Жижиг цөмийн реактор. Атомын байгуулагч: ширээн дээрх реактор. Цээжинд юу байна
Сүүлийн үед бие даасан эрчим хүчний хангамжийн тухай ойлголт улам бүр боловсруулагдаж байна. Энэ нь салхин тээрэм, дээвэр дээрээ нарны хавтан бүхий улс орны байшин эсвэл үйлдвэрлэлийн хаягдал дээр ажилладаг халаалтын зуухтай модны үйлдвэр байх уу, модны үртэс үү, мөн чанар нь өөрчлөгддөггүй. Дэлхий ертөнц аажмаар дулаан, цахилгааны төвлөрсөн хангамжаас татгалзах цаг болжээ гэсэн дүгнэлтэд хүрч байна. Төвлөрсөн халаалт Европт бараг хэзээ ч байдаггүй, хувийн байшин, олон орон сууцны барилга, аж үйлдвэрийн аж ахуй нь бие даан халаадаг. Цорын ганц үл хамаарах зүйл бол магадгүй хойд орны тусдаа хотууд байдаг - төвлөрсөн халаалт, том бойлерийн өрөөнүүд цаг уурын нөхцлөөр зөвтгөгддөг.
Автономит цахилгаан эрчим хүчний салбарын хувьд бүх зүйл үүн дээр гардаг - хүн ам нь салхин тээрэм, нарны хавтангуудыг идэвхтэй худалдан авч байна. Аж ахуйн нэгжүүд технологийн процессоос дулааны энергийг оновчтой ашиглах, өөрсдийн дулааны цахилгаан станц барих, мөн салхин тээрэм ашиглан нарны хавтан худалдаж авах арга замыг хайж байна. Ялангуяа "ногоон" технологи асаасан нь үйлдвэрийн шал, ангар шатны дээврийг нарны хавтангаар бүрхэхээр төлөвлөж байгаа.
Эцэст нь орон нутгийн эрчим хүчний сүлжээнээс шаардлагатай эрчим хүчний хүчин чадлыг худалдаж авахаас хямд болно. Гэсэн хэдий ч, Чернобылийн ослын дараа атомын энерги нь дулаан, цахилгаан үйлдвэрлэх хамгийн байгаль орчинд ээлтэй, хамгийн хямд, боломжийн арга хэвээр байсныг бүгд мартжээ. Хэрэв цөмийн салбар оршин тогтноход цөмийн реактор бүхий цахилгаан станцууд нь нэг га талбайд иж бүрдэл, асар том хоолой, нуурыг хөргөлттэй холбож байсан бол сүүлийн үед хийгдсэн олон өөрчлөлтүүд эдгээр хэвшмэл ойлголтыг задлах зорилготой юм.
Хэд хэдэн компаниуд "гэр" цөмийн реакторын хамт зах зээлд нэвтэрч байгаагаа шууд зарлав. Гаражийн хайрцгаас жижиг хоёр давхар байшин хүртэлх хэмжээтэй бяцхан станцууд 10-аас 100 МВт-ыг 10 жилийн турш цэнэглэхгүйгээр нийлүүлэхэд бэлэн байна. Реакторууд нь өөрөө бие даасан, аюулгүй, засвар үйлчилгээгүй бөгөөд ашиглалтын хугацаа дууссаны дараа дахин 10 жил цэнэглэ. Төмрийн үйлдвэр эсвэл зуны оршин суугчдын хувьд мөрөөдөл юу биш вэ? Ирэх жилүүдэд зарагдах борлуулалтыг эдгээрээс илүү нарийвчлан авч үзье.
Toshiba 4S (Супер аюулгүй, жижиг, энгийн)
Реактор нь батерей хэлбэрээр бүтээгдсэн. Ийм "батерей" -г 30 метрийн гүнд уурхайд булж, дээр нь барьсан барилга 22 хэмжээстэй болно гэж таамаглаж байна. 16 11 метр. Илүү олон сайхан орон сууцууд биш үү? Ийм станцад засварын ажилтнууд хэрэгтэй болно, гэхдээ үүнийг хэдэн арван мянган хавтгай дөрвөлжин метр талбай, уламжлалт цөмийн цахилгаан станцуудын хэдэн зуун ажилчидтай харьцуулах боломжгүй юм. Тус цогцолборын хүчин чадал нь 30 жилийн турш цэнэглэхгүйгээр 10 мегаватт хүчин чадалтай.
Реактор нь хурдан нейтрон дээр ажилладаг. Үүнтэй төстэй реактор суурилуулагдсан бөгөөд 1980 оноос хойш ОХУ-ын Свердловск мужийн Белоярскийн АЦС-д (БН-600 реактор) ажиллаж байна. Үйл ажиллагааны зарчмыг тайлбарласан болно. Японд суурилуулахдаа натрийн хайлмалыг хөргөлтийн бодис болгон ашигладаг байсан. Энэ нь реакторын температурыг устай харьцуулахад 200 градусын температурт, хэвийн даралтаар нэмэгдүүлэхийн тулд ажиллах боломжийг олгодог. Энэ чанарыг ашиглаж байгаа ус нь систем дэх даралтыг хэдэн зуун дахин ихэсгэх болно.
Хамгийн гол нь энэхүү суурилуулалтад 1 кВт.ц-ийн өртөг 5-13 центийн хооронд байх болно. Тархалт нь үндэсний татварын онцлог, цөмийн хаягдлыг боловсруулах өөр өөр өртөг, үйлдвэрийг ашиглалтад оруулахтай холбоотой өртөгтэй холбоотой юм.
Toshiba-аас гардаг "батерей" -н анхны үйлчлүүлэгч АНУ-ын Аляска мужийн Галена хэмээх жижигхэн хот бололтой. Одоогийн байдлаар зөвшөөрлийг АНУ-ын засгийн газрын байгууллагуудтай хамтран хэрэгжүүлэхээр ажиллаж байна. Тус компанийн АНУ дахь хамтрагч нь Оросын TVEL-ийн оронд түлшний угсралтыг анх удаа Украины атомын цахилгаан станцад нийлүүлсэн алдартай Westinghouse компани юм.
Hyperion цахилгаан үүсгүүр ба гиперион реактор
Эдгээр америк залуус бяцхан цөмийн реакторуудын арилжааны зах зээлд анх удаа орж байгаа бололтой. Тус компани нь ойролцоогоор 25-30 сая долларын үнэтэй 70-25 мегаваттын хүчин чадалтай суурилуулалтыг санал болгодог. Hyperion цөмийн суурилуулалтыг цахилгаан үйлдвэрлэх, халаахад ашиглах боломжтой. 2010 оны эхээр хувь хүн, төрийн өмчит компаниудаас өөр өөр хүчин чадалтай станцуудад 100 гаруй захиалга аль хэдийн хүлээн авсан байна. Бүр бэлэн модулийн үйлдвэрлэлийг АНУ-аас гадуур хийх, Ази, Баруун Европт үйлдвэрүүд барихаар төлөвлөж байгаа.
Реактор нь цөмийн цахилгаан станцын орчин үеийн ихэнх реакторуудтай ижил зарчим дээр ажилладаг. Унших . Хамгийн ойр ажилладаг зарчим бол 705 лира (НАТО - "Альфа") төслийн цөмийн шумбагч онгоцонд ашиглагддаг Оросын хамгийн түгээмэл VVER төрлийн реакторууд ба цахилгаан станцууд юм. Америкийн реактор нь эдгээр цөмийн шумбагч онгоцонд суурилуулсан реакторын газрын хувилбар бөгөөд энэ нь тэдний цаг үеийн хамгийн хурдан шумбагч онгоц юм.
Ашигласан түлш бол VVER реакторуудад уламжлалт байдлаар хэрэглэгддэг керамик уран исэлээс илүү өндөр дулаан дамжуулалттай уран уран нитрит юм. Энэ нь усны усан байгууламжаас 250-300 градусын өндөр температурт ажиллах боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь цахилгаан үүсгүүрүүдийн уурын турбинуудын үр ашгийг нэмэгдүүлдэг. Энд бүх зүйл энгийн байдаг - реакторын температур өндөр байх тусам уурын температур өндөр байх ба үүний үр дүнд уурын турбины үр ашиг өндөр болно.
Зөвлөлтийн цөмийн шумбагч онгоцтой төстэй хар тугалга-бисмут хайлуулалтыг хөргөлтийн “шингэн” болгон ашигладаг. Хайлмал нь гурван дулаан солилцооны шугамаар дамждаг бөгөөд температурыг 500 хэмээс 480 хүртэл бууруулдаг. Уур болон хэт халсан нүүрстөрөгчийн давхар исэл нь турбинд ажиллах шингэн болж чаддаг.
Түлш, хөргөлтийн систем бүхий угсралт нь ердөө 20 тонн жинтэй бөгөөд цэнэглэхгүйгээр 70 мегаваттын нэрлэсэн эрчим хүчээр 10 жилийн хугацаанд ажиллуулах зориулалттай. Тэд үнэхээр жижиг хэмжээтэй - реактор нь ердөө 2.5 метр өндөр, 1.5 метр өргөн юм! Системийг бүхэлд нь ачааны машин эсвэл төмөр замаар тээвэрлэх боломжтой бөгөөд энэ нь цахилгаан хөдөлгөх чадварын хувьд үнэмлэхүй арилжааны дэлхийн рекорд эзэмшигч юм.
Очиход реактортой “торх” нь зүгээр л булагдсан байдаг. Үүнд эсвэл ямар нэгэн үйлчилгээнд хандахыг огт зөвшөөрөхгүй. Баталгаат хугацаа дууссаны дараа угсралтыг ухаж, түлш үйлдвэрлэх үйлдвэрт илгээнэ. Хар тугалгын висмутын хөргөлтийн онцлог нь аюулгүй байдлын асар том давуу талыг өгдөг - хэт халалт, тэсрэлт хийх боломжгүй (даралт нь температур нэмэгдэхгүй). Түүнчлэн хөргөх үед хайлш нь хатуурч, реактор нь өөрөө механик нөлөөллөөс айхгүй зузаан хар тугалгаар тусгаарлагдсан төмөр хавтан болж хувирдаг. Дашрамд дурдахад, бага хүчин чадлаар ажиллах боломжгүй байсан (хөргөлт хайлшийг хатууруулж, автомат унтраасны улмаас) нь цөмийн шумбагч онгоцонд хар тугалгын висмут суурилуулалтыг үргэлжлүүлэн хийхээс татгалзсан шалтгаан болсон юм. Үүнтэй ижил шалтгаанаар эдгээр нь бүх орны цөмийн шумбагч онгоцонд урьд өмнө суулгаж байсан хамгийн аюулгүй реактивууд юм.
Эхний ээлжинд бяцхан цөмийн цахилгаан станцыг Hyperion Power Generation уул уурхайн үйлдвэрлэлийн хэрэгцээнд зориулан боловсруулжээ, тухайлбал занарыг нийлэг тос болгон боловсруулах зориулалттай. Одоогийн технологиор боловсруулж болох газрын тосны занар дахь синтетик тосны нөөцийг 2.8.-3.3 их наяд баррель гэж тооцоолжээ. Харьцуулбал худаг дахь "шингэн" газрын тосны нөөц ердөө 1.2 их наяд баррель гэж тооцогддог. Гэсэн хэдий ч занарын тосыг боловсруулж боловсруулахад түүнийг халаах шаардлагатай бөгөөд дараа нь газрын тос болон бусад бүтээгдэхүүн рүү конденсацлагдаж байгаа уурыг барьж авдаг. Халаалтын хувьд та хаа нэгтээ энерги зарцуулах нь тодорхой юм. Энэ шалтгааны улмаас занарнаас газрын тос олборлох нь ОПЕК-ийн орнуудаас импортлохтой харьцуулахад эдийн засгийн хувьд ашиггүй гэж үздэг. Тиймээс компани нь бүтээгдэхүүнийхээ ирээдүйг хэрэглээний янз бүрийн чиглэлээр хардаг.
Жишээлбэл, цэргийн бааз, нисэх онгоцны буудлын хэрэгцээнд зориулагдсан хөдөлгөөнт цахилгаан станц. Мөн сонирхолтой хэтийн төлөвүүд бий. Тиймээс, хөдөлгөөнт байлдааны ажиллагаа явуулахдаа тодорхой бүс нутагт цэргүүд гэж нэрлэгддэг цэргүүдээс цэргүүд ажиллаж байх үед эдгээр станцууд нь "баазын" дэд бүтцийг тэжээх боломжтой байв. Яг л компьютерийн стратегиуд шиг. Ганц ялгаа нь энэ бүс нутагт үүрэг даалгавар дуусмагц цахилгаан станцыг тээврийн хэрэгсэл (онгоц, ачааны нисдэг тэрэг, ачааны машин, галт тэрэг, усан онгоц) руу ачаалж, шинэ газар аваачдаг.
Цэргийн өөр нэг хэрэглээ бол байнгын цэргийн бааз, нисэх онгоцны буудлын суурин хангамж юм. Агаарын довтолгоо эсвэл пуужингийн цохилт өгсөн тохиолдолд засварын ажилтнууд шаарддаггүй далд цөмийн цахилгаан станц бүхий бааз ашиглалтад орох магадлал өндөр байна. Үүнтэй адилаар нийгмийн дэд бүтцийн объектуудыг бүлэглэн тэжээх боломжтой болно - хот, засаг захиргааны байгууламж, эмнэлэг.
За үйлдвэр, иргэний хэрэглээ - жижиг хот, суурин, хувийн аж ахуйн нэгжүүд эсвэл тэдгээрийн бүлгүүдийн цахилгаан хангамжийн систем, халаалтын систем. Эцсийн эцэст эдгээр станцууд дулааны энерги үйлдвэрлэдэг бөгөөд дэлхийн хүйтэн бүс нутагт төвлөрсөн халаалтын системийн цөм болж чаддаг. Компани нь мөн ийм хөдөлгөөнт цахилгаан станцыг хөгжиж буй орнуудын давсгүйжүүлэх үйлдвэрүүдэд ашиглах нь ирээдүйтэй гэж үзэж байна.
SSTAR (жижиг, битүүмжилсэн, тээвэрлэх боломжтой, бие даасан реактор)
Жижиг битүүмжилсэн, хөдөлгөөнт бие даасан реактор бол АНУ-ын Лоуренс Ливерморийн үндэсний лабораторид боловсруулж буй төсөл юм. Үйл ажиллагааны зарчим нь Hyperion-тай төстэй, зөвхөн Uranium-235-ийг түлш болгон ашигладаг. 10-100 мегаваттын хүчин чадалтай 30 жилийн хадгалах хугацаатай байх ёстой.
Хэмжээ нь 200 тонн жинтэй реакторын жинтэй 15 метр өндөр, өргөн нь 3 байх ёстой. Энэхүү суулгацыг түрээсийн схемийн дагуу хөгжингүй орнуудад ашиглахаар эхлээд тооцдог. Тиймээс бүтцийг задлах, үүнээс ямар ч үнэ цэнэтэй зүйлийг гаргаж авах боломжгүй болоход анхаарлаа хандуулж байна. Утга нь уран-238, зэвсгийн зэрэгтэй плутоний бөгөөд хугацаа нь дуусахад үйлдвэрлэгддэг.
Түрээсийн гэрээ дуусгавар болоход хүлээн авагч энэ суулгацыг АНУ-д буцааж өгөх шаардлагатай болно. Зөвхөн эдгээр нь бусад хүмүүсийн мөнгөөр \u200b\u200bзэвсгийн зэрэглэлийн плутони үйлдвэрлэх хөдөлгөөнт үйлдвэр юм болов уу? Other Бусад асуудлаар Америкийн муж судалгаа шинжилгээний ажлаас урагш ахисангүй, тэр ч байтугай прототип ч бий.
Дүгнэж хэлэхэд өнөөг хүртэл хамгийн бодит хөгжил нь Hyperion компаниас эхэлсэн бөгөөд анхны хүргэлтүүд 2014 он хүртэл төлөвлөгдсөн байна. Бусад үйлдвэрүүд, тухайлбал Mitsubishi Heavy Industries зэрэг томоохон компаниуд ийм үйлдвэр байгуулах талаар ижил төстэй ажил хийж байгаа тул "халаасны" атомын цахилгаан станцын үйл ажиллагааг цаашид эхлүүлэх болно гэж бодож байна. Ерөнхийдөө бяцхан цөмийн реактор нь бүх төрлийн бохир ус, бусад "ногоон" технологийн зохистой хариу арга хэмжээ юм. Ойрын ирээдүйд цэргийн технологи дахин төрийн албанд хэрхэн шилжиж байгааг бид ажиглах боломжтой юм шиг байна.
Харамсалтай нь дотоодын хэрэгцээнд зориулагдсан микроатомийн реактор үүсгэх боломжгүй бөгөөд иймээс ийм байна. Атомын реакторын үйл ажиллагаа нь уран-235 цөмийн (²³⁵U) дулааны нейтроноор ялгарах гинжин урвал дээр суурилдаг: n + ²³⁵U → ¹⁴¹Ba + ⁹²Kr + γ (202.5 MeV) + 3n. Хагалгааны гинжин урвалыг доор харуулав.
Инжирд. нейтрон нь бөөм рүү (⁵³⁵U) өдөөгдөж, цөм нь хоёр хэсэгт хуваагддаг (aBa, ⁹²Kr), энерги 202.5 МэВ ба 3 чөлөөт нейтрон (дунджаар) хуваагддаг бөгөөд энэ нь эргээд дараагийн 3 ураны цөмийг хувааж чаддаг. замдаа баригджээ. Тиймээс хуваах үйлдэл бүр дээр ойролцоогоор 200 МВ энерги буюу ~ 3 × 10⁻¹¹ J ялгардаг бөгөөд энэ нь ~ 80 TerraJ / kg буюу ижил хэмжээтэй шатаж буй нүүрснээс 2.5 сая дахин их юм. Гэвч Мэрфигийн зааварчилгаанд: "Хэрэв асуудал гарвал тэр нь тохиолдоно" гэж хэлдэг бөгөөд хуваагдлаас үүссэн нейтронуудын нэг хэсэг нь гинжин урвалын явцад алдагддаг. Нейтронууд идэвхтэй хэмжээнээс гарч (үсэрч) эсвэл хольцоор шингээгддэг (жишээлбэл, Криптон). Дараагийн үеийн нейтроны тоо, өмнөх үеийн нейтроны тооны харьцааг тархсан нейтрон дунд (цөмийн реакторын гол) бүхэл эзлэхүүн дэх харьцааг нейтрон үржүүлэх коэффициент гэж нэрлэдэг, k. К-д<1 цепная реакция затухает, т.к. число поглощенных нейтронов больше числа вновь образовавшихся. При k>1-т, дэлбэрэлт бараг л гардаг, 1-тэй тэнцүү к-ийн хувьд тогтмол хяналттай гинжин урвал явагдана. Нейтрон үржүүлэх коэффициент (k) нь цөмийн түлшний масс ба цэвэр байдалд хамгийн мэдрэмтгий байдаг (²³⁵U). Цөмийн физикийн хувьд бие даан ажилладаг утааны гинжин урвал (k≥1) эхлүүлэхэд шаардагдах материалын хамгийн бага массыг критик масс гэж нэрлэдэг. Уран-235-ийн хувьд 50 кг-тай тэнцэнэ. Энэ нь мэдээж микроз биш, гэхдээ тийм ч их биш юм. Цөмийн дэлбэрэлтээс зайлсхийж, гинжин урвал (үржвэрийн хүчин зүйл) -ийг хянах боломжийг бий болгохын тулд реакторын түлшний массыг ихэсгэж, нейтрон шингээгч (модератор) -ийг зохих ёсоор ажиллуулах хэрэгтэй. Энэ бол гинжин урвал, тогтвортой хөргөлтийн систем, байнгын ажиллагаатай боловсон хүчний цацрагийн аюулгүй байдлыг хангах нэмэлт байгууламж шаарддаг инженерийн тоног төхөөрөмж юм.
Та мөн Калифорниа-232-ийг ойролцоогоор 2.7 кг жинтэй чухал түлш болгон ашиглаж болно. Хязгаарлалтад хэд хэдэн метрийн диаметр бүхий бөмбөгний хэмжээтэй реакторыг авчрах нь магадгүй боломжтой юм. Энэ нь магадгүй цөмийн шумбагч онгоцонд хийгдсэн байж магадгүй юм. Ийм реакторт ойртох нь маш аюултай байх ёстой гэж би бодож байна, учир нь зайлшгүй нейтрон суурьтай тул дайчин хүн энэ тухай илүү их асуух ёстой.
Калифорниа бол асар их өртөгтэй тул цөмийн түлш болгон ашиглахад тохиромжтой биш юм. Калифорния-252-ийн 1 грамм нь 27 сая долларын үнэтэй байдаг. Зөвхөн ураныг цөмийн түлш болгон өргөн ашигладаг. Ториум ба плутонид суурилсан түлшний эсүүд өргөн тархалтыг хараахан хүлээж аваагүй ч идэвхтэй хөгжиж байна.
Шумбагч онгоцны реакторуудын харьцангуй өндөр нягтрал нь дизайны ялгаатай байдал (ихэвчлэн усан хөргөлттэй реакторууд, WWER / PWRs), тэдгээрийн өөр өөр шаардлага (аюулгүй байдал, онцгой байдлын бусад шаардлагууд; самбар дээр ихэвчлэн цахилгаан эрчим хүч шаардагддаггүй, газрын цахилгаан станцын реакторуудаас ялгаатай) , зөвхөн цахилгаан эрчим хүчийг бий болгох зорилгоор бүтээсэн) ба янз бүрийн шатахуун баяжуулах (ураны-238-ийн агууламжтай харьцуулахад уран-235-ийн агууламж). Ихэвчлэн уран нь илүү их баяжуулсан далайн реакторуудад (Америкийн завины хувьд 20% -иас 96% хүртэл) түлш хэлбэрээр ашиглагддаг. Түүнчлэн, далайн реакторт керамик (уран диоксид) хэлбэрээр түлш ашиглах нь түгээмэл байдаг газар дээр суурилсан цахилгаан станцуудаас ялгаатай нь цирконий болон бусад метал бүхий ураны хайлшийг түлш болгон ашигладаг.
Цөмийн задралын энергийг ашигласны үр дүнд цахилгаан гүйдэл үүсгэдэг төхөөрөмжийг сайн судалж (1913 оноос хойш) үйлдвэрлэж урт хугацаанд эзэмшиж ирсэн. Эдгээрийг харьцангуй нягтрал, өндөр бие даасан байдал шаардлагатай үед ашигладаг - сансрын судалгаа, усан доорх тээврийн хэрэгсэл, хүн ам багатай, хүн амгүй орчинд ашиглах технологи. Гэрийн нөхцөлд тэдгээрийг ашиглах хэтийн төлөв нь арай даруухан бөгөөд цацрагийн аюулаас гадна цөмийн түлшний ихэнх төрлүүд нь маш хортой бөгөөд үндсэндээ хүрээлэн буй орчинтой харьцахдаа маш аюултай байдаг. Англи уран зохиол дээр эдгээр төхөөрөмжийг атомын батерей гэж нэрлэдэг бөгөөд тэдгээрийг реактор гэж нэрлэх нь заншил биш боловч тэдгээр нь ялзрах урвалд ордог тул үүнийг ийм гэж үзэж болно. Хэрэв хүсвэл ийм төхөөрөмжийг дотоодын хэрэгцээнд нийцүүлэн тохируулах боломжтой бөгөөд энэ нь нөхцөл байдал, жишээлбэл Антарктикийн хувьд хамааралтай байж болно.
Радиоизотопын дулааны цахилгаан үүсгүүрүүд удаан хугацааны туршид оршин тогтнож ирсэн бөгөөд таны хүсэлтийг бүрэн хангаж өгдөг. Тэд Seebeck эффектээс болж ажилладаг бөгөөд тэдгээр нь хөдлөх хэсгүүд байдаггүй. Хэрэв энэ нь нийтлэг ойлголт, аюулгүй байдлын урьдчилан сэргийлэх арга хэмжээ, эрүүгийн хуульд харшлахгүй бол ийм генераторыг тус улсын гаражийн доор хаа нэг газар оршуулж, үүнээс гэрлийн чийдэн, зөөврийн компьютерийг ч тэжээж болох байсан. Зуун эсвэл хоёр ватт цахилгаан эрчим хүчээр үр сад, хөршүүдийн эрүүл мэндийг золиослох. Нийтдээ 1000 гаруй ийм генераторыг Орос ба ЗХУ-д үйлдвэрлэж байжээ.
Бусад оролцогчид өмнө нь хариулснаас харахад цахилгаан үүсгэхэд уурын турбин ашигладаг "сонгодог" цөмийн эрчим хүчний реакторуудын хэтийн төлөвийг физикийн хууль тогтоомжоор маш их хязгаарладаг бөгөөд гол хязгаарлалт нь реакторыг бусад тоног төхөөрөмжийн хэмжээтэй харьцуулахад тийм ч их биш юм: бойлер, дамжуулах хоолой, турбин, хөргөх цамхаг. Ихэвчлэн "өрхийн" загвар байхгүй байх магадлалтай. Гэсэн хэдий ч хангалттай авсаархан төхөөрөмжүүдийг идэвхтэй хөгжүүлж байна. Жишээлбэл, 50 MWe хүчин чадалтай, ирээдүйтэй NuScale реакторын хэмжээ 76 дөнгөж 15 инч байна. хоёр метр 40 сантиметр байна.
Цөмийн хайлах эрч хүчээр бүх зүйл илүү төвөгтэй, хоёрдмол утгатай болно. Нэг талаас, бид зөвхөн урт хугацааны талаар ярих боломжтой. Том цөмийн хайлуулах реакторууд хүртэл эрчим хүч өгдөггүй бөгөөд тэдгээрийн практик миниатюрчлалын талаар ямар ч асуулт гарахгүй. Гэсэн хэдий ч хэд хэдэн ноцтой, бүр ноцтой байгууллагууд синтезийн урвал дээр суурилсан эрчим хүчний эрчим хүчний эх үүсвэрийг боловсруулж байна. Хэрэв Локхид Мартинийн хувьд "авсаархан" гэдэг үгийг "ванны хэмжээ" гэж ойлговол жишээлбэл, Америкийн 2009 оны санхүүгийн жилд гарсан ДарПА агентлагийн хувьд.
1. Стерлингийн чөлөөт поршений хөдөлгүүр нь "атомын уурын" халаалттайгаар ажилладаг. 2 индукцын үүсгэгч нь улайсгасан чийдэнг асаахын тулд 2 ватт цахилгаан үүсгэдэг. Цэнхэр гэрэлтэлт нь гамма цацраг туяагаар атомуудаас ялгарч байгаа электронуудын Черенковын ялгаруулалт юм. Шөнийн гайхалтай гэрэлтүүлэг болж чаддаг!
14 настай хүүхдүүдийн хувьд Залуу судлаач нь жижиг ч гэсэн жинхэнэ цөмийн реакторыг бие даан угсарч, нэн даруй болон хойшлогдсон нейтрон гэж юу болохыг олж мэдэх, цөмийн гинжин урвалын хурдатгал ба бууралтын динамикийг харах боломжтой болно. Гамма туяаны спектрометрээр хийсэн хэд хэдэн энгийн туршилтууд нь янз бүрийн задралын бүтээгдэхүүнийг боловсруулж, одоогийн загварлаг торийн түлшний хуулбарыг туршиж үзэх боломжтой болно (торий-232 сульфидын хэсэг хавсаргав). Оруулсан "Бага насандаа цөмийн физикийн үндэс суурь" номонд угсарсан реактортой хийсэн 300 гаруй туршилтын тухай тайлбар орсон байгаа тул бүтээлч үйл ажиллагааны цар хүрээ нь асар том юм
Түүхэн прототип Атомын энергийн лабораторийн хэрэгсэл (1951) нь оюутнуудад шинжлэх ухаан, технологийн хамгийн дэвшилтэт салбарт элсэх боломжийг олгосон. Электроскоп, Уилсон танхим, Гейгер-Мюллер хэмжигч олон сонирхолтой туршилт хийх боломжтой болсон. Гэхдээ мэдээж Оросын ширээний цөмийн цахилгаан станцаас одоо байгаа реакторыг угсрах нь тийм ч сонирхолтой биш юм.
1950-иад онд цөмийн реакторууд гарч ирснээр бүх эрчим хүчний асуудлыг шийдэх гарц нь хүн төрөлхтний өмнө хумигдаж байсан юм шиг санагдаж байв. Эрчим хүчний инженерүүд цөмийн цахилгаан станцыг бүтээсэн, усан онгоц үйлдвэрлэгчид атомын цахилгаан хөлөг онгоц зохион бүтээсэн бөгөөд тэр ч байтугай автомашины дизайнерууд уг баярт нэгдэж "энх тайван" ашиглахаар шийдсэн байна. Нийгэмд “цөмийн хөөрөгдөл” үүсч, үйлдвэрлэл нь мэргэшсэн мэргэжилтнүүдээр дутагдаж эхлэв. Шинэ боловсон хүчнийг оруулах шаардлагатай болж, зөвхөн их, дээд сургуулийн оюутнуудын дунд төдийгүй сургуулийн сурагчдын дунд боловсролын чиглэлээр ажилладаг ноцтой компани байгуулагджээ. Жишээлбэл, A.C. Гилберт компани нь 1951 онд Атомын энергийн лабораторийн нялх хүүхдийн иж бүрдлийг худалдаанд гаргасан бөгөөд үүнд хэд хэдэн жижиг цацраг идэвхит эх үүсвэр, шаардлагатай багаж хэрэгсэл, ураны хүдрийн дээжүүд байсан. Энэхүү хамгийн сүүлийн үеийн шинжлэх ухааны иж бүрдэл нь хайрцаг дээр бичигдсэнээр "залуу судлаачдад 150 гаруй сонирхолтой шинжлэх ухааны туршилт хийх боломжийг олгосон юм."
Боловсон хүчин бүх зүйлийг шийддэг
Сүүлийн хагас зуун жилийн туршид эрдэмтэд хэд хэдэн гашуун сургамж авч, найдвартай, аюулгүй реакторыг хэрхэн бий болгох талаар сурч мэдсэн. Саяхан Фукусима хотод болсон ослын улмаас энэ бүсэд бууралт ажиглагдаж байгаа ч удалгүй дахин сэргээгдэх болно, атомын цахилгаан станцуудыг цэвэр, найдвартай, аюулгүй эрчим хүч олж авах хамгийн ирээдүйтэй арга гэж үзэж байна. Гэтэл одоо Орос улсад 1950-иад оны бургас шиг боловсон хүчин дутагдалтай байна. Сургуулийн сурагчдыг татах, цөмийн энерги ашиглах сонирхлыг нэмэгдүүлэхийн тулд A.C.-ийн жишээг авч, Ecoatomconversion эрдэм шинжилгээ, үйлдвэрлэлийн үйлдвэр (NPP). Гилберт компани нь 14 настай хүүхдүүдэд зориулсан боловсролын хэрэгсэл гаргажээ. Мэдээжийн хэрэг, өнгөрсөн хагас зуун жилийн турш шинжлэх ухаан зогсонги байдалд ороогүй тул түүхэн прототипээс ялгаатай нь орчин үеийн иж бүрдэл нь илүү сонирхолтой үр дүнг олж авах, тухайлбал, атомын цахилгаан станцын бодит загварыг ширээн дээр угсрах боломжийг олгодог. Мэдээж жүжиглэх.
Живх бичиг үсгийн мэдлэг
"Манай компани нь Обнинскээс гаралтай. Атомын энерги нь бараг цэцэрлэгийн хүүхдүүдэд танил болсон" гэж Андрей Бихаданко тайлбарлалаа. - Түүнээс эмээх шаардлагагүй гэдгийг хүн бүр ойлгодог. Тиймээ, зөвхөн үл мэдэгдэх аюул үнэхээр аймшигтай юм. Тиймээс бид өөрсдийгөө болон бусдыг ноцтой эрсдэлд оруулахгүйгээр цөмийн реакторын үйл ажиллагааны зарчмуудыг турших, судлах боломжийг олгодог сургуулийн иж бүрэн сурагчдад зориулж энэхүү иж бүрдлийг гаргахаар шийдсэн. Таны мэдэж байгаагаар бага наснаасаа олж авсан мэдлэг нь хамгийн удаан эдэлгээтэй байдаг тул энэхүү хэрэгслийг гаргаснаар бид Чернобылийн давталт эсвэл магадлалыг эрс багасгана гэж найдаж байна.
Ирээдүйд Фукушима болно. "
Хог хаягдал Плутони
Энэ хэдэн жилийн туршид олон атомын цахилгаан станцууд реактор плутони хэмээх олон тонн хуримтлагджээ. Энэ нь ихэвчлэн бусад изотопуудын хольцын 20 орчим хувийг агуулдаг Pu-239 зэвсгээс бүрддэг бөгөөд эдгээр нь үндсэндээ Pu-240 юм. Энэ нь реакт плутони нь цөмийн бөмбөг хийхэд үнэхээр тохиромжгүй болгодог. 239 ба 240-р изотопын хоорондох массын ялгаа нь ердөө 0.4% байдаг тул хольцыг тусгаарлах нь маш хэцүү байдаг. Реакторын плутони агуулсан цөмийн түлш үйлдвэрлэх нь технологийн хувьд төвөгтэй, эдийн засгийн хувьд үр ашиггүй болох тул энэхүү материал нь ажилгүй байсан. Энэ бол NPO Ecoatomconversion-ийн боловсруулсан залуу атомын эрчим хүчний инженер ажилд авах ажилд ашиглагдаж байсан "хаягдсан" плутони юм.
Мэдэгдэж байгаагаар задралын гинжин урвал эхлэхийн тулд цөмийн түлш тодорхой эгзэгтэй масстай байх ёстой. Зэсийн агуулгатай уран-235-ийн хувьд энэ нь 50 кг, плутони-239-д ердөө 10. Бериллий зэрэг нейтрон цацруулагч бүрхүүл нь чухал эсийг хэд дахин бууруулж чаддаг. Дулааны нейтроны реакторын нэгэн адил тохируулагчийг ашиглах нь чухал ач холбогдолтой массыг арав дахин нэмэгдүүлж хэдэн килограммаар өндөр баяжуулсан U-235 болгон бууруулна. Pu-239-ийн эгзэгтэй масс нь хэдэн зуун грамм байх болно, ийм хэт авсаархан реактор нь Ecoatomconversion-ийн боловсруулсан ширээн дээр багтах болно.
Цээжинд юу байна
Энэхүү багц нь хар, цагаан өнгөөр \u200b\u200bбага зэрэг чимэглэгдсэн бөгөөд зөвхөн гурван сегмент бүхий цацраг идэвхт дүрс нь ерөнхий дэвсгэр талаасаа ялгарч байгаа юм. "Үнэндээ ямар ч аюул заналхийлэл байхгүй" гэж Андрей хайрцаг дээр бичсэн "Төгс аюулгүй!" Гэсэн үгийг заажээ. “Гэхдээ эдгээр нь албан ёсны албаны хүмүүсийн шаардлага” гэж Хайрцаг нь хүнд жинтэй бөгөөд энэ нь гайхах зүйл биш юм. Үүнд цирконийн бүрхүүл бүхий зургаан плутони саваагаар түлшний угсралт (FA) бүхий битүүмжилсэн хар тугалгатай тээврийн савыг агуулдаг. Үүнээс гадна иж бүрдэл нь химийн хатуурал бүхий халуунд тэсвэртэй шилээр хийсэн реакторын бүрхүүл, шилэн цонх ба даралтын булчирхай бүхий реакторын бүрхүүл, зэвэрдэггүй ган цөм, реакторын дэмжлэг, бор карбидын хяналтын саваа шингээгч зэргийг багтаасан болно. Реакторын цахилгаан хэсгийг полимер хоолой, жижиг улайсгасан чийдэн, утастай холбосон Stirling үнэгүй поршений хөдөлгүүрээр төлөөлдөг. Энэхүү хэрэгсэлд борын хүчил нунтаг бүхий нэг килограмм уут, амьсгалын замын хамгаалалтын хос костюм, нэгдсэн гелий нейтрон илрүүлэгч бүхий гамма спектрометр багтжээ.
АЦС барих
Зурган дээрх хавсаргасан гарын авлагын дагуу атомын цахилгаан станцын одоогийн байршлыг угсрах нь маш энгийн бөгөөд хагас цаг хүрэхгүй хугацаа шаардагдана. Загварлаг хамгаалалтын костюм өмсөж (энэ нь зөвхөн угсрах үед шаардлагатай болно) бид түлшний угсралтаас битүүмжилсэн савлагааг нээдэг. Дараа нь бид угсралтын ажлыг реакторын саванд хийж, реакторын цөмөөр хучна. Төгсгөлд нь даралтын булчирхайгаар бид тагийг нь наа. Төв хэсэгт та шингээгч саваа төгсгөлд нь оруулах хэрэгтэй бөгөөд нөгөө хоёрын аль нэгээр дамжуулан идэвхтэй бүсийг нэрсэн усаар дүүргэж, хэргийг зураас руу зурна. Дүүргэсний дараа уур ба конденсат хоолой нь Stirling хөдөлгүүрийн дулаан солилцогчоор дамжуулж, даралтын булчирхайд холбогддог. Атомын цахилгаан станц өөрөө ашиглалтад ороод бэлэн болсон тул нейтроныг төгс шингээж, залуу судлаачийг нейтрон цацраг туяанаас хамгаалдаг борын хүчлийн уусмалаар дүүргэсэн аквариумд байрлуулж л үлддэг.
Гурав, хоёр, нэг - эхлэх!
Бид аквариумын хананд ойрхон нейтрон мэдрэгч бүхий гамма спектрометрийг авчирдаг: эрүүл мэндэд аюул занал учруулахгүй нейтронуудын өчүүхэн хэсэг одоо ч гарч ирдэг. Нейтрон урсгал хурдан өсч эхлэх хүртэл тохируулгын саваа аажмаар дээшлүүлнэ, энэ нь өөрөө цөмийн урвал явагдаж эхэлнэ гэсэн үг юм. Гарц нь шаардлагатай хүч рүү хүрч, саваа тэмдгийн дагуу 1 см-ээр түлхэгддэг тул урвалын түвшин тогтворжино. Буцалж эхэлмэгц идэвхитэй бүсийн цөмийн дээд хэсэгт уурын давхарга гарч ирнэ (тохиолдолд цооролт нь энэ давхаргад плутони саваа ил гарахыг зөвшөөрдөггүй бөгөөд энэ нь хэт халахад хүргэдэг). Уур нь Stirling хөдөлгүүр рүү дээшээ урсдаг бөгөөд тэнд конденсаци хийж реактор руу гардаг хоолойгоор урсдаг. Хөдөлгүүрийн хоёр үзүүрийн хоорондох температурын зөрүү (нэг нь уураар халдаг, нөгөө нь өрөөний агаараар хөрдөг) соронзон поршений доргилт болж хувирдаг бөгөөд энэ нь эргээд хөдөлгүүрийн эргэн тойрон дахь ороомогт ээлжлэн гүйдэл үүсгэж, залуу судлаачийн гарт байгаа атомын гэрлийг асааж, тэд найдаж байна. хөгжүүлэгчид, түүний зүрх сэтгэлд атомын сонирхол.
Редакцийн тэмдэглэл: Энэхүү нийтлэл нь сэтгүүлийн 4-р сарын дугаарт нийтлэгдсэн бөгөөд 4-р сарын 4-ний дугаар юм.