Mic reactor nuclear. Constructor atomic: reactor pe masă. Ce este în piept

Recent, conceptul de alimentare cu energie autonomă a căpătat un impuls. Fie că este vorba de o casă de țară cu turbinele eoliene și panourile solare pe acoperiș sau o fabrică de prelucrare a lemnului cu un cazan de încălzire care funcționează pe deșeuri industriale - rumeguș, esența nu se schimbă. Lumea ajunge treptat în sensul că este timpul să abandoneze aprovizionarea centralizată de energie termică și electricitate. Încălzirea centrală nu se găsește aproape niciodată în Europa, case individuale, zgârie-nori de locuințe și întreprinderile industriale sunt încălzite independent. Singurele excepții sunt unele orașe din țările de nord - acolo încălzirea centralizată și marile cazane sunt justificate de condițiile climatice.

În ceea ce privește industria electrică autonomă, atunci totul se îndreaptă către acest lucru - populația cumpără activ turbine eoliene și panouri solare. Companiile caută modalități de a utiliza eficient energia termică din procese tehnologice, își construiesc propriile centrale termice și cumpără, de asemenea, panouri solare cu turbine eoliene. Mai ales tehnologiile ecologice intenționează chiar să acopere acoperișurile fabricilor și a hangarilor cu panouri solare.

În cele din urmă, aceasta se dovedește a fi mai ieftină decât cumpărarea capacității de energie necesare de la rețelele locale de alimentare. Cu toate acestea, după accidentul de la Cernobâl, toată lumea a uitat cumva că cel mai ecologic, cel mai ieftin și mod accesibil primirea energiei termice și electrice rămâne în continuare energia atomului. Și dacă de-a lungul existenței industriei nucleare, centralele electrice cu reactoare nucleare au fost întotdeauna asociate cu complexe pe hectare de suprafață, conducte uriașe și lacuri pentru răcire, atunci o serie de evoluții din ultimii ani sunt concepute pentru a rupe aceste stereotipuri.

Mai multe companii au anunțat deodată că intră pe piață cu reactoare nucleare „de origine”. Stațiile miniaturale cu dimensiuni de la o cutie de garaj până la o clădire mică cu două etaje sunt gata să livreze de la 10 la 100 MW pe 10 ani fără realimentare. Reactoarele sunt complet autonome, sigure, nu necesită întreținere, iar la sfârșitul duratei de viață, sunt pur și simplu reîncărcate încă 10 ani. Nu este un vis pentru o fabrică de fier sau pentru un rezident economic de vară? Să luăm în considerare mai detaliat cele dintre ele, vânzarea cărora va începe în anii următori.

Toshiba 4S (Super Safe, Mic și Simplu)

Reactorul este proiectat ca o baterie. Se presupune că o astfel de "baterie" va fi îngropată într-o mină la 30 de metri adâncime, iar clădirea de deasupra acesteia va avea dimensiuni de 22 16 11 metri. Nu mai mult decât o casă frumoasă la țară? O astfel de uzină va avea nevoie de personal de întreținere, dar acest lucru nu poate fi încă comparat cu zeci de mii de metri pătrați de suprafață și sute de lucrători la centralele nucleare tradiționale. Capacitatea nominală a complexului este de 10 megawati timp de 30 de ani fără realimentare.

Reactorul funcționează pe neutroni rapizi. Un reactor similar a fost instalat și funcționează din 1980 la PNB Beloyarsk din Regiunea Sverdlovsk din Rusia (reactorul BN-600). Este descris principiul funcționării. În instalația japoneză, topirea de sodiu este utilizată ca lichid de răcire. Aceasta permite operarea să crească temperatura de funcționare a reactorului cu 200 de grade Celsius în comparație cu apa și la presiunea normală. Utilizarea apei în această capacitate ar crește presiunea în sistem de sute de ori.

Cel mai important, costul de generare de 1 kWh pentru această instalație este de așteptat între 5 și 13 cenți. Răspândirea se datorează particularităților impozitării naționale, costurilor diferite de prelucrare a deșeurilor nucleare și costurilor punerii instalației în funcțiune din dezafectare.

Primul client al „bateriei” de la Toshiba pare să fie micul oraș Galena, Alaska din SUA. În prezent, documentația de aprobare este coordonată cu agențiile guvernamentale americane. Partenerul companiei din SUA este cunoscuta companie Westinghouse, care a furnizat pentru prima dată ansambluri de combustibil NPP ucrainene, alternativă la TVEL rus.

Generarea puterii Hyperion și Reactorul Hyperion

Acești băieți americani par a fi primii care au intrat pe piața comercială a reactoarelor nucleare în miniatură. Compania oferă unități de la 70 la 25 megawati la un cost de aproximativ 25-30 milioane dolari pe unitate. Centralele nucleare Hyperion pot fi utilizate atât pentru producerea de energie electrică, cât și pentru încălzire. Încă de la începutul anului 2010, au fost primite deja peste 100 de comenzi la stațiile de diferite capacități, atât de la persoane fizice, cât și de la companii de stat. Este chiar planificat să se mute producția de module finite în afara Statelor Unite, construind fabrici în Asia și Europa de Vest.

Reactorul funcționează pe același principiu ca majoritatea reactoarelor moderne din centralele nucleare. A citi . Cele mai apropiate principii de funcționare sunt cele mai comune reactoare ruse ale VVER și centrale electrice, folosit pe submarine nucleare ale proiectului 705 „Lira” (NATO - „Alfa”). Reactorul american este practic o versiune terestră a reactoarelor instalate pe submarinele nucleare specificate, apropo - cele mai rapide submarine ale timpului lor.

Nitrura de uraniu este folosită ca combustibil, care are o conductivitate termică mai mare în comparație cu oxidul de uraniu ceramic, care este tradițional pentru reactoarele VVER. Acest lucru face posibilă funcționarea la o temperatură cu 250-300 de grade Celsius mai mare decât instalațiile de apă-apă, ceea ce crește eficiența turbinelor cu abur ale generatoarelor electrice. Totul este simplu aici - cu cât temperatura reactorului este mai ridicată, cu atât temperatura aburului este mai ridicată și, în consecință, este mai mare eficiența turbinei cu abur.

O topitură de plumb-bismut este folosită ca „lichid” de răcire, similară cu cea a submarinelor nucleare sovietice. Topirea trece prin trei circuite de schimb de căldură, reducând temperatura de la 500 de grade Celsius la 480. Fluidul de lucru pentru turbină poate fi atât vapori de apă, cât și dioxid de carbon supraîncălzit.

Unitatea cu sistem de combustibil și răcire cântărește doar 20 de tone și este proiectată pentru 10 ani de funcționare la o putere nominală de 70 megavati fără a alimenta. Dimensiunile cu adevărat în miniatură sunt impresionante - reactorul are doar 2,5 metri înălțime și 1,5 metri lățime! Întregul sistem poate fi transportat cu camioane sau cu trenul, fiind titularul recordului mondial comercial absolut în ceea ce privește raportul dintre puterea și mobilitatea.

La sosirea pe șantier, „butoiul” cu reactorul este pur și simplu îngropat. Accesul la acesta sau orice serviciu nu este deloc asumat. După expirare perioada de garantie ansamblul este dezgropat și trimis la fabrica producătorului pentru reumplere. Caracteristicile răcirii cu plumb-bismut oferă un avantaj imens pentru siguranță - supraîncălzirea și explozia nu sunt posibile (presiunea nu crește odată cu creșterea temperaturii). De asemenea, la răcire, aliajul se solidifică, iar reactorul în sine se transformă într-un lingou de fier izolat cu un strat gros de plumb, care nu se teme de stresul mecanic. Apropo, imposibilitatea de a lucra la putere redusă (datorită solidificării aliajului de răcire și a opririi automate) a fost motivul respingerii utilizării ulterioare a instalațiilor de plumb-bismut pe submarinul nuclear. Din același motiv, acestea sunt cele mai sigure reactoare instalate vreodată pe submarinele nucleare din toate țările.

Inițial, centralele nucleare în miniatură au fost dezvoltate de Hyperion Power Generation pentru nevoile industriei extractive, și anume pentru conversia șisturilor de ulei în ulei sintetic. Rezervele estimate de ulei sintetic în șisturi de ulei disponibile pentru prelucrare prin tehnologiile disponibile astăzi sunt estimate la 2,8.3,3 trilioane de barili. Pentru comparație - rezervele de ulei „lichid” din puțuri sunt estimate la doar 1,2 trilioane de barili. Totuși, procesul de transformare a șisturii în ulei necesită încălzirea acestuia, apoi captarea fumurilor, care apoi se condensează în ulei și subproduse. Este clar că pentru încălzire trebuie să luați energie undeva. Din acest motiv, extracția uleiului din șist este considerată inexpertă economică în comparație cu importul său din țările OPEC. Astfel, compania vede viitorul produsului său diferite zone cerere.

De exemplu, ca centrală mobilă pentru nevoile bazelor militare și a câmpurilor aeriene. Tot aici sunt perspective interesante. Astfel, în desfășurarea războiului mobil, când trupele operează din așa-numitele puncte puternice din anumite regiuni, aceste stații ar putea alimenta infrastructura „bazelor”. La fel ca în strategiile computerizate. Singura diferență este că, atunci când sarcina din regiune este finalizată, centrala este încărcată vehicul (avion, elicopter de marfă, camioane, tren, navă) și dus într-un loc nou.

O altă utilizare în arena militară este alimentarea staționară a bazelor militare permanente și a câmpurilor aeriene. În cazul unui raid aerian sau a unei lovituri de rachete, o bază cu o centrală nucleară subterană care nu necesită personal de întreținere este mai probabil să rămână operațională. În același mod, puteți alimenta un grup de obiecte de infrastructură socială - sisteme de aprovizionare pentru orașe, instalații administrative, spitale.

Ei bine, aplicații industriale și civile - sisteme de alimentare pentru orașe și sate mici, întreprinderi individuale sau grupurile lor, sisteme de încălzire. La urma urmei, aceste instalații generează în primul rând energie termică, iar în regiunile reci ale planetei pot forma nucleul sistemelor de încălzire centralizate. De asemenea, compania consideră că utilizarea acestor centrale mobile în instalațiile de desalinizare din țările în curs de dezvoltare este promițătoare.

SSTAR (reactor mic, sigilat, transportabil, autonom)

Un mic reactor autonom, sigilat, portabil - un proiect în curs de dezvoltare la Laboratorul Național Lawrence Livermore, SUA. Principiul de funcționare este similar cu Hyperion, folosește doar Uranium-235 ca combustibil. Ar trebui să aibă o durată de valabilitate de 30 de ani, cu o putere de 10 până la 100 megawati.

Dimensiunile ar trebui să fie de 15 metri înălțime și 3 metri lățime, cu reactorul care cântărește 200 de tone. Această configurație este proiectată inițial pentru a fi utilizată în țările subdezvoltate în cadrul schemei de leasing. Prin urmare, creșterea atenției se plătește imposibilitatea dezasamblării structurii și a extragerii a tot ceea ce este valabil din ea. Cele valoroase sunt uraniu-238 și plutoniu de calitate a armelor, care sunt produse odată cu expirarea datei de expirare.

La sfârșitul contractului de închiriere, destinatarul va trebui să returneze această unitate în Statele Unite. Doar mi se pare că acestea sunt plante mobile pentru producerea de plutoniu cu arme pentru banii altcuiva? 🙂 În alte chestiuni, statul american nu a avansat mai departe aici lucrări de cercetare, nici măcar un prototip încă.

Rezumând, trebuie menționat că, deși cea mai realistă este dezvoltarea de la Hyperion, iar primele livrări sunt programate pentru 2014. Cred că ne putem aștepta la o ofensivă suplimentară a centralelor nucleare „de buzunar”, mai ales că alte întreprinderi, inclusiv giganți precum Mitsubishi Heavy Industries, efectuează lucrări similare la crearea de stații similare. În general, un reactor nuclear în miniatură este un răspuns demn la toate tipurile de turbiditate maree și la alte tehnologii incredibil de „verzi”. Se pare că în viitorul apropiat vom putea observa cum din nou tehnologia militară este transferată serviciului civil.

Din păcate, este imposibil să creăm un reactor microatomic pentru nevoile casnice, și iată de ce. Funcționarea unui reactor atomic se bazează pe o reacție în lanț a fisiunii nucleelor \u200b\u200bUranus-235 (²³⁵U) de către un neutron termic: n + ²³⁵U → ¹⁴¹Ba + ⁹²Kr + γ (202,5 \u200b\u200bMeV) + 3n. Desenul de reacție în lanț de clivaj este prezentat mai jos.

În fig. se poate observa cum un neutron care intră în nucleu (²³⁵U) îl excită și nucleul se împarte în două fragmente (¹⁴¹Ba, ⁹²Kr), o γ-cuantă cu o energie de 202,5 \u200b\u200bMeV și 3 neutroni liberi (în medie), care la rândul lor pot împărți următorii 3 nuclei de uraniu prins în calea lor. Așadar, în procesul fiecărui act de fisiune, sunt eliberate aproximativ 200 MeV de energie sau ~ 3 × 10⁻¹¹ J, ceea ce corespunde la 80 TerraJ / kg sau 2,5 milioane de ori mai mult decât ar fi eliberat în aceeași cantitate de cărbune care arde. Dar cum ne indică Murphy: „dacă ar trebui să se întâmple o problemă, atunci se întâmplă cu siguranță”, iar o parte dintre neutronii produși în timpul fisiunii se pierd în reacția în lanț. Neutronii pot scăpa (sari) din volumul activ sau pot fi absorbiți de impurități (de exemplu, Krypton). Raportul dintre numărul de neutroni al generației următoare cu numărul de neutroni din generația anterioară pe întregul volum al mediului de multiplicare a neutronilor (zona activă a unui reactor nuclear) se numește factor de multiplicare a neutronilor, k. Pentru k<1 цепная реакция затухает, т.к. число поглощенных нейтронов больше числа вновь образовавшихся. При k>1, o explozie are loc aproape instantaneu. Când k este 1, apare o reacție de lanț staționar controlat. Factorul de înmulțire a neutronilor (k) este cel mai sensibil la masa și puritatea combustibilului nuclear (²³⁵U). În fizica nucleară, masa minimă de materie fissilă necesară pentru a începe o reacție în lanț de fisiune auto-susținută (k≥1) se numește masa critică. Pentru Uranus-235, este de 50 kg. Cu siguranță aceasta nu este o dimensiune micro, dar nu prea mult. Pentru a evita o explozie nucleară și a crea posibilitatea de a controla reacția în lanț (factorul de înmulțire), masa combustibilului din reactor trebuie crescută și, în consecință, trebuie să fie puse în funcțiune amortizoare de neutroni. Tocmai acest echipament tehnic și tehnic al reactorului, în scopul controlului durabil al reacției în lanț, a sistemului de răcire și a structurilor suplimentare pentru siguranța la radiații a personalului și necesită volume mari.

Californian-232 cu o masă critică de aproximativ 2,7 kg poate fi de asemenea utilizat ca combustibil. În limită, este foarte posibil să aducem reactorul la dimensiunea unei sfere cu un diametru de câțiva metri. Cel mai probabil, acest lucru se face probabil pe submarine nucleare. Cred că ar trebui să fie foarte periculos să te apropii de astfel de reactoare ☠ din cauza inevitabilului fond de neutroni, dar mai multe detalii ar trebui solicitate războinicilor.

Californium nu este potrivit ca combustibil nuclear datorită costurilor sale enorme. 1 gram de California-252 costă aproximativ 27 de milioane de dolari. Numai uraniul este utilizat pe scară largă ca combustibil nuclear. Celule de combustibil pe baza de toriu și plutoniu nu au primit încă o distribuție largă, dar se dezvoltă activ.

Compactitatea relativ ridicată a reactoarelor submarine este asigurată de diferența de design (de obicei, reactoarele de apă sub presiune, se utilizează VVER / PWR), cerințe diferite pentru acestea (alte cerințe privind siguranța și oprirea de urgență; la bord, de obicei, nu au nevoie de multă energie electrică, spre deosebire de reactoarele de la centrala terestră) , care au fost create doar de dragul energiei electrice) și utilizarea diferitelor grade de îmbogățire a combustibilului (concentrație de uraniu-235 în raport cu concentrația de uraniu-238). De obicei, uraniul cu un grad de îmbogățire mult mai mare (de la 20% la 96% pentru bărcile americane) este utilizat în combustibil pentru reactoarele marine. De asemenea, spre deosebire de centralele electrice terestre, unde utilizarea combustibilului sub formă de ceramică (dioxid de uraniu) este comună, în reactoarele din larg, aliajele de uraniu cu zirconiu și alte metale sunt cel mai adesea utilizate ca combustibil.

Generare de dispozitive electricitate ca urmare a utilizării energiei fisiunii nucleare, sunt bine studiate (din 1913) și au fost stăpânite mult timp în producție. Sunt utilizate în principal acolo unde este nevoie de o relativă compactitate și o autonomie ridicată - în explorarea spațială, vehiculele subacvatice, tehnologiile slab populate și părăsite. Perspective pentru aplicarea lor în 2007 conditii de viata destul de modest, pe lângă pericolul de radiație, majoritatea tipurilor de combustibil nuclear sunt foarte toxice și, în principiu, sunt extrem de nesigure în contact cu mediul... În ciuda faptului că în literatura de limbă engleză aceste dispozitive sunt numite baterii atomice și nu este obișnuit să le numim reactoare, ele pot fi considerate ca atare, deoarece suferă o reacție de descompunere. Dacă se dorește, astfel de dispozitive pot fi adaptate pentru nevoile casnice, acest lucru poate fi relevant pentru condiții, de exemplu în Antarctica.

Generatoarele termoelectrice cu radioizotop există de mult timp și satisfac pe deplin solicitarea dvs. - sunt destul de compacte și de puternice. Funcționează datorită efectului Seebeck, nu au piese mobile. Dacă acest lucru nu ar contrazice bunul simț, măsurile de siguranță și codul penal, un astfel de generator ar putea fi îngropat undeva sub garajul din țară și chiar alimentat de un cuplu de becuri și un laptop de la acesta. Să sacrificăm, ca să spunem așa, sănătatea descendenților și a vecinilor de dragul unei sute sau două wați de electricitate. În total, mai mult de 1000 de astfel de generatoare au fost produse în Rusia și URSS.

După cum au răspuns deja alți participanți, perspectivele de miniaturizare a reactoarelor „clasice” de energie nucleară care utilizează turbine cu abur pentru a genera energie electrică sunt puternic limitate de legile fizicii, iar principalele restricții sunt impuse nu atât de dimensiunea reactorului, cât și de dimensiunea altor echipamente: cazane, conducte, turbine, turnuri de răcire. Cel mai probabil, nu vor exista modele „gospodărești”. Cu toate acestea, acum sunt dezvoltate activ dispozitive destul de compacte, de exemplu, un reactor promițător de la NuScale, cu o putere de 50 MWe, are dimensiuni de numai 76 pe 15 inci, adică. aproximativ doi metri cu 40 de centimetri.

Cu energia fuziunii nucleare, totul este mult mai complicat și ambiguu. Pe de o parte, putem vorbi doar despre perspectiva pe termen lung. Până în prezent, chiar și reactoarele de fuziune nucleare mari nu furnizează energie și pur și simplu nu se vorbește despre miniaturizarea lor practică. Cu toate acestea, o serie de organizații grave și chiar mai grave dezvoltă surse de energie compacte bazate pe o reacție de fuziune. Și dacă în cazul lui Lockheed Martin, cuvântul "compact" este înțeles ca "dimensiunea unei autoutilitare", atunci, de exemplu, în cazul agenției americane DARPA, care a alocat în anul fiscal 2009

1. Un motor Stirling cu piston liber funcționează prin încălzire prin "abur atomic" 2. Un generator de inducție oferă aproximativ 2 wați de energie electrică pentru a alimenta o lampă incandescentă 3. O strălucire caracteristică albastră este radiația Cherenkov a electronilor eliminați din atomi de quanta gamma. Poate servi drept o mare lumină de noapte!

Pentru copiii de la 14 ani, tânărul cercetător va putea asambla independent un reactor nuclear mic, dar real, să afle care sunt neutronii promptați și întârziați și să vadă dinamica accelerării și decelerației unei reacții nucleare în lanț. Câteva experimente simple cu un spectrometru gamma vă vor permite să înțelegeți producția diferitelor produse de fisiune și să experimentați cu reproducerea de combustibil din toriu acum la modă (o bucată de sulfură de toriu-232 este atașată). Cartea inclusă „Fundamentele fizicii nucleare pentru cei mici” conține o descriere a mai mult de 300 de experimente cu reactorul asamblat, astfel încât există o posibilitate imensă de creativitate

Prototip istoric Kit-ul de laborator pentru energie atomică (1951) le-a împuternicit pe școlari să experimenteze cel mai avansat domeniu al științei și tehnologiei. Electroscopul, camera Wilson și contorul Geiger-Müller au permis efectuarea multor experimente interesante. Dar, desigur, nu este la fel de interesant ca asamblarea unui reactor de funcționare din kitul rusesc „Desktop NPP”!

În anii '50, odată cu apariția reactoarelor nucleare, s-ar părea că perspectivele strălucitoare de soluționare a tuturor problemelor de energie arătate înaintea omenirii. Inginerii energetici au proiectat centrale nucleare, constructori de nave - nave electrice nucleare și chiar designeri auto au decis să se alăture vacanței și să folosească „atomul pașnic”. Un „boom nuclear” a apărut în societate, iar industria a început să lipsească specialiști calificați... A fost necesar un aflux de personal nou și a fost lansată o campanie educațională serioasă nu numai în rândul studenților, ci și în rândul elevilor de școală. De exemplu, A.C. Compania Gilbert a lansat în 1951 trusa pentru copii Atomic Energy Lab, care conține câteva surse radioactive mici, instrumentele necesare și probe minereu de uraniu... Acest „kit de știință de ultimă generație”, a spus în cutie, a permis „tinerilor cercetători să efectueze peste 150 de experimente științifice interesante”.

Cadrele sunt totul

În ultima jumătate de secol, oamenii de știință au învățat câteva lecții amare și au învățat cum să construiască reactoare sigure și sigure. În timp ce această zonă se confruntă în prezent cu o recesiune cauzată de recentul accident de la Fukushima, aceasta va fi în curând urmată de o majorare, iar centralele nucleare vor continua să fie văzute ca o modalitate extrem de promițătoare de a genera energie curată, fiabilă și sigură. Dar deja în Rusia există un deficit de personal, la fel ca în anii '50. Pentru a atrage școlarii și pentru a crește interesul pentru energia nucleară, „Ecoatomconversiunea” întreprinderii științifice și de producție (NPP), urmând exemplul A.C. Compania Gilbert a lansat un kit educativ pentru copii de la 14 ani. Desigur, știința nu a mai stat nemișcată în acești jumătate de secol, prin urmare, spre deosebire de prototipul său istoric, setul modern vă permite să obțineți un rezultat mult mai interesant, și anume, să puneți la punct un model real pe masă centrală nucleară... Desigur, acționând.

Alfabetizarea din leagăn

„Compania noastră provine din Obninsk, un oraș în care energia nucleară este familiară și familiară aproape de oamenii grădiniţă, - explică „PM” director științific NPP Ecoatomconversion Andrey Vyhadanko. - Și toată lumea înțelege că nu este absolut necesar să-i fie frică de ea. La urma urmei, doar un pericol necunoscut este cu adevărat îngrozitor. Prin urmare, am decis să lansăm acest set pentru copiii de școală, ceea ce le va permite să experimenteze și să studieze principiile reactoarelor nucleare la maxim, fără a se pune pe ei înșiși și pe alții cu riscuri serioase. După cum știți, cunoștințele dobândite în copilărie sunt cele mai puternice, așa că, odată cu lansarea acestui kit, sperăm să reducem semnificativ probabilitatea reapariției Chernobyl sau

Fukushima în viitor. "

Deșeuri de plutoniu

De-a lungul anilor, multe centrale nucleare au acumulat tone de așa-numitul reactor plutoniu. Este format în principal din arme de calitate Pu-239, care conțin aproximativ 20% impurități ale altor izotopi, în principal Pu-240. Acest lucru face ca plutoniul reactorului să fie absolut impropriu pentru fabricarea de bombe nucleare. Separarea impurității se dovedește a fi foarte dificilă, deoarece diferența de masă dintre izotopii 239 și 240 este de doar 0,4%. Fabricarea combustibilului nuclear cu adăugarea de plutoniu a reactorului s-a dovedit a fi dificilă din punct de vedere tehnologic și neprofitabil din punct de vedere economic, astfel încât acest material a fost lăsat în afara activității. Este plutoniul "deșeuri" care este utilizat în "Kitul Atomic Inginer Tânăr" dezvoltat de NPP "Ecoatomconversie".

După cum știți, pentru începerea unei reacții în lanț de fisiune, combustibilul nuclear trebuie să aibă o anumită masă critică. Pentru o bilă din uraniu-235 de arme, este de 50 kg, pentru plutoniu-239 - doar 10. O coajă dintr-un reflector de neutroni, de exemplu beriliu, poate reduce masa critică de mai multe ori. Iar utilizarea unui moderator, ca în reactoarele termice, va reduce masa critică de mai mult de zece ori, la câteva kilograme de U-235 extrem de îmbogățit. Masa critică a Pu-239 se va ridica chiar la sute de grame și este tocmai un astfel de reactor ultra-compact care se potrivește pe o masă care a fost dezvoltată la Ecoatomconversion.

Ce este în piept

Ambalajul kitului este decorat modest în alb și negru și doar pictogramele slabe de trei segmente de radioactivitate ies în evidență oarecum pe fundalul general. „Nu există niciun pericol”, spune Andrey, arătând cuvintele „Perfect în siguranță!” Scrise pe cutie. „Dar acestea sunt cerințele autorităților.” Cutia este grea, ceea ce nu este surprinzător: conține un recipient de transport cu plumb sigilat, cu un ansamblu de combustibil (FA) format din șase tije de plutoniu cu o teacă de zirconiu. În plus, kitul include un recipient exterior al reactorului din sticlă rezistentă la căldură cu întărire chimică, un capac al vasului cu geam de sticlă și garnituri de presiune, un vas de miez din oțel inoxidabil, un suport pentru reactor și un amortizor cu tijă de control al carburilor de bor. Partea electrică a reactorului este reprezentată de un motor Stirling cu piston liber, cu conducte de polimer de conectare, o mică lampă incandescentă și fire. Kit-ul include, de asemenea, o pungă de kilogram pulbere de acid boric, o pereche de costume de protecție cu respiratoare și un spectrometru gamma cu un detector de neutroni de heliu încorporat.

Construcție NPP

Asamblarea modelului de funcționare a unei centrale nucleare conform manualului atașat în imagini este foarte simplă și durează mai puțin de jumătate de oră. Îmbrăcând un costum de protecție elegant (este necesar doar în timpul asamblării), deschidem ambalajul etanș cu ansambluri de combustibil. Apoi introducem ansamblul în vasul reactorului, îl acoperim cu vasul de miez. La sfârșit, prindem capacul cu glandele sigilate deasupra. În cea centrală, trebuie să introduceți tijă de absorbție la capăt și, prin oricare dintre celelalte două, să umpleți zona activă cu apă distilată până la linia de pe corp. După umplere, conductele pentru abur și condens sunt conectate la garnituri de presiune, trecând prin schimbătorul de căldură al motorului Stirling. Centrala nucleară însăși este terminată și gata de lansare, tot ce mai rămâne este să o așezați pe un suport special într-un acvariu umplut cu o soluție de acid boric, care absoarbe perfect neutronii și protejează tânărul cercetător de iradierea neutronilor.

Trei, doi, unu - începe!

Aducem spectrometrul gamma cu un senzor de neutroni aproape de peretele acvariului: o parte mică din neutroni, care nu reprezintă o amenințare pentru sănătate, mai ies. Ridicați încet tija de reglare până când fluxul de neutroni începe să crească rapid, declanșând o reacție nucleară autosusținută. Rămâne doar să așteptați până când este atinsă puterea necesară și împingeți tija înapoi cu 1 cm de-a lungul marcajelor, astfel încât viteza de reacție să se stabilizeze. De îndată ce începe fierberea, în partea superioară a vasului va apărea un strat de vapori (perforația în vas nu permite acestui strat să expună tijele de plutoniu, ceea ce ar putea duce la supraîncălzirea lor). Aburul urcă tubul până la motorul Stirling, unde se condensează și se varsă pe tubul de ieșire în reactor. Diferența de temperatură dintre cele două capete ale motorului (unul este încălzit cu abur, iar celălalt este răcit de aerul din cameră) este transformat în oscilații ale magnetului cu piston, care, la rândul său, induce un curent alternativ în înfășurarea care înconjoară motorul, aprindând lumina atomică în mâinile tânărului cercetător și, așa cum speră dezvoltatori, interes atomic în inima lui.

Nota editorilor: Acest articol a fost publicat în numărul din aprilie al revistei și este o tragere la sorți a Zilei Avrilului Nebunilor.