Projekt Pele: reaktor, który jest zawsze z tobą

14
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.
14 komentarzy
informacja
Drogi Czytelniku, aby móc komentować publikację, musisz login.
  1. -1
    12 maja 2023 r. 05:56
    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.

    Wtedy stworzą chociaż prototyp, wtedy będzie można coś powiedzieć i przedyskutować.
    Tymczasem oto kolejna „Lista życzeń”.
    postscriptum
    Prawie wszystkie działające amerykańskie elektrownie jądrowe powstały w latach 1967-1990, nowe projekty elektrowni jądrowych rozpoczęto dopiero w 2013 roku [3]. Od listopada 2021 r. kraj kontynuuje budowę 2 nowych reaktorów o łącznej mocy 2,5 GW. Zdecydowano się zrezygnować z budowy 2 kolejnych reaktorów AP1000 (Virgil C. Summer 2 i 3)[4], ze względu na dwukrotny wzrost kosztu kosztorysu i niechęć stron do ponoszenia dodatkowych kosztów.

    O prawdziwym stanie amerykańskiej energetyki jądrowej lepiej poczytać tutaj. https://pikabu.ru/story/konkurentyi_rosatoma_westinghouse_stroitelstvo_ayes_po_amerikanski_4488568
    1. 0
      12 maja 2023 r. 07:14
      Istnieją poważne wątpliwości co do bezpieczeństwa takich mobilny reaktory!
    2. Komentarz został usunięty.
    3. eug
      0
      12 maja 2023 r. 10:31
      Westinghouse ma spółkę joint venture w Charkowie, gdzie nie pracują najgorsze ukraińskie mózgi.
      1. +1
        13 maja 2023 r. 01:17
        Cytat od Eug
        Westinghouse ma spółkę joint venture w Charkowie, gdzie nie pracują najgorsze ukraińskie mózgi.

        ORAZ?
        W ciągu 30 lat, które minęły od czasów ZSRR, powstały te „bynajmniej nie najgorsze ukraińskie mózgi”? Popraw mnie jeśli się mylę, ale nie wydaje mi się. Prosty. Ani jednej stacji, ani jednego nowego reaktora. W Rosji powstała nawet technologia wyżarzania reaktora, która wydłużyła żywotność ukraińskich elektrowni atomowych. Jedynym nowym obiektem „jądrowym” na Ukrainie jest składowisko wypalonego paliwa Westinghouse. Podejrzewam, że w tym kierunku działa ta „potężna banda” pod przywództwem sztatowic. Wyłącznie w kwestiach zastąpienia rosyjskiego paliwa amerykańskimi.
  2. +1
    12 maja 2023 r. 06:14
    Dla mnie 5 MW to mało jak na autonomiczną bazę wojskową na północy.
    Potrzebujemy ogrzewania, zaopatrzenia w wodę, komunikacji, ochrony obwodowej, usług konsumenckich.
    Myślę, że 200 osób wystarczy.

    No więc.
    Gdzie jest rezerwa? Oznacza to, że nadal potrzebujesz generatorów diesla.

    Jak dotąd technologie elektrowni jądrowych nie osiągnęły takiej autonomii i łatwości utrzymania, aby mogły być wykorzystywane jako małe stacje mobilne.

    Ale zobaczmy, jakie będą nowe błędy)
    1. 0
      12 maja 2023 r. 06:36
      5 MW to nie tak dużo

      Pytanie brzmi, jak oni dostają te 5MW?
      Artykuł mówi
      małej elektrowni jądrowej o mocy od 1 do 5 MW.

      Rozumiem, że mówimy o jednym zasilaczu o regulowanej mocy. Następnie problem redundancji rozwiązuje się, instalując drugi zasilacz, zwłaszcza że
      planowane jest ładowanie paliwa jądrowego do reaktora nie częściej niż raz na trzy lata

      Ale jeśli elektrownia jądrowa ma moc 5 MW, to jest to już kilka jednostek połączonych w jedną instalację, to wszystko jest bardziej skomplikowane.
    2. 0
      12 maja 2023 r. 15:13
      Cytat z Login_Off
      5 MW

      Dużo czy mało?
      Uważa się, że w środkowej strefie Federacji Rosyjskiej w szczycie mrozu do ogrzania metra kwadratowego potrzeba 300 watów mocy cieplnej, aw Arktyce - 500 watów. Chodzi o ogrzewanie pomieszczeń.
      Na
      Cytat z Login_Off
      Wystarczy dla 200 osób.

      Załóżmy, że standard sowiecki to 12 m2 powierzchni mieszkalnej na osobę - to norma sanitarna, im więcej zatłoczenia, tym już wielokrotne ryzyko wzrostu chorób układu oddechowego i wszelkiego rodzaju innych paskudnych rzeczy. To znaczy, dla 200 osób garnizonu potrzebne jest tylko ogrzewanie pomieszczeń mieszkalnych (w tym jadalni, jeśli jest to wojsko lub kuchni, jeśli jest to cywil), potrzebujesz 200 x 12 x 500 - już 1,2 megawata na samo ogrzewanie. Do tego kuchenka elektryczna w jadalni, czajnik... A reszta na wszelkiego rodzaju radary i takie tam.
    3. 0
      12 maja 2023 r. 21:11
      Cytat z Login_Off
      5 MW to mało jak na autonomiczną bazę wojskową na północy.Potrzebne ogrzewanie
      Nie ma potrzeby ogrzewania.
      Sprawność elektrowni jądrowej ~35%, reszta to ciepło.
      Wszystkie 65% nie używa.
      Ale 35% ma rację.
      Korzystaj z 5 MW ciepła za darmo
      1. 0
        13 maja 2023 r. 20:39
        Korzystaj z 5 MW ciepła za darmo

        To znaczy przynajmniej - drugi obieg, kocioł, cały system powielania, uzupełnianie wodą kotłową itp. i tak dalej.
        Nie jest już mobilny.
  3. 0
    12 maja 2023 r. 09:35
    w firmie BWX Technologies w Lynchburgu,

    Boleśnie znane plastikowe przelewy na smarki, tylko one też zaciskały je zaciskami))) Lenistwo matki, bynajmniej nie rosyjska tradycja śmiech
    Stal musi być używana, stal! W tym celu w każdym instytucie badawczym znajduje się zakład pomocniczy, aw produkcji taka nieostrożność to na ogół ciemność. Cóż, to zrozumiałe. to nie jest projekt reklamowy do oszukiwania wyborcy "zielonymi nanotechnologiami", gdzie wszystko jest pięknie zrobione tylko nie działa, tu można się pomylić
    1. +3
      12 maja 2023 r. 10:43
      Cytat z bingo
      Boleśnie znane plastikowe przelewy na smarki, tylko one też zacisnęły je zaciskami)))

      Źle być takim! Nie „na smarkach”I „oparte na innowacyjnych technologiach biopolimerowych”. uśmiech
  4. -2
    12 maja 2023 r. 14:23
    Ich pociągi wykolejają się co tydzień, a oni chcą umieścić reaktor w ciężarówce, wtedy ta ciężarówka gdzieś się przewróci i cześć...
  5. 0
    7 sierpnia 2023 15:15
    Pomysł stworzenia reaktora typu kompaktowego i wykorzystania go w życiu codziennym jest słuszny sam w sobie. Problem w tym, że do tej pory nikt tego nie zastosował w praktyce...
  6. -1
    8 sierpnia 2023 00:43
    Reaktor wielkości ciężarówki? Bezzałogowe atomowe okręty podwodne i korwety jądrowe z awaryjnym wyrzutem rdzenia.
    Cool!