Новости высоких технологий. Миниатюрный ядерный реакторМини ядерный реактор | Мир невидимого
Впервые эти эксперименты удались в сентябре 2006 г., а потом Тиаго занялся усовершенствованием своего аппарата. В 2006 г. Тиаго стал полуфиналистом Национального конкурса исследователей Фонда Siemens. На вид Тиаго Олсон похож на обычного подростка, но среди своих друзей он известен как сумасшедший ученый. Его родители часто вспоминают, как купили ему первый детский набор для изучения химии, когда ему было пять лет, и как уже в 9 он мог заменить аккумулятор в автомобиле его старшего брата. Теперь в маленькой комнате в подвале Тиаго создал целую научную лабораторию, где на полках стоят бутылки с надписями гидроокись калия, метанол и потрепанная, старая книга под названием Атомный отпечаток: анализ нейтронной активизации. Мама Тиаго Наталис Олсон первоначально с подозрением относилась к исследованиям сына, даже при том, что единственная реальная опасность, которую несет синтез- высокое напряжение и небольшое количество рентген-лучей, испускаемых через стеклянное окно в вакуумной емкости, через которое Олсон делает видеосъемку процесса синтеза. Однако она совсем не удивилась экспериментам своего сына, так как в его голове, по ее словам, всегда рождались необычные идеи. Сначала он хотел создать компрессионную камеру, но я ему запретила. А вот когда он спросил разрешения построить механизм для ядерного синтеза, я согласилась- рассказывает Наталис. Я думаю, что это было довольно-таки смело с его стороны считать, что он способен сделать что-то настолько удивительное, - сказала она. Папа Тиаго Марк Олсон помог сыну в создании машины. Чтобы получить детали, Тиаго обыскивал Интернет, покупал все необходимое на интернет-аукционе eBay, используя свой возраст, чтобы убедить изготовителей делать ему скидки. Проект машины был создан на базе собственных идей Тиаго и некоторых предложений от других любителей науки, которых он встретил в Интернете. Когда-нибудь он надеется работать для федерального правительства, точно так же, как его дедушка Кларенс Олсон, который проектировал ядерные реакторы для Министерства обороны после Второй мировой войны. Как собрать ядерный реактор?1. Собирать реактор нужно в таком месте, чтобы его можно было закопать. Сначала следует изготовить печку для плавки свинца и циркония. После этого, возьмем кастрюлю, в крышке которой делаем три дырки диаметром 2х0.6 и 1х5 см. Одну дырку диаметром в 5 см делаем в дне кастрюльки. Затем нужно аккуратно облить сей предмет раскаленным свинцом . При этом, на кастрюле должен образоваться слой свинца не менее 1 см. 2. Возьмем цирконий и выплавим из него четыре трубы диаметром 2х0.55 и 2х4.95 см и высотой 5-10см. Три трубы вставляем в отверстия на крышке кастрюли, а одну большую в дно. В трубки с диаметром 0,55 см необходимо дополнительно вставить графитовые стержни, которые должны достать до дна кастрюли. 3. Теперь это уже не кастрюля, а настоящий реактор,который нужно соединить с турбиной, генератором и переходником на постоянный ток. У турбины два выхода, один из которых выходит в конденсатор. Затем надеваем защитный костюм и кидаем таблетку урана в кастрюлю. Плотно закрываем ее и заливаем свинцом сверху, чтобы не было щелей. Далее опустим графитовые стержни до конца и заливаем воду в реактор, 4. Теперь необходимо очень медленно вытянуть стержни наружу до тех пор, пока не закипела вода. Температура воды при этом должна составлять не более 180 градусов. Вода кипит из-за того, что внутри реактора размножаются нейтронный урана. При этом, пар крутит турбину, а турбина генератор. 5. Суть конструкции реактора не позволит ему изменять коэффициент размножения. Если число образовавшихся свободных нейтронов равно числу нейтронов, которые вызвали деление ядер, то К=1 и каждую единицу времени выделяется одинаковое количество энергии, если К1 то выделение энергии будет уменьшатся, а если К1 энергия будет нарастать, то реактор просто взорвется от огромного давления. Регулировать все параметры можно с помощью специальных приборов. 6. В идеале, такой реактор может проработать 7-8 лет, после чего его нужно утилизировать на свалке химических отходов. Мини атомный реактор
Хотя оценки разнятся, нет сомнений в том, что стоимость пуска типичной атомной электростанции с реактором на легкой воде, использующим малообогащенный уран в качестве топлива, высока в сравнении с любыми альтернативами. Однако, 70% электроэнергии в США, произведенной без непосредственных выбросов углекислого газа, приходится на ядерную энергетику. Есть ли способы сделать ее дешевле? Мини атомный реактор - это одна из идей в создании небольших закрытых реакторных модулей, подобных разрабатываемому в Лос-Аламосской Национальной Лаборатории и уже представленному компанией Hyperion Power из Санта Фе. Компания намерена продавать закрытый реактор шириной 1,5 метра и высотой 2,5 метра, мощностью 25 мегаватт по цене 50 миллионов долларов, который будет устанавливаться под землей и прослужит по крайней мере 7 лет. Рекламные материалы, представленные на конференции, демонстрируют ничего кроме зеленого поля и дерева на нем, большая скрытая батарейка посыл Hyperion Power. Конечно, в реальности паровая турбина, генератор и устройство охлаждения будут расположены на этом же зеленом поле, вытеснив несколько деревьев с рекламного плаката. Реактор на быстрых нейтронах будет работать при более высоких температурах , чем традиционные реакторы, что потребует охлаждение жидким металлом. Далее большая часть тепла будет передана воде для вращения турбины, вырабатывающей электроэнергию. Эти небольшие реакторы в той же мере способны к неуправляемой цепной реакции с расплавлением активной зоны, как и традиционные реакторы, поэтому имеют управляющие стержни для торможения реакции. Hyperion Power не единственная компания продвигающая данную концепцию в реакторостроении. Хотя конструкции варьируются, свои проекты похожих небольших реакторов имеют компании Toshiba, Babcock Wilcox и др. со своими потенциальными клиентами, например, городок Галена на Аляске с населением в 700 человек. Тем не менее, Комиссия по Ядерной Регламентации США отказалась рассматривать эти небольшие реакторы, сконцентрировав свои усилия на возрождении обычных технологий. Но позиция NRC может измениться. В феврале этого года NRC опубликовала призыв к потенциальным производителям малых реакторов сообщить о возможных в будущем запросах на площадки, лицензирование и сертификацию для планирование регулирующим органом своей рабочей нагрузки. По словам Дебора Блэквелла, его компания не ждет NRC и планирует начать поставки своего нового продукта в разные части света. Источники: nuclearno.ru, iblog.net.ua, sci-lib.com, dic.academic.ru, nibler.ru Переходные формы животных. Отсутствие доказательств Неодарвинизм Размышляя о происхождении человека, Чарлз Дарвин пытался обосновать, что люди появились таким же естественным образом, как и все остальные ... Памятники Японии Япония, удивительная страна, буквально во всем отличающаяся от других стран. В стране Восходящего Солнца даже памятники отличаются от общепринятых стандартов. ... Туры по неизведанным уголкам планеты - Северная Англия Рельеф Северной Англии отличается от южной ее части. Если на юге преобладающим типом выступает равнинный рельеф, то север — ... Загадка 6 -го чувства: пожар на расстоянии Существуют загадки, ответы на которые скрыты за пределами нашего осознания. Объяснить их логически или, тем более, с точки зрения современной науки ... Геркуланум повторил судьбу Помпеи Геркуланум является древним римским городом в Кампании, располагавшемся на берегу Неаполитанского залива. Возник как поселение осков в 7 в. до н. э. ... Число зверя Начало XXI века ознаменовалось рядом достижений, невольно ассоциирующимися с Апокалипсисом. Одно из таких изобретений – имплантируемый в руку микрочип, представленный фирмой ... Экспедиции в Антарктиду ”Ни один человек никогда не отважится проникнуть на юг дальше, чем это удалось мне,писал в своем дневнике английский мореплаватель Джеймс Кук ... «Снежный человек» из костромских лесов В Кологривском районе костромских лесов появилось лохматое чудовище, именуемое местными жителями лесовиком. Люди верующие считают его бесовским наваждением, а ... Необычные вещи вокруг нас В нашем мире достаточно много всего интересного и необычного. Секс кукла для собак. Чем не удивительная вещь? Почему у людей есть а ... Интересные города Марокко Туристы активно осваивают все новые и новые места отдыха, и самое интересное, что на карте планеты появляется все больше точек ... Озеро Кок-Коль На юге Казахстана, в Джамбульской области есть озеро Кок-Коль — водоем с таинственными физическими свойствами. В самом озере, а также ... Секретные архивы Ватикана Папа Римский Франциск осудил антисемитизм и сказал, что надеется открыть секретные архивы Ватикана за период Второй мировой войны. Об этом ... www.objectiv-x.ru Завершены испытания компактного ядерного реактора для космических колонийКак сообщает портал Space.com, инженеры и ученые из Исследовательского центра NASA имени Гленна завершили наземные испытания компактного ядерного реактора мощностью в 10 киловатт, о котором мы писали в начале года. В перспективе установку планируется использовать в космосе, а также на других планетах, для обеспечения космических колоний электричеством. «Мы первые американцы, кому удалось за последние четыре десятка лет создать новый тип ядерного реактора и проверить его работу. В отличие от радиоизотопных источников, мощность такого генератора тока можно повышать или понижать, что продлит сроки его работы и позволит вырабатывать большие количества энергии, недоступные для РИТЭГов», — прокомментировал Марк Гибсон, ведущий инженер проекта Kilopower. В последние годы в NASA и ряде других космических агентств активно обсуждается вопросы по созданию постоянных обитаемых колоний на Луне и Марсе. Важнейшей задачей, стоящей на пути решения этих вопросов, является обеспечение их автономности и удешевление строительства. Огромную пользу в этом направлении могут предложить технологии 3D-печати, которые позволят использовать местные ресурсы – почву, горные породы и газы из атмосферы, – для строительства зданий прямо на месте. Как показывают опыты на борту Международной космической станции, а также на Земле, с помощью трехмерной печати можно создать практически все необходимое для жизни колонистов. Единственным и, пожалуй, самым главным исключением является источник питания, мощности которого хватило бы как для работы самого 3D-принтера, так и для питания и обогрева всей базы. Примерно шесть последних лет инженеры NASA совместно с ведущими американскими ядерными центрами работают над созданием портативного ядерного реактора, который можно было бы в буквальном смысле носить с собой, доставить на другую планету с помощью уже существующих ракет-носителей, а также с помощью новой сверхтяжелой платформы SLS, которую планируется использовать для полетов к Луне и Марсу. Задача, по словам Гибсона, далеко не так проста, как может показаться, поскольку в космосе, Луне или на том же Марсе из-за полного или почти полного отсутствия воздуха существенно усложнится задача по охлаждению ядерного реактора. А компактные установки будут накладывать еще больше ограничения, поэтому большинство подобных установок имеют крайне сложное устройство и экзотические системы теплообмена и охлаждения. Разработка того же Гибсона — реактор Kilopower – является чем-то средним между классическим атомным реактором, в котором ядерное топливо охлаждается водой, и паровым двигателем, который преобразует энергию тепла и давления в движение и электричество. В его основе лежит так называемый двигатель Стирлинга – паровая машина, изобретенная шотландским священником Робертом Стирлингом еще в начале XIX века. В данном случае она представляет собой набор из замкнутой системы труб и сосудов, заполненных жидким натрием, и поршней, на которые давит расплавленный металл, подогреваемый произвольным источником тепла. Инженеры из NASA и Национального исследовательского центра в Неваде дополнительно модифицировали эту установку так, чтобы она не только вырабатывала ток, но и управляла процессом распада урана-235, подавляя его при чрезмерно высокой скорости реакций и усиливая при снижении мощности реактора. Первый прототип Kilopower был собран в декабре прошлого года. Последующие три месяца проводилась проверка его стабильности в штатных и нештатных ситуациях. Как отметил ведущий конструктор проекта Дэйвид Постон, Kilopower успешно прошел все тесты и превзошел ожидания NASA. С его слов, реактор не выходил в критическое состояние и продолжал вырабатывать электричество даже в случае множественных поломок в системе охлаждения и откачки тепла из активной зоны. Ученые надеются, что к 2020 году им удастся создать первую готовую к реальной работе машину, которую можно будет использовать в космосе и в перспективе при колонизации Луны и Марса. hi-news.ru Ученые ведут разработку компактного ядерного реактора для космических колонийСовременная наука грезит космическими колониями. Рано или поздно Марс, Луна и другие планетарные объекты нашей Солнечной системы будут заселены человеком. Можете в этом не сомневаться. Конечно же, на пути реализации этих планов стоят множество препятствий и проблем: космическая радиация, вероятность проблем со здоровьем при долгих космических полетах, суровая среда, дефицит воды и кислорода. Как бы там ни было, ученые уверены, что со всеми этими трудностями они смогут разобраться. Наиболее же актуальным сейчас является вопрос о том, где брать энергию для питания колонии? Энергия ведь потребуется не только для того, чтобы создать подходящие для обитания колонистов условия, но еще и для того, чтобы люди по возможности могли вернуться обратно на Землю. Взять, к примеру, Марс. Мы не можем просто отправить туда людей для заселения, а следом за ними направить космический корабль, заполненный исключительно топливом для обратного полета домой. Это рассматривается крайне глупой идеей и нерациональной тратой ресурсов. Мало того, что потребуется построить специальный космический «танкер», заполненный топливом, так еще и придется искать возможность, как все это дело безопасно запустить в космос. То есть получается, что колонистам потребуется источник энергии, с помощью которой они смогут производить и кислород, и топливо для своих космических аппаратов. Где же взять эффективный и по возможности компактный источник энергии для внеземной колонии? Такой есть у Лос-Аламосской национальной лаборатории. Точнее, Лос-Аламосская национальная лаборатория в сотрудничестве с аэрокосмическим агентством NASA в настоящий момент его разрабатывает и очень надеется, что однажды подобные установки будут использоваться для питания марсианской, лунной и других космических колоний. Прелесть небольшого ядерного реактора с названием Kilopower заключается в его простоте. Он имеет всего несколько двигающихся частей и в своей основе использует технологию теплопровода, которая была придумана в Лос-Аламосе еще 1963 году и использовалась в одной из разновидностей двигателя Стирлинга. Работает он следующим образом. Внутри замкнутого теплопровода вокруг реактора двигается жидкость. Под действием тепла реактора жидкость превращается в пар, на основе которого и работает двигатель Стирлинга. Внутри двигателя имеется поршень, который начинает двигаться от создающегося внутри него давления газа. Поршень подсоединен к генератору, который производит электричество. Несколько подобных устройств, работающих в тандеме, могут представлять собой весьма надежный источник электричества, которое можно использовать для самых различных целей в рамках различных космических миссий и задач, включая покорение планетарных тел вроде спутников Юпитера и Сатурна. В настоящий момент прототип компактного реактора способен производить от 1 кВт⋅ч – хватит разве что для питания какого-нибудь тостера – до 10 кВт⋅ч. Для эффективной работы жилища на Марсе и создания топлива потребуется примерно 40 кВт⋅ч. Вполне вероятно, что NASA отправит на планету сразу несколько (4-5) подобных реакторов. Благо они компактные. Преимущество ядерной энергии над другими источниками неоспоримо. Во-первых, она позволяет решить проблему веса и надежности. Другие источники энергии требуют наличия большого объема топлива (что делает их тяжелыми) или же зависимы от климатических и сезонных условий. Например, солнечная энергия требует, что разумно, постоянного доступа к солнечному свету. В условиях Марса такая роскошь может быть непозволительной, так как там тоже день сменяется ночью, порой на несколько месяцев. Кроме того, важную роль в этом играет более тщательный подбор места основания колонии, так как в некоторых регионах Красной планеты бывают сильные пылевые бури, опять же, иногда длящиеся несколько месяцев. В конце концов, солнечные панели и батареи много весят, следовательно, потребуют запуска слишком тяжелой ракеты, которая, в свою очередь, потребует использования очень большого объема топлива. Дорого. Очень дорого. Ядерному реактору же без разницы, в какое время суток, а также при каких погодных условиях работать. Эксперименты и тестирование реактора Kilopower начались в конце прошлого года и проходят на ядерном полигоне в Неваде (США). Завершатся они испытаниями при полной температурной нагрузке весной этого года. Это, конечно же, не означает, что после мы сможем сразу же отправляться покорять другие миры, однако финальные испытания покажут, какой следующий вектор развития следует выбрать для приближения к этому дню. Помимо NASA в проекте разработки реактора принимают участие Исследовательский центра Гленна, Космический центр Маршалла, Центр национальной безопасности Y-12, а также подрядчики NASA, компании SunPower и Advanced Cooling Technologies.
hi-news.ru Ядерная батарейка портативный источник энергииЯдерная батарейка, портативный ядерный реакторПортативные ядерные источники электроэнергии становятся реальностью. На создание ядерной батарейки или ядерного "чемоданчика" учёных подталкнул тот факт,что для будущих полётов в космос и на другие планеты нужен компакный и при этом мощный иточник энергии, который бы мог работать независимо от внешних факторов продолжительное время. И решение было найдено. Как мы знаем при распаде ядер выделяется очень много тепловой энергии.Сейчас эта энергия заключена в реакторах АЭС, где нагревает тонны воды, которые вращают огромные генераторы. Такие системы основаные на ядерной энергии имет очень большие размеры и их в космос не возьмёшь. Перед учёными встала задача сделать портативный и безопасный аналог, но в тысачи раз меньший, чтобы он смог питать небольшую базу и при этом иметь минимальные размеры, и это у них получается. По словам учёных миниатюрные ядерные реакторы могут заменить солнечные батареи, которые сейчас являются основными источниками энергии на борту космических кораблей и стать основным источником питания для исследовательских станций и новых баз на поверхности Луны, Марса и других планет.Как сообщает РИА Новости, об этом заявили ученые из Национальной лаборатории Айдахо (INL) на конференции Американского химического сообщества в Денвере. Уже в этом году ученые планируют собрать первые образци "ядерной батарейки", Сами размеры нового источника питания будут таковы, что мало кто подумает, что наш источник питания на самом деле является ядерным реактором. Он выглядит как чемоданчик размером всего 30 на 15 сантиметров. Небольшие габариты, масса,надежность и безопасность этого устройства сделают его незаменимым источником энергии. Такие ядерные "батарейки" при малом весе и маленьких размерах идеальны для питания космических караблей, а так-же они будут питать исследовательские станции. Этот источник питания, как и обычные ядерные реакторы, использует энергию распада атомных ядер для выработки электроэнергии. "Хотя физические принципы абсолютно такие же, система контроля мощности и устройство нейтронного отражателя в нашем устройстве уникальны", - пояснил Вернер. Как отмечает ученый, ядерный "чемодан" может заменить солнечные батареи в качестве космических источников энергии. Основное различие между солнечными панелями и ядерными реакторами состоит в том, что последние вырабатывают электричество в любых условиях. Распад атомных ядер не требует солнечного света, стабильно работает ночью или при резких перепадах температур, какие встречаются на Луне или Марсе. Так-же можно ожидать что такие портативные ядерные источники энегрии после налаживания процесса массового производства и удешевления станут основными источниками питаниия для наземной военной и гражданской техники. Но это отдалённая перспектива. Все-же основная цель человечества это освоение космоса и поиск новых источников сырья, освоение новых планет, заселение космоса, чтобы в будущем править галактиками и паразитировать в целых галактиках. otchelniki.e-veterok.ru В Китае разрабатывают самый маленький в мире ядерный реактор
Китайские ученые из Института технологий безопасности ядерной энергетики (Institute of Nuclear Energy Safety Technology) приступили к созданию самой маленькой в мире атомной электростанции. Их разработка способна вырабатывать до 10 мегаватт электроэнергии, а размеры составляют всего около шести метров в высоту и двух метров в ширину. По заверениям изобретателей, такая электростанция будет способна снабжать энергией порядка 50 тысяч домов. Сама атомная станция представляет собой реактор на быстрых нейтронах, а ученые прозвали ее «портативным ядерным аккумулятором». Конструкция устроена таким образом, что реактор может работать без особо сложных условий обслуживания в течение как минимум пяти лет. В качестве охлаждающего элемента атомной электростанции используется расплавленный свинец. Несмотря на то, что установка может быть использована для обеспечения потребностей городских жителей, первой точкой эксплуатации ученые планируют сделать одну из установок для опреснения воды в Южно-Китайском море. Вот так выглядит самый портативный на данный момент ядерный реактор К проекту, естественно, предъявляют массу претензий, в особенности защитники окружающей среды, опасающиеся за утечки радиоактивных элементов в морскую воду, а также повышение температуры окружающей станцию воды, что негативно скажется на морской флоре и фауне. В любом случае авторы проекта прилагают все силы, чтобы подобного не произошло, а правительство Китая сообщает о готовности введения в эксплуатацию «портативных ядерных аккумуляторов» в ходе ближайших пяти лет. В Китае разрабатывают самый маленький в мире ядерный реактор Владимир КузнецовВысший разум рекомендует:hi-news.ru Ракета с ядерным реактором.: well_pКак вы знаете я человек, который любит докапываться до истины. Так и сегодня с утра я читал посты о ядерном двигателе новой крылатой ракеты:Несколько слов про крылатую ракету с ядерным источником энергии.Вопрос к понимающим в ракетном деле.Так вот там все описывают ядерный движок, через который прогоняется воздух, и на выходе получается радиоактивная струя, которая и толкает ракету.Сам движок должен нещадно фонить, иметь очень большие размеры и вес, что явно не вписывается в заявленные Путиным габариты.Опять же эта радиация напрочь убьет всю электроннику ракеты. Есть у радиации такое неприятное свойство.Опять же как это все испытывать и где?Как потом это все хранить? Плюс полная тишина по таким разработкам в любых источниках.В общем все примерно сходятся на мысли, что это невозможно, дорого и просто опасно.Но один человек там подал здравую идею: Я так думаю (c)И в доказательства привел цитату из речи Путина:Одно из них – создание малогабаритной сверхмощной ядерной энергетической установки, которая размещается в корпусе крылатой ракеты типа нашей новейшей ракеты Х-101 воздушного базирования или американского «Томагавка», но при этом обеспечивает в десятки раз – в десятки раз! – большую дальность полёта, которая является практически неограниченной. Низколетящая, малозаметная крылатая ракета, несущая ядерную боевую часть, с практически неограниченной дальностью, непредсказуемой траекторией полёта и возможностью обхода рубежей перехвата является неуязвимой для всех существующих и перспективных систем как ПРО, так и ПВО. Эти слова я произнесу сегодня ещё не один раз. В конце 2017 года на Центральном полигоне Российской Федерации состоялся успешный пуск новейшей российской крылатой ракеты с ядерной энергоустановкой. В ходе полёта энергоустановка вышла на заданную мощность, обеспечила необходимый уровень тяги. Проведённые пуск ракеты и комплекс наземных испытаний позволяют перейти к созданию принципиально нового типа вооружения – стратегического комплекса ядерного оружия с ракетой, оснащённой ядерной энергетической установкой.Т.е. если я правильно понял то фишка вот в чем. Никто ядерный двигатель для ракеты не применял. Это и правда сложно, дорого и опасно.Там стоит связка- ядерный реактор плюс обычный реактивный движок.Ну как в гибридных автомобилях, где бензиновый движок вырабатывает энергию для электрического, который и приводит в движение машину.И о таких реакторах в прошлом году были новости: Из открытой информации можно понять следующее: 2 новых типа МАЭУ будут профинансированы по линии Минобороны России и официально предназначены для освоения Арктики. Как сообщал ряд отечественных СМИ, новый энергоисточник мегаваттного класса может быть выполнен в транспортабельном варианте и способен перемещаться на транспортной платформе с тягачом высокой проходимости, что позволяет ему быть мобильным и обеспечивать энергией нестационарные объекты. О более «скромном», 100-киловаттном реакторе данных пока нет, но такая разработка станет по-настоящему революционной, если ее создателям удастся обеспечить относительную ее компактность.Делают такие компактные реакторы и на Западе:Ученые из Национальной лаборатории в Айдахо, принадлежащей американскому Министерству энергетики, спроектировали миниатюрную ядерную энергетическую установку, размером с чемодан. Благодаря размерам, выходной мощности и длительности эксплуатации такая установка может стать идеальным источником энергии на Земле, на Луне или на Марсе, одним словом везде, где будет требоваться компактный источник энергии. well-p.livejournal.com Компактный термоядерный реактор от Lockheed Martin может изменить мир навсегдаГлубоко в секретных лабораториях Skunk Workds группа ученых Lockheed Martin работает над концептом ядерной энергетики, у которого, по их мнению, есть потенциал утолить ненасытную жажду энергии в нашем мире. Устройство под названием компактный реактор термоядерного синтеза (CFR) должно быть безопаснее, чище и мощнее, чем современные крупные ядерные системы, которые полагаются на деление, процесс расщепления атомов с высвобождением энергии. Важно отметить, что «компактность» концепта Lockheed означает, что он будет достаточно мал и практичен для повсеместного применения — от межпланетных кораблей и коммерческих судов до оснащения городов энергетическими блоками. Он даже может возродить концепцию больших самолетов на ядерной энергии, которым практически не придется заправляться — от этой идеи отказались еще 50 лет назад из-за опасностей и сложностей, связанных с реакторами ядерного деления. Тем не менее идея термоядерного синтеза, в процессе которого атомы объединяются в более стабильные формы и высвобождают энергию, не нова. Еще в 1920 годы, когда было высказано предположение, что синтез питает звезды, ученые начали пытаться разработать рабочие формы использования этой энергии. Другие исследовательские институты, лаборатории и компании по всему миру тоже вынашивают идеи термоядерного синтеза, но ни одна из них не выходила дальше экспериментального состояния. В позапрошлом году Lockheed объявила о прорыве в сфере термоядерного синтеза, а в конце прошлого года — обнародовала детали проекта с целью привлечения партнеров, ресурсов и дополнительных исследователей. Первым устройство в качестве эксклюзива заполучило издание Aviation Week. Экспериментальная модель Skunk Works под названием Revolutionary Technology Programs создана Томасом Макгиром, авиационным инженером, в рамках эксперимента T4. Для удобства просто назовем модель RTP. Подключенный к датчикам, инжекторам, турбонасосу, создающему внутренний вакуум, а также большому массиву батарей, стальной контейнер, похоже, должен стать первым возможным шагом в направлении решения головоломки, над которой бьются физики-ядерщики. «Я изучал ее в аспирантуре, в ходе исследования NASA, и загорелся идеей: как быстрее добраться до Марса, — говорит Макгир, получивший степень доктора наук в Массачусетском технологическом институте. Чтение литературы на тему концепций двигателей на основе термоядерного синтеза лишь вызвало разочарование. — Так я вышел на этот путь, и в начале 2000-х я начал просматривать все идеи, которые были опубликованы. В основном я их брал и постепенно перемалывал, выделяя плюсы и минусы, подменяя одни стороны на другие. В итоге в Lockheed получилось что-то совершенно новое, над чем мы сейчас и работаем». Чтобы понять прорыв концепции Lockheed, нужно знать, как работает синтез и как методы управления реакцией влияют на количество произведенной энергии и масштаб реактора. Топливо для синтеза, состоящее из изотопов водорода — дейтерия и трития — в виде газа впрыскивается в вакуумную камеру. Затем добавляется энергия, обычно радиочастотный нагрев, и газ разбивается на ионы и электроны, образуя плазму. Сверхгорячая плазма управляется сильными магнитными полями, которые не позволяют ей касаться стенок сосуда, и если конфайнмент («удержание цвета» в физике элементарных частиц) успешно ограничивается, ионы преодолевают взаимное отталкивание, сталкиваются и сливаются. В этом процессе создается гелий-4, освобождая нейтроны, которые переносят кинетическую энергию через ограничивающие магнитные поля. Эти нейтроны нагревают стенки реактора, которые с помощью обычных теплообменников впоследствии приводят в движение турбинные генераторы. ИТЭР До сих пор большинство систем термоядерного синтеза использовали устройство для управления плазмой под названием «токамак», изобретенный в 1950-х года физиками Советского Союза. Токамак использует магнитное поле для удержания плазмы в форме тора, или кольца, и поддерживает реакцию индукции тока в самой плазме с помощью второго набора электромагнитов. Проблема такого подхода в том, что вырабатывается энергия почти в таком же количестве, которое необходимо для самоподдерживающейся реакции синтеза. Усовершенствованная версия термоядерного реактора, Международный термоядерный экспериментальный реактор (ITER, ИТЭР), строится в Кадараше, Франция, и должна будет вырабатывать 500 МВт. Тем не менее плазма не будет генерироваться до конца 2020-х годов, а энергия выработки едва ли будет мощной до конца 2040-х годов. Проблема токамаков в том, что «они могут удержать только определенное количество плазмы, и мы называем это бета-пределом», говорит Макгир. Измеряемый как отношение давления плазмы к давлению магнитного поля, бета-предел среднестатистического токамака довольно низкий, или порядка «5% или около того от ограничивающего давления». Сравнивая тор с велосипедной шиной, Макгир добавляет: «Если они сильно ее накачают, шина в конечном счете взорвется — поэтому, в целях соблюдения безопасности, им нельзя подходить близко к этому пределу». Помимо этого, физика токамака диктует огромные размеры и высокую стоимость. ИТЭР обойдется приблизительно в 50 миллиардов долларов и по завершении будет 30 метров в высоту и весом в 23 000 тонн. CFR сможет обойти эти проблемы, подойдя к конфайнменту плазмы принципиально по-другому. Вместо того чтобы ограничивать плазму внутри трубчатых колец, серия сверхпроводящих катушек будет генерировать геометрически новое магнитное поле, в котором плазма будет удерживаться в более широких рамках по всей камере. «Таким образом, вместо того чтобы расширять велосипедную шину в воздух, у нас будет что-то вроде трубы, которая наращивает стенки, — говорит Макгир. Система будет своего рода саморегулироваться, используя механизм самоотдачи, чем дальше выходит плазма, тем сильнее магнитное поле будет заталкивать ее обратно, чтобы удержать. CFR, как ожидается, будет обладать бета-пределом, равным одному. — Мы хотим дойти до 100% или больше». Это важное различие подразумевает, что при таких же размерах CFR будет производить больше энергии, чем токамак, с коэффициентом 10. Это же означает, что при той же выходной мощности CFR может быть в 10 раз меньше. Изменение масштаба очень многое значит с точки зрения производительности и стоимости, объясняет Макгин. «Одна из причин, по которой мы думаем о дальнейшем развитии и экономике концепции, это то, что она будет в десять раз меньше. С точки зрения физики она будет работать и будет намного стабильней». Одна из причин стабильности заключается в размещении сверхпроводящих катушек и форме линий магнитного поля. «В нашем случае всегда будет баланс. Если давление будет меньше, плазма тоже будет меньше и всегда поместится в магнитном поле». В целом, по словам Макгира, конструкция Lockheed «берет лучшее от многих конструкций». Она включает высокую бета-конфигурацию, использование линий магнитного поля в форме линейного кольца для удержания плазмы и «инженерную простоту осесимметричного зеркала». «Осесимметричное зеркало» создается путем размещения зон магнитного поля на каждом конце камеры, так что они будут отражать значительную часть частиц плазмы, вылетающих вдоль оси CFR. «Также у нас есть рециркуляция, очень похожая на концепцию Polywell», — добавляет Макгир, ссылаясь на другой перспективный проект термоядерного реактора. Реактор Polywell использует электромагниты для генерации магнитного поля, которое улавливает электроны, создавая отрицательное напряжение, которое затем притягивает положительные ионы. Ускорение ионов по направлению к отрицательному центру приводит к столкновению и синтезу. Команда признает, что проект находится в ранней стадии развития, и остается много ключевых проблем, прежде чем он станет жизнеспособным. Но Макгир ожидает быстрого прогресса. Настроение в Skunk Works и «темп, в котором работают люди, очень быстрый». «Мы хотели бы заполучить прототип в пять поколений. Если мы сможем выполнить каждый план, поставленный на каждый грядущий год, то через пять лет он будет готов. Мы уже показали, на что способны, в лаборатории». Прототип демонстрирует условия зажигания и работы в течение 10 секунд в стабильном состоянии после активации инжекторов, которые зажигают плазму. «Это демонстрирует работу физики, а не прототипа в полную силу». Первая рабочая версия может появиться уже через пять лет. На нее будет затрачено много усилий, говорит Макгир, имея в виду, что переход к полномасштабному производству обязательно потребует привлечения специалистов по материалам и теплопередаче, а также создателей газовых турбин. Первые реакторы будут производить порядка 100 МВт и умещаться в транспортабельных узлах 7 на 15 метров. «Мы думаем как раз о таких размерах. Вы можете разместить его на небольшом трейлере, подобно небольшой газовой турбине, перевезти на платформе, работать по несколько недель», — говорит Макгир. Идея концепта в том, чтобы адаптировать CFR к существующей инфраструктуре и с легкостью вписать его в современную сеть. 100-мегаваттный реактор мог бы обеспечить энергией 80 000 домов, и этого было бы достаточно, чтобы запустить корабль. По оценкам Lockheed, для года работы потребуется меньше 25 килограммов топлива. Само топливо — тоже в изобилии. Дейтерий получают из морской воды, он, следовательно, не ограничен, а тритий «выводят» из лития. «Мы уже добыли достаточно лития, чтобы оснастить всемирный флот реакторов, и это отчасти влияет на безопасность. Тритий мог бы представлять угрозу для здоровья, если бы произошла крупная утечка трития, но в небольших количествах он безвреден. Вам нужно не так много, чтобы запустить реактор, потому что реакция синтеза в миллион раз мощнее химической реакции». Хотя реакторы первого поколения будут обладать радиоактивными частями к концу срока эксплуатации вроде некоторых стальных элементов в оболочке, Макгир говорит, что ситуация с загрязнением будет «на порядок лучше, чем у современной системы ядерного деления». Не будет долгоживущей радиации. Материалы реакторов будут практически вечными, но синтез может продолжаться и в течение 100 лет. К тому же уровень загрязнения будет падать с каждой новой итерацией и дополнительным исследованием материалов. Впрочем, пока не будет хорошей системы синтеза, не будет денег на мощные исследования. Поэтому Макгир надеется, что первое поколение реакторов будет достаточно хорошим, чтобы привлечь внимание. Старые стальные оболочки CFR можно будет утилизировать простым захоронением в пустыне, подобно тому, как поступают с медицинскими отходами. Но это будет разительно отличаться от ядерных отходов, с которыми мы имеем дело сегодня. Операционные преимущества такого реактора включают отсутствие рисков возгорания или утечки. «В реакторе минимальное количество радиоактивного трития — измеряется в граммах — поэтому потенциальная утечка будет минимальной. Кроме того, нет никаких рисков распространения радиоактивного топлива. Тритий используется в ядерном оружии, но в значительно больших объемах. Предварительные расчеты и экспериментальные результаты «были очень перспективными и положительными», говорит Макгир. Однако «нам нужна помощь, и мы хотели бы увидеть других людей вовлеченными в наше предприятие. Это глобальное предприятие, и мы рады возглавить его». hi-news.ru |
|
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
> Ядерный "чемодан" на Луне будет вырабатывать около 40 киловатт электроэнергии - этого хватит для восьми домов на Земле - сказал Вернер. Ученый полагает, что их ядерный реактор может стать одним из самых дешевых и универсальных источников питания, способных обеспечить энергией наземные базы и космические корабли на несколько лет. 
Hi-News.ru
