je běžné používání paliva ve formě keramiky (oxidu uraničitého), se v pobřežních reaktorech jako palivo nejčastěji používají slitiny uranu se zirkonem a jinými kovy.

Generování zařízení elektřina v důsledku využití energie z jaderného štěpení jsou dobře studovány (od roku 1913) a jsou již dlouho zvládnuty ve výrobě. Používají se hlavně tam, kde je potřeba relativní kompaktnost a vysoká autonomie - při průzkumu vesmíru, podvodních vozidlech, řídce osídlených a opuštěných technologiích. Perspektivy jejich aplikace v životní podmínky spíše skromné, kromě radiačního rizika je většina druhů jaderného paliva vysoce toxická a v zásadě extrémně nebezpečná při kontaktu s prostředí... Navzdory skutečnosti, že v anglické literatuře se tato zařízení nazývají atomové baterie a není akceptováno, aby se jim říkalo reaktory, lze je za ně považovat, protože podléhají rozkladné reakci. Pokud je to žádoucí, lze taková zařízení přizpůsobit pro domácí potřeby, což může být relevantní pro podmínky, například v Antarktidě.

Radioizotopové termoelektrické generátory existují již dlouhou dobu a plně uspokojí váš požadavek - jsou dostatečně kompaktní a výkonné. Fungují díky Seebeckovu efektu, nemají žádné pohyblivé části. Pokud by to nebylo v rozporu se zdravým rozumem, bezpečnostními opatřeními a trestním zákoníkem, mohl by být takový generátor pohřben někde pod garáží v zemi a dokonce poháněn několika žárovkami a notebookem z něj. Obětovat, abych tak řekl, zdraví potomků a sousedů kvůli sto nebo dvěma wattům elektřiny. Celkově bylo v Rusku a SSSR vyrobeno více než 1000 takových generátorů.

Jak již odpověděli ostatní účastníci, vyhlídky na miniaturizaci „klasických“ jaderných energetických reaktorů využívajících k výrobě elektřiny parní turbíny jsou silně omezeny zákony fyziky a hlavní omezení nejsou kladena ani tak velikostí reaktoru, jako spíše velikostí jiných zařízení: kotle, potrubí, turbíny, chladicí věže. S největší pravděpodobností nebudou žádné „modely pro domácnost“. Přesto se nyní aktivně vyvíjejí poměrně kompaktní zařízení, například nadějný jaderný reaktor od NuScale s výkonem 50 MWe má rozměry pouze 76 x 15 palců, tj. asi dva metry o 40 centimetrech.

S energií jaderné fúze je vše mnohem komplikovanější a nejednoznačnější. Na jedné straně můžeme mluvit pouze o dlouhodobé perspektivě. Dosud ani velké reaktory pro jadernou fúzi neposkytují energii a o jejich praktické miniaturizaci se prostě nemluví. Řada vážných a ještě vážnějších organizací nicméně vyvíjí kompaktní zdroje energie založené na fúzní reakci. A pokud se v případě společnosti Lockheed Martin slovo „kompaktní“ chápe jako „velikost dodávky“, pak například v případě americké agentury DARPA, která přidělila ve fiskálním roce 2009

1. Stirlingův motor s volným pístem pracuje na ohřevu „atomovou párou“ 2. Indukční generátor poskytuje asi 2 watty elektřiny k napájení žárovky 3. Charakteristickou modrou záře představuje čerenkovské záření elektronů vyřazených z atomů gama kvantami. Může sloužit jako skvělé noční světlo!

Pro děti od 14 let bude Young Researcher schopen samostatně sestavit malý, ale skutečný jaderný reaktor, zjistit, jaké jsou rychlé a zpožděné neutrony, a sledovat dynamiku zrychlení a zpomalení jaderné řetězové reakce. Několik jednoduchých experimentů s gama spektrometrem vám umožní pochopit produkci různých štěpných produktů a experimentovat s reprodukcí paliva z nyní módního thoria (je připojen kousek thoria-232 sulfidu). Přiložená kniha „Základy jaderné fyziky pro nejmenší“ obsahuje popis více než 300 experimentů se sestaveným reaktorem, takže prostor pro kreativitu je obrovský

Historický prototyp Sada Atomic Energy Lab Kit (1951) umožnila školákům zažít nejpokročilejší obor vědy a techniky. Elektroskop, Wilsonova komora a Geiger-Müllerův počítač umožnily provádět mnoho zajímavých experimentů. Ale samozřejmě to není tak zajímavé jako montáž provozního reaktoru z ruské sady „Desktop NPP“!

V 50. letech se s příchodem atomových reaktorů zdálo, že se před lidstvem rýsují brilantní vyhlídky na řešení všech energetických problémů. Energetičtí inženýři navrhli jaderné elektrárny, stavitelé lodí - jaderné elektrické lodě a dokonce i auto konstruktéři se rozhodli připojit k dovolené a použít „mírumilovný atom“. Ve společnosti nastal „jaderný boom“ a průmysl začal postrádat kvalifikovaní odborníci... Byl vyžadován příliv nového personálu a byla zahájena seriózní vzdělávací kampaň nejen mezi studenty vysokých škol, ale také mezi školáky. Například A.C. Společnost Gilbert Company vydala v roce 1951 dětskou soupravu Atomic Energy Lab, která obsahovala několik malých radioaktivních zdrojů, potřebné nástroje a vzorky uranová ruda... Tato „nejmodernější vědecká souprava“ umožnila „mladým vědcům provést více než 150 vzrušujících vědeckých experimentů“.

Kádry jsou všechno

Za poslední půlstoletí se vědci poučili z hořkých lekcí a naučili se, jak budovat spolehlivé a bezpečné reaktory. I když tato oblast v současné době prochází recesí způsobenou nedávnou havárií ve Fukušimě, brzy bude následovat vzestup a jaderné elektrárny budou i nadále považovány za mimořádně slibný způsob výroby čisté, spolehlivé a bezpečné energie. Ale již v Rusku je nedostatek personálu, stejně jako v padesátých letech. Přilákat školáky a zvýšit zájem o jadernou energii, Vědecký a výrobní podnik (NPP) „Ecoatomconversion“, podle příkladu A.C. Společnost Gilbert Company vydala vzdělávací sadu pro děti od 14 let. Věda se samozřejmě nezastavila ani půl století, proto vám moderní sada na rozdíl od svého historického prototypu umožňuje získat mnohem zajímavější výsledek, konkrétně sestavit skutečný model na stůl jaderná elektrárna... Samozřejmě, herectví.

Gramotnost z kolébky

"Naše společnost pochází z Obninsku, města, kde je jaderná energie známá a známá lidem téměř z." mateřská školka, - vysvětluje „PM“ vědecký ředitel Ekologická přeměna JE Andrey Vyhadanko. - A každý chápe, že se jí není třeba bát. Koneckonců, jen neznámé nebezpečí je skutečně hrozné. Proto jsme se rozhodli vydat tuto sadu pro školáky, která jim umožní experimentovat a studovat principy jaderných reaktorů naplno, aniž by vystavovali sebe i ostatní vážnému riziku. Jak víte, znalosti získané v dětství jsou nejsilnější, takže s vydáním této sady doufáme, že významně snížíme pravděpodobnost opakování Černobylu nebo

Fukushima v budoucnosti. “

Odpadní plutonium

V průběhu let mnoho jaderných elektráren nashromáždilo tuny takzvaného reaktorového plutonia. Skládá se hlavně ze zbraní třídy Pu-239, která obsahuje asi 20% nečistot jiných izotopů, zejména Pu-240. Díky tomu je reaktor plutonium naprosto nevhodný pro výrobu jaderných bomb. Oddělení nečistoty se ukazuje jako velmi obtížné, protože hmotnostní rozdíl mezi 239. a 240. izotopy je pouze 0,4%. Ukázalo se, že výroba jaderného paliva s přídavkem plutonia v reaktoru byla technologicky náročná a ekonomicky nerentabilní, proto byl tento materiál z podnikání vynechán. Jedná se o „odpadní“ plutonium, které se používá v „Young Atomic Engineer Kit“ vyvinutém jadernou elektrárnou „Ecoatomconversion“.

Jak víte, pro zahájení štěpné řetězové reakce musí mít jaderné palivo určité kritické množství. U míče vyrobeného ze zbraní uranového typu 235 je to 50 kg, u plutonia 239 - pouze 10. Plášť vyrobený z neutronového reflektoru, například berylia, může snížit kritické množství několikrát. A použití moderátoru, jako v tepelných reaktorech, sníží kritické množství více než desetkrát, až na několik kilogramů vysoce obohaceného U-235. Kritická hmotnost Pu-239 bude dokonce stát stovky gramů a je to přesně takový ultrakompaktní reaktor, který se hodí na stůl vyvinutý v Ecoatomconversion.

Co je v hrudi

Balení soupravy je skromně zdobeno černobíle a na obecném pozadí poněkud vynikají pouze slabé třísegmentové ikony radioaktivity. "Ve skutečnosti nehrozí žádné nebezpečí," říká Andrey a ukazuje na slova "Naprosto bezpečné!" Napsané na krabici. "Ale to jsou požadavky úřadů." Krabice je těžká, což nepřekvapuje: obsahuje uzavřený olověný přepravní kontejner s palivovou kazetou (FA) šesti plutoniových tyčí se zirkonovým pláštěm. Sada dále obsahuje vnější nádobu reaktoru vyrobenou ze žáruvzdorného skla s chemickým vytvrzováním, víko nádoby se skleněným okénkem a tlakovými těsněními, nádobu z nerezové oceli, podpěru reaktoru a absorbér tyče ovládání karbidu boru. Elektrickou část reaktoru představuje Stirlingův motor s volným pístem se spojovacími polymerními trubkami, malou žárovkou a dráty. Součástí sady je i kilogramový vak s práškem kyseliny borité, pár ochranných obleků s respirátory a gama spektrometr s vestavěným detektorem heliových neutronů.

Výstavba JE

Sestavení provozního modelu jaderné elektrárny podle přiloženého manuálu na obrázcích je velmi jednoduché a trvá méně než půl hodiny. Oblečením stylového ochranného obleku (je to nutné pouze při montáži) otevíráme vzduchotěsný obal palivovými kazetami. Poté vložíme sestavu do nádoby reaktoru a zakryjeme ji hlavní nádobou. Na konci jsme zaklapli kryt s kabelovými průchodkami nahoře. Ve střední části musíte zasunout tyč absorbéru na konec a skrz kteroukoli z dalších dvou naplnit aktivní zónu destilovanou vodou až k potrubí na těle. Po naplnění jsou potrubí pro páru a kondenzát připojena k tlakovým těsněním a prochází výměníkem tepla Stirlingova motoru. Samotná jaderná elektrárna je hotová a připravená ke spuštění; zbývá ji umístit na speciální stojan v akváriu naplněném roztokem kyseliny borité, které dokonale absorbuje neutrony a chrání mladého výzkumníka před ozařováním neutrony.

Tři, dva, jeden - začněte!

Přinášíme gama spektrometr s neutronovým senzorem blízko ke stěně akvária: malá část neutronů, která nepředstavuje hrozbu pro zdraví, stále vychází. Pomalu zvedněte nastavovací tyč, dokud neutronový tok nezačne rychle stoupat, čímž se spustí soběstačná jaderná reakce. Zbývá jen počkat, dokud se nedosáhne požadovaného výkonu, a zatlačit tyč o 1 cm podél značek, aby se reakční rychlost stabilizovala. Jakmile začne vařit, objeví se v horní části nádoby s jádrem parní vrstva (perforace v nádobě neumožňuje této vrstvě vystavit plutoniové tyče, což by mohlo vést k jejich přehřátí). Pára jde nahoru trubkou do Stirlingova motoru, kde se kondenzuje a stéká dolů výstupní trubkou do reaktoru. Teplotní rozdíl mezi dvěma konci motoru (jeden je ohříván párou a druhý ochlazován vzduchem v místnosti) se převádí na oscilace pístového magnetu, což zase indukuje střídavý proud ve vinutí obklopujícím motor, což zapálí atomové světlo v rukou mladého vědce a, jak doufají vývojáři, atomový zájem o jeho srdce.

Poznámka redakce: Tento článek byl publikován v dubnovém čísle časopisu a jedná se o losování dubna.