Ogrevanje

Majhen-jedrski reaktor

Ali obstaja majhen-jedrski reaktor, ki lahko napaja hišo za celotno življenjsko dobo?


To je mogoče narediti z nekaj resnično majhne homogene fisije reaktorjev iz eksotičnih vrst goriva. Uporaba Americium izotopov, kot, cepitev goriva, je mogoče vzpostaviti delujoče tekočine, gorivo, reaktorji treh velikostnih razredov manjša od najmanjše Torija LFTR ali Staljeno Sol reaktorja s konstantno močjo okoli 20 kilovatov, ki bi bila primerno za napajanje toplote v sodobni družinski hiši.

Vodni homogeni reaktor v Oak Ridge je že leta 1953 ustvaril 140 kW. Richard Engel dodaja 300 g urana v 500 ml težki vodi za proizvodnjo električne energije za dva meseca.

Raziskovalci iz Izraela (dr. Yigal Ronen) so izdelali toplotni vodni homogeni reaktor, ki je tehtal 4,95 kg in imel polmer 9,6 cm in izhodno moč nekaj kilovatov. Majhen izraelski reaktor je bil sferične oblike in napajan v vodi z raztopino Am-242 m (NO3) 3. Kadar je fuzijski reaktor zelo majhen v fizični velikosti (krogla s premerom <10 cm), zahteva relativno malo celotnega zaščitnega svinca, da v celoti zapre reaktor z 28,6 cm.

Mali jedrski reaktor--
Mali jedrski reaktor--

Majhni fuzijski reaktorji pri zagotavljanju moči za podeželsko hišo običajno popustijo, ker nihče ni pred kratkim proizvedel fuzijskega reaktorja, ki dejansko ustvarja neto moč. Vendar ima Fusion veliko večjih prednosti za majhne reaktorje (vključno z oddaljeno proizvodnjo električne energije za en sam dom).

1) Fuzija nima zahteve po kritični masi, vse to, kar zahteva fuzijska reakcija, je treba izpolniti s pravimi pogoji (temperatura, gostota plazme in čas zadrževanja) za podporo fuziji. Zato se lahko zgodi, da so zelo majhne fuzijske elektrarne.

2) Fuzijska goriva so na splošno na voljo na zemlji in v vesolju. Vodik (in devterij) je največji element v vesolju, ki je v celoti 10-10 krat večji od vseh kombinacij fisijskih goriv.

3) Ko fuzija ne deluje, se nagibajo k temu, da gre plamen ven, resne nesreče in padci taline se ne ponavljajo

4) Nevtroni so veliko lažji in stroškovno učinkovitejši za zaščito. Plastna kombinacija lahke mase in ekonomična spojina poli-plastika HDPE, ki ji sledi z velikim vpijanjem svinca, je učinkovita pri zaustavitvi nevtronov. HDPE je mogoče zlahka oddati v kakršno koli obliko zaščite, ne da bi pri tem ogrozili odlično varnost.

 

Mali modularni reaktorji
Eden od načinov za pridobivanje številnih teh težav je razvoj malih modularnih reaktorjev (SMR). To so reaktorji, ki lahko proizvedejo približno 300 megavatov moči ali manj, kar je dovolj za vodenje 45.000 ameriških domov. Čeprav so majhni, SMR so pravi reaktorji. So precej drugačni od toplotnih generatorjev (RTG), ki se uporabljajo v vesoljskih plovilih in oddaljenih svetilnikih v Sibiriji. Jedrski reaktorji, kot so SMR, uporabljajo nadzorovano jedrsko fisijo, da ustvarjajo moč, medtem ko RTG uporabljajo naravno radioaktivno razpadanje, da napajajo razmeroma preprost termoelektrični generator, ki lahko proizvede največ dva kilovata.

Kar zadeva moč, so RTG enakovredni akumulatorjem, majhni jedrski reaktorji pa so le "majhni" v primerjavi z običajnimi reaktorji. Kot takšne, bi jih težko držali v garaži. V resnici bi elektrarne SMR pokrivale območje majhnega nakupovalnega centra. Vendar takšna namestitev ni zelo velika. Elektrarne in reaktor, ki proizvede samo 300 megavatov, se morda ne zdi vreden naložbe, vendar ameriško ministrstvo za energijo ponuja 452 milijonov ameriških dolarjev v ustreznih donacijah za razvoj SMR in zasebnih vlagateljev, kot je Fundacija Bill Gates in družba Babcock in Wilcox, ki prinašajo denar za svoje modularne reaktorske projekte.

Medtem ko čista fuzija s poskusi doslej ni proizvedla nobene neto energije, je nečista fuzija proizvajala iz cepitvenega-sklopa redno in zanesljivo in je od leta 1952 za proizvodnjo energije s fuzijo razpolaga na povpraševanje. Sodobni Mali uprizorjeni sklopi, ki uporabljajo Fuzija->Cepitev->Fuzija so bili oblikovani, da uporabijo manj kot 0.25 gramov cepljivih, 100 miligramov Tritija in manj kot 8 gramov cryo-Devterij tekočine za proizvodnjo fuzije, ki poruši 100 GJ (približna energija proizvedena, ko gori 779 litrov bencina).

 

Hibridna Cepitev-Fuzijske elektrarne v mobilnih uporabah, kot so hiše lahko redno vsak dan, uporabite energijo fuzijske za proizvodnjo električne energije z magnetno-hidrodinamični pretvorbi (nobenih premikajočih se delov - blizu 100 % Carnot postopek energetska učinkovitost pretvorbe) nekajkrat na dan za polnjenje akumulatorjev, ki se uporablja za neprekinjeno napajanje hiše.

Proton-Boron-11 fuzija je trenutno zanimiva za skupnost fuzije. p - B11 fuzija proizvaja predvsem alfa-delce, ki jih je mogoče preprosto zaščititi in imeti privlačne varnostne značilnosti za človeške operaterje - vse to je bistvenega pomena za namenski program reaktorja doma. Medtem ko se pričakuje, da bo p - B11 proizvedel nekaj nevtronov skozi stranske reaktorje, ta slog fuzije je dober kandidat za varno napajanje majhnega doma.

Inercialno fiksiranje goriva p - B11 za namenski program majhnih reaktorjev

Izračunali so, da ionske temperature DT vžganih tarč dosežejo zelo visoke vrednosti, ki presegajo 200 keV. To je temperatura, nad katero proton-borna 11 fuzijska reaktivnost prispe na dovolj visoki ravni, ki so pomembne za proizvodnjo energije (in za pridobitev visoke fuzijske energije). V istem eksplozijskem valu DT temperature elektronov ostanejo pri nižji vrednosti, običajno pod 100 keV, kar je primerna značilnost za zmanjšanje izgub iz sevanja in prevodnosti iz plazme. Shema je lahko zasnovana za izkoriščanje fuzije proton-bor 11 z uporabo ustaljene zasnove naprave, ki sproži fuzijski val z iskrico DT.

Številni dajejo veliko obljub, vendar se morajo še dokazati. Prav tako vzbujajo veliko vprašanj. Ali bo SMR potrebovalo manj ljudi, da bi ga zagnali? Kakšni so varnostni parametri? Ali bodo izpolnili veljavne predpise? Ali jih je treba spremembe tako, da ustrezajo naravi SMR? Ali je treba evakuacijske območje, zavarovalno kritje ali varnostne standarde spremeniti? Kaj pa predpisi o potresih?



Dejansko je v vladnih predpisih, da se modularni reaktorji soočajo z največjimi izzivi. Ne glede na dejstva o jedrskih nesrečah v Windscale in Fukušimo, je velik del javnosti, zlasti na zahodu zelo živčen glede jedrske energije v kakršni koli obliki. Obstajajo močni lobiji, ki nasprotujejo kateremu koli jedrskemu reaktorju in predpisi, ki so jih napisale vlade, odražajo te okoliščine.

 

Veliko stroškov za gradnjo jedrskih elektrarn je posledica izpolnjevanja vseh predpisov, zagotavljanja varnostnih sistemov in samo ukvarjanja z vsemi pravnimi ovirami in dokumentacijo, ki lahko presežejo leta in milijone dolarjev. Modularni reaktorji imajo prednost, da so zgrajeni hitro in poceni, zaradi česar so manjša finančna tveganja, in tovarniške proizvodnje pomeni, da se lahko reaktor, namenjen obratu, ki je zamudil odobritev, prodati drugemu kupcu drugje.

In nekateri SMR so dovolj podobni konvencionalnim reaktorjem, da se ne soočajo z bremenom, da so "nove" tehnologije pod skeptičnim nadzorom. Vendar je birokracija še vedno zelo resnična stvar.

Le čas bo pokazal, ali je majhen reaktor postal navaden pogled na naša električna omrežja, če pade ob robu kot druge tehnološke sanje ali če je žrtev pravilnika o birokratih.

I.K.



Knjiga Ogrevanje


Knjiga »Ogrevanje – vse za ogrevalno tehniko«, ki jo smo jo izdali meseca julija 2013, ne zagotavlja samo znanja o tehniki, zamenjuje tudi številne in že do zdaj uveljavljena mnenja strokovnjakov. Moja želja je , da se s pomočjo kakovostne strokovne knjige, kateri bodo sledile še knjige, kjer bodo opisani sodobni načini o prezračevanju, kakovostni gradnji objektov kot je ničelna energijska hiša ter izvajanje vodovodnih instalacij.

Naročite svoj izvod knjige Ogrevanje


Najbolj brani