Projekt Pele: reaktor, który jest zawsze z tobą
Mroczna przyszłość minielektrowni jądrowej Pele. Źródło: pipedot.org
Idealny gadżet
Pomysł ujarzmienia reaktora jądrowego do celów militarnych i uczynienia z niego jedynie polowego sprzętu technicznego kiełkuje w głowach inżynierów od bardzo dawna.
Pierwszymi byli radzieccy projektanci z gąsienicową elektrownią jądrową TES-3 pod koniec lat 50. Nie można go nazwać kompaktowym - reaktor jądrowy wraz z infrastrukturą został umieszczony na czterech ciężkich podwoziach czołgi. Stacja działała bez zarzutu, miała długą żywotność i mogła dostarczać energię elektryczną i ciepło odległemu garnizonowi. Ale wymiary i wygórowana waga TPP-3 nie pozwoliły na dalsze ulepszanie projektu.
Na nowym poziomie koncepcja mobilnej stacji jądrowej była kontynuowana na początku lat 80., kiedy radziecki przemysł zaoferował do serii produkt Pamir-630D. Jeśli TPP-3 został wykonany zgodnie z klasycznym schematem ciśnieniowego reaktora wodnego, to w Pamirze chłodziwem był związek azotu na bazie tetratlenku diazotu. Umożliwiło to zmniejszenie wymiarów reaktora i podniesienie temperatury na wylocie gorącej strefy do 500 stopni Celsjusza. Stacja została umieszczona na dwóch ciężkich włokach, których ciągnikami były białoruskie MAZ-y w specjalnej konstrukcji. W przeciwieństwie do TES-3, para naczep mogła poruszać się po drogach publicznych i całkiem przyzwoitym terenie.
Okazało się to po prostu w wyniku prawdziwej mieszanki wybuchowej na kołach. Nie dość, że w reaktorze znajdowało się prawie dwadzieścia kilogramów wysoko wzbogaconego dwutlenku uranu, to jeszcze chłodziwo okazało się zaskakująco toksyczne. Zarzuca się, że podczas docierania procesów roboczych reaktora jeden z deweloperów został śmiertelnie otruty azotem. Po awarii w Czarnobylu projekt został zamknięty i od tego czasu nic nie słychać o krajowych projektach mobilnych reaktorów jądrowych.
Nie zrezygnowano jednak z pomysłu zasilania wydzielonych garnizonów wojskowych z małych elektrowni atomowych. Zwłaszcza w świetle rozwoju Północnej Drogi Morskiej.
W Stanach Zjednoczonych pierwsze doświadczenia ze stacjami mobilnymi sięgają wczesnych lat 60. To właśnie Mobilny System Zasilania ML-1 miał zrewolucjonizować branżę.
Po pierwsze, aby zmniejszyć rozmiar, inżynierowie podjęli duże ryzyko i napompowali reaktor azotem. W teorii miał pełnić rolę chłodziwa, aw takim przypadku jego zapasy można było szybko uzupełnić z otaczającego powietrza. Ale chłodzenie gazem gorącej strefy reaktora wymagało nietrywialnych rozwiązań do uszczelnienia obwodu. Amerykanom nigdy nie udało się rozwiązać tego problemu – gaz wyciekał z rurociągów, a nawet niósł ze sobą dużo radioaktywnych cząstek.
Drugą unikalną cechą ML-1 była jego zdolność do transportu powietrznego - był to pierwszy w historii Historie tego rodzaju precedens. Stacja została umieszczona w czterech standardowych kontenerach i przetransportowana drogą powietrzną do C-130.
Jak już wiadomo, do rewolucji nie doszło – konstrukcja okazała się na tyle prymitywna, że nie trafiła nawet do próbnej eksploatacji w wojskach.
Projekt Pele
Amerykanie wykorzystują kompleks Advanced Medium Mobile Power Source jako główne mobilne źródło energii, w skład którego wchodzi pięć wielopaliwowych generatorów elektrycznych o mocy od 2,5 kW do 2,5 MW. Twórcy twierdzą, że w porównaniu z poprzednikami, wycofanymi z eksploatacji w 2011 roku, generatory są o 21 proc. bardziej ekonomiczne, a także bardziej niezawodne i bezpieczniejsze.
Praw fizyki i chemii nie da się jednak oszukać – garnizony dla elektrowni muszą stale dostarczać paliwo i materiały eksploatacyjne. Jest to po pierwsze kłopotliwe, a po drugie zwiększa podatność odizolowanej amerykańskiej bazy na ataki. Warto zatkać przyczepy paliwem, a wychwalana amerykańska technologia nie starczy na długo. Liczba baz wojskowych w armii amerykańskiej przekroczyła osiemset, co stwarza ogromne problemy z dostawami paliwa.
Jednocześnie Pentagon stale zwiększa liczbę odbiorców energii elektrycznej w wojsku. Amerykanie planują przestawienie lekkich pojazdów kołowych na trakcję elektryczną za 25-30 lat. A w przyszłości ten trend ma zostać rozszerzony na wszystkie pojazdy opancerzone, aż do czołgów. W tym samym czasie Stany Zjednoczone marzą o laserowej tarczy przeciwrakietowej i paczce gadżetów, które zwielokrotniają zapotrzebowanie na elektryczność. Dlatego gdyby nie istniał projekt małej elektrowni jądrowej do celów wojskowych, należałoby go wymyślić.
A Amerykanie karmią podatników opowieścią o zmniejszaniu osławionego „śladu węglowego” infrastruktury wojskowej. Według Pentagonu, tylko w 2020 roku armia „zużyła prawie 78 milionów baryłek paliwa do napędzania statków, samolotów, pojazdów bojowych i baz rezerwowych, na łączną kwotę 9,2 miliarda dolarów”.
Wydaje się to imponującą liczbą, która jednak wydaje się nieistotna na tle 750-miliardowego budżetu obronnego Pentagonu. A na tle emisji, które corocznie dostarczają do atmosfery stanów zjednoczonych, udział wojska ledwie sięga kilku procent. Naukowcy obliczyli, że w ciągu ostatnich trzech lat armia amerykańska wyemitowała ponad pięćdziesiąt milionów ton dwutlenku węgla co dwanaście miesięcy. Większość krajów świata w zasadzie nie jest w stanie wytworzyć takiej masy gazów cieplarnianych.
Tak może wyglądać Pele. Źródło: atomic-energy.ru
Odpowiedź na wszystkie powyższe pytania Amerykanie rozważali projekt małego reaktora jądrowego czwartej generacji o nazwie Pele.
Program rozwoju rozpoczął się w marcu 2022 roku i powinien zakończyć się dla Amerykanów stworzeniem seryjnej małogabarytowej elektrowni jądrowej o mocy od 1 do 5 MW. Jednocześnie planowane jest ładowanie paliwa jądrowego do reaktora nie częściej niż raz na trzy lata. Co ciekawe, Pele powinien być reaktorem IV generacji pierwszej generacji w Stanach Zjednoczonych.
Po raz drugi w historii Pentagon próbuje zrewolucjonizować energetykę jądrową – ML-1 sześćdziesiąt lat temu również bazował na niesprawdzonych rozwiązaniach. Pierwszy prototyp ma powstać w National Laboratory w Idaho. Elektrownia jądrowa IV generacji to szeroka koncepcja obejmująca kilka różnych schematów różniących się zarówno rodzajem chłodzenia, jak i stosowanym paliwem. Amerykanie dla Pele wybrali chłodzenie gazowe (cześć z azotu ML-1) i bardzo specyficzne paliwo - TRISO (trójstrukturalno-izotropowe).
Tabletki Triso. Źródło: www.naukatehnika.com
Kula dwutlenku uranu o średnicy 0,5 mm jest owinięta w grafitową powłokę, następnie warstwę pirografitu, węglika krzemu, a na wierzchu wszystko jest pokryte kolejną powłoką pirografitową. Grafit otaczający rdzeń z dwutlenku jest odpowiedzialny za utrzymywanie produktów rozszczepienia. Poza tym Pele jest typowym reaktorem - paliwo jest ładowane do prętów, a ciepło z gorącej strefy jest przekazywane do generatora pary przez nienazwany jeszcze gaz. Może to być hel, azot, a nawet wodór - przez ponad pół wieku Amerykanie nauczyli się budować szczelne i trwałe rurociągi dla dowolnego chłodziwa.
Wiodącym deweloperem kompaktowej elektrowni jądrowej jest firma BWX Technologies, która zarabia na dostawach paliwa jądrowego. Kontrakt na budowę prototypu Pele został podpisany w zeszłym roku i zakłada przeznaczenie na ten cel 300 mln dolarów. Gotowy produkt ma powstać do 2024 roku. BWX rozpoczął produkcję „trójwarstwowego” paliwa TRISO przystosowanego do nowego reaktora w grudniu 2022 roku.
W zakładzie BWX Technologies w Lynchburgu w Wirginii. Źródło: atomic-energy.ru
Pomimo deklarowanego przez Pele bezpieczeństwa, Amerykanie doskonale zdają sobie sprawę, że w przypadku nawet lokalnych zawirowań minielektrownia jądrowa nie przetrwa nawet kilku dni. Śmierć nawet najnowocześniejszej elektrowni jądrowej z powodu banalnej miny lub pocisku sprawi, że pobliskie terytorium na długi czas stanie się bezużyteczne. Podobnie jak okoliczni żołnierze. Dlatego Pentagon proponuje wykorzystanie Pele na razie tylko w bazach na wyspach iw Arktyce. W przypadku zawalenia się, śmierci kilku elektrowni jądrowych, Ameryka kontynentalna z łatwością przetrwa. Tego samego nie można powiedzieć o potencjalnych przeciwnikach.
Program Pele pośrednio sygnalizuje, że Amerykanie zamierzają stworzyć znaczącą konkurencję dla Rosji o kontrolę nad Północną Drogą Morską. Minielektrownie jądrowe są narzędziem budowania sił na północy i zwiększania autonomii poszczególnych jednostek. I wszyscy będą musieli wziąć to pod uwagę w przyszłości. Jeśli Pele nadal gra tak, jak powinien.
informacja