Атомна електроцентрала за дома. В Новосибирск е разработен преносим ядрен реактор. Какво има в сандъка

Въпреки че оценките варират, няма съмнение, че стартовите разходи [наречени цена на ват] на типична атомна електроцентрала с леководен реактор, използваща ниско обогатен уран като гориво, са високи в сравнение с всички алтернативи. Въпреки това, 70% от електроенергията, произведена в Съединените щати без директни емисии на въглероден диоксид, идва от ядрена енергия. Има ли начини да стане по-евтино?

Мини ядрен реактор е една идея за създаване на малки, затворени "реакторни модули" като този, който се разработва в Националната лаборатория в Лос Аламос и вече е представен от Hyperion Power от Санта Фе. Компанията възнамерява да продаде затворен реактор с ширина 1,5 метра, височина 2,5 метра и мощност 25 мегавата за 50 милиона долара, който ще бъде инсталиран под земята и ще издържи поне 7 години. Рекламните материали, представени на конференцията, не показват нищо друго освен зелено поле и дърво върху него, голяма скрита батерия - посланието на Hyperion Power.

Разбира се, в действителност парната турбина, генераторът и охлаждащото устройство ще бъдат разположени на едно и също зелено поле, измествайки няколко дървета от рекламния плакат. Реакторът за бърз размножител ще работи при по-високи температури (около 500 градуса по Целзий) от традиционните реактори, изискващи охлаждане от течен метал. След това по-голямата част от топлината ще бъде прехвърлена на вода, за да върти турбината, генерирайки електричество.

Тези малки реактори са също толкова способни на верижна реакция топене на ядрото, колкото и традиционните реактори, така че имат контролни пръти за забавяне на реакцията.

Hyperion Power не е единствената компания, която насърчава тази концепция в реакторното инженерство. Въпреки че проектите варират, Toshiba, Babcock & Wilcox и други имат проекти на подобни малки реактори с техните потенциални клиенти, например град Галена в Аляска с население от 700 души. Въпреки това Комисията за ядрено регулиране на САЩ (NRC) отказа да разгледа тези малки реактори, концентрирайки усилията си върху съживяването на конвенционалните технологии.

Но позицията на NRC може да се промени. През февруари тази година NRC отправи призив към потенциалните производители на малки реактори (тези под 700 мегавата, както е определено от NRC) да докладват потенциални бъдещи искания за обекти, лицензи и сертифициране за планиране на натоварването от регулаторните агенции. Според Дебора Блекуел, вицепрезидент на Hyperion Power, неговата компания не чака NRC и планира да започне да доставя своя нов продукт до различни части на света до 2013 г.

(Първоаприлска новина, която няма нищо общо с действителното състояние на нещата.)

Ние се стремим да снабдим нашите клиенти с най-доброто, най-модерното, най-технологичното оборудване. И сега имаме удоволствието да ви информираме, че асортиментът на руската генерираща компания е попълнен с уникален, несравним нов продукт - първият в света преносим ядрен генератор PAG-300-1 април. Работата по проекта за създаване на нов продукт продължи пет години;

Какъв е новият продукт? Това е доста компактно устройство, размерите му са сравними с размера на маса за хранене, а теглото му дори не достига 5 тона, като оборудвате PAG с комплект колела и дръжки, можете удобно и лесно да го транспортирате от обекта към сайта. Благодарение на използването на изотопи на уран-325 като гориво, PAG ще може да доставя електроенергия на силно натоварена мрежа за повече от три години. И това е без зареждане, в автономен режим. В същото време мощността му достига 330 kW, което е с порядък повече, отколкото могат да предложат водещите модели на дизелови и газови аналози. Това е отличен начин да осигурите електричество не само на апартамент или еднофамилна къща, но и на вилен комплекс, промишлено съоръжение или подземен бункер.

Разбира се, въпросът за сигурността е много актуален. Бихме искали да ви уверим, че радиационният фон около инсталацията не надвишава допустимите граници: PAG гарантирано няма да стане допълнителен източник на замърсяване на околната среда и причина за развитието на мутации. Освен това, поради липсата на двигател с вътрешно горене, такъв агрегат е по-екологичен от бензиновите и дизеловите генератори!

Повече подробности за PAG-300-1APR можете да научите от нашите мениджъри или представители на държавната корпорация Росатом. Ще предоставим отстъпка за купувачите на едро!

Вие, разбира се, разбрахте, че това е първоаприлска шега :) Но ето и истинска

Трагедиите в АЕЦ Чернобил и АЕЦ Фукушима разклатиха увереността на човечеството, че ядрената енергия е бъдещето. Някои страни, като Германия, като цяло стигнаха до извода, че атомните електроцентрали трябва да бъдат напълно изоставени. Но въпросът за използването на ядрената енергия е много сериозен и не търпи крайни заключения. Тук трябва ясно да оценим всички плюсове и минуси и по-скоро да потърсим средно място и алтернативни решения за използването на атома.

Органичните вкаменелости, нефтът и газът се използват като енергийни източници на Земята днес; възобновяеми енергийни източници - слънце, вятър, дървесно гориво; хидроенергия - реки и всякакви водоеми, подходящи за тези цели. Но запасите от нефт и газ се изчерпват и съответно енергията, получена с тяхна помощ, става все по-скъпа. Енергията, получена от вятър и слънце, е доста скъпо удоволствие поради високата цена на слънчевите и вятърните електроцентрали. Силно ограничени са и енергийните възможности на водоемите. Ето защо много учени все още стигат до извода, че ако Русия изчерпи запасите си от нефт и газ, алтернативите на изоставянето на ядрената енергия като източник на енергия са много малки. Доказано е, че световните ресурси на ядрено гориво, като плутоний и уран, са в пъти по-големи от енергийните ресурси природните запаси от органично гориво. Експлоатацията на самите атомни електроцентрали има редица предимства пред другите електроцентрали. Те могат да бъдат построени навсякъде, независимо от енергийните ресурси на региона, горивото за атомни електроцентрали има много високо енергийно съдържание, тези станции не отделят вредни емисии в атмосферата, като токсични вещества и парникови газове, и постоянно осигуряват най-евтиното енергия в световната класация по ниво на топлоелектрически централи, Русия е много назад, а по отношение на показателите за атомни електроцентрали сме едни от първите, така че за нашата страна отказът от ядрена енергия може да заплаши с голяма икономическа катастрофа. . Освен това именно в Русия някои въпроси в развитието на ядрената енергетика, като изграждането на миниатомни електроцентрали, са особено актуални. Защо? Тук всичко е просто и очевидно.

Проектът на един от ASMM - "Uniterm"

Ядрените реактори с ниска мощност (100-180 MW) се използват успешно в корабоплаването на нашата страна от няколко десетилетия. Напоследък все повече се говори за необходимостта от използването им за осигуряване на енергия в отдалечени райони на Русия. Тук малките атомни електроцентрали ще могат да решат проблема с енергийните доставки, който винаги е бил остър в много труднодостъпни райони. Две трети от Русия е зона на децентрализирано енергоснабдяване. На първо място, това са Далечният север и Далечният изток. Стандартът на живот тук до голяма степен зависи от енергийните доставки. Освен това тези региони са от голяма стойност поради голямата концентрация на минерални ресурси. Производството им не се развива или често спира именно поради високите разходи в енергетиката и транспорта. Енергията тук идва от автономни източници, използващи изкопаеми горива. А доставката на такова гориво до труднодостъпни райони е много скъпа поради необходимите огромни обеми и големи разстояния. Например в Република Саха в Якутия, поради фрагментацията на енергийната система в изолирани райони с ниска мощност, цената на електроенергията е 10 пъти по-висока, отколкото на „континента“. Абсолютно ясно е, че за голяма територия с ниска гъстота на населението проблемът с енергийното развитие не може да бъде решен чрез мащабно мрежово изграждане. Атомните електроцентрали с ниска мощност (АЕЦ) са един от най-реалистичните изходи от ситуацията по този въпрос. Учените вече са преброили 50 региона в Русия, където са необходими такива станции. Те, разбира се, ще загубят по отношение на цената на електроенергията за голям енергиен блок (просто е нерентабилно да се изгради такъв тук), но ще се възползват от източник на изкопаеми горива. Според експерти, ASMM може да спести до 30% от цената на електроенергията в труднодостъпните райони. Малки количества консумирано гориво, лекота на движение, ниски разходи за труд за въвеждане в експлоатация, минимален персонал за поддръжка - тези характеристики правят SNPP незаменими източници на енергия в отдалечени райони.

Незаменимостта на ASMM отдавна е призната в много други страни по света. Японците са доказали, че такива станции ще бъдат много ефективни в мегаполисите. Работата на едно отделно такова устройство е достатъчна за захранване с енергия на определен брой жилищни сгради или небостъргачи. Малките реактори не изискват скъпо и понякога недостъпно пространство, за да бъдат разположени в градски район. Освен това японските разработчици твърдят, че тези реактори могат да компенсират пиковите натоварвания в големите градски зони. Японската компания Toshiba от дълго време разработва проекта ASMM - Toshiba 4S. Според прогнозите на разработчиците, експлоатационният му живот е 30 години без презареждане на гориво, мощността е 10 MW, размерите са 22 на 16 на 11 метра, горивото на такава мини-ядрена електроцентрала е метална сплав от плутоний, уран и цирконий. Тази станция не изисква постоянна поддръжка, а само периодично наблюдение. Японците предлагат да използват такъв реактор в производството на петрол и искат да започнат серийно производство до 2020 г.

Американските учени не изостават от японските. До няколко години те обещават да комерсиализират малък ядрен реактор, който ще осигурява енергия на малките села. Мощността на такава станция е 25 MW и е малко по-голяма от развъдник за кучета. Тази миниатомна електроцентрала ще генерира електричество денонощно, а цената й за 1 киловатчас ще бъде само 10 цента можете да смените ядреното гориво тук и това ще трябва да се прави на всеки 5-7 години. Компанията-производител Hyperion вече получи лиценз за производство на такива ядрени реактори. Приблизителната цена на станцията е 25 милиона долара. За град с поне 10 хиляди къщи е доста евтино.

Що се отнася до Русия, те отдавна работят върху създаването на малки атомни електроцентрали. Учени от Института Курчатов преди 30 години разработиха миниатомната електроцентрала Елена, която изобщо не изисква персонал за поддръжка. Неговият прототип все още работи на територията на института. Електрическата мощност на станцията е 100 kW, представлява цилиндър с тегло 168 тона, с диаметър 4,5 и височина 15 метра. „Елена” е монтирана в мина на дълбочина 15-25 метра и покрита с бетонни тавани. Електричеството му ще бъде достатъчно, за да осигури топлина и светлина на малко село. В Русия са разработени още няколко проекта, подобни на Елена. Всички те отговарят на необходимите изисквания за надеждност, безопасност, недостъпност за външни лица, неразпространение на ядрени материали и др., но изискват значителни строителни работи по време на монтажа и не отговарят на критериите за мобилност.

През 60-те години е тествана малка мобилна станция „TES-3“. Състои се от четири верижни самоходни транспортьора, монтирани върху подсилена основа на танка Т-10. На два конвейера са разположени парогенератор и воден реактор, на останалите са поставени турбогенератор с електрическа част и система за управление на станцията. Мощността на такава станция беше -1,5 MW.

През 80-те години в Беларус е разработена малка атомна електроцентрала на колела. Станцията е наречена „Памир” и е монтирана на шаси МАЗ-537 „Ураган”. Той се състоеше от четири микробуса, които бяха свързани с газови маркучи под високо налягане. Мощността на Памир беше 0,6 MW. Станцията е предназначена предимно за работа в широк температурен диапазон, поради което е оборудвана с реактор с газово охлаждане. Но аварията в Чернобил, която се случи точно през тези години, „автоматично“ унищожи проекта.

Всички тези станции имаха определени проблеми, които попречиха на широкото им въвеждане в производството. Първо, невъзможно е да се осигури висококачествена защита от радиация поради голямото тегло на реактора и ограничената товароносимост на транспорта. Второ, тези мини-ядрени електроцентрали работеха със силно обогатено ядрено гориво от клас „оръжия“, което противоречи на международните норми, които забраняват разпространението на ядрени оръжия. Трето, беше трудно да се създаде защита срещу пътни инциденти и терористи за самоходни атомни електроцентрали.

Цялата гама от изисквания към атомната електроцентрала беше удовлетворена от плаващата атомна топлоелектрическа централа. Основана е в Санкт Петербург през 2009 г. Тази миниатомна електроцентрала се състои от два реакторни блока на гладкопалубен несамоходен кораб. Срокът на експлоатация е 36 години, през които реакторите ще трябва да се рестартират на всеки 12 години. Станцията може да се превърне в ефективен източник на електроенергия и топлина за труднодостъпните райони на страната. Друга негова функция е обезсоляването на морската вода. Може да произвежда от 100 до 400 хиляди тона на ден. През 2011 г. проектът получи положително заключение от държавната екологична оценка. Не по-късно от 2016 г. се планира да бъде разположена плаваща атомна електроцентрала в Чукотка. Росатом очаква големи чуждестранни поръчки от този проект.

Също така наскоро стана известно, че една от компаниите, контролирани от Олег Дерипаска, Eurosibenergo, заедно с Rosatom обявиха организирането на предприятието AKME-Engineering, което ще работи по създаването на атомни електроцентрали и ще ги рекламира на пазара. В работата на тези станции те искат да използват реактори на бързи неутрони с оловно-бисмутов охладител, с които са били оборудвани атомните подводници в съветско време. Те са предназначени да доставят енергия на отдалечени райони, които не са свързани с електрическите мрежи. Организаторите на предприятието планират да спечелят 10-15% от световния пазар на миниатомни електроцентрали. Успехът на тази кампания кара анализаторите да се съмняват в декларираната цена на станцията, която според прогнозите на Eurosibenergo ще бъде равна на цената на топлоелектрическа централа със същия капацитет.

Успехът на малките атомни електроцентрали на световния енергиен пазар не е труден за прогнозиране. Необходимостта от тяхното присъствие там е очевидна. Могат да бъдат решени и проблемите с подобряването на тези енергийни източници и привеждането им в съответствие с необходимите параметри. Единственият глобален проблем остава цената, която днес е 2-3 пъти повече от 1000 MW атомна централа. Но подходящо ли е такова сравнение в този случай? В крайна сметка ASMM имат съвсем различна ниша за използване - те трябва да осигурят автономни потребители. Никой от нас не би си помислил да сравнява цената на киловатите, консумирани от часовник, захранван от батерия, и микровълнова фурна, захранвана от контакт.

Възможно ли е да се сглоби реактор в кухнята? Мнозина зададоха този въпрос през август 2011 г., когато историята на Хандл влезе в заглавията. Отговорът зависи от целите на експериментатора. В наши дни е трудно да се създаде пълноценна „печка“, генерираща електричество. Докато информацията за технологиите става все по-достъпна през годините, получаването на необходимите материали става все по-трудно. Но ако един ентусиаст просто иска да задоволи любопитството си, като извърши поне някаква ядрена реакция, всички пътища са отворени за него.

Най-известният собственик на домашен реактор вероятно е американецът "Радиоактивен бойскаут" Дейвид Хан. През 1994 г., на 17 години, той сглобява агрегата в плевня. Оставаха седем години преди появата на Уикипедия, така че ученик, в търсене на необходимата информация, се обърна към учените: пишеше им писма, представяйки се като учител или ученик.

Реакторът на Хан така и не достигна критична маса, но момчето скаут успя да получи достатъчно висока доза радиация и много години по-късно вече не ставаше за така желаната работа в сферата на ядрената енергетика. Но веднага след като полицията надникна в плевнята му и Агенцията за опазване на околната среда демонтира инсталацията, бойскаутите на Америка наградиха Хан с титлата Орел.

През 2011 г. шведът Ричард Хендъл се опита да построи реактор-размножител. Такива устройства се използват за производство на ядрено гориво от по-изобилни радиоактивни изотопи, които не са подходящи за конвенционални реактори.

„Винаги съм се интересувал от ядрена физика. „Купих всякакви радиоактивни боклуци в интернет: стрелки на стари часовници, детектори за дим и дори уран и торий,“

Той каза на RP.

Възможно ли е изобщо да се купи уран онлайн? „Да“, потвърждава Хендъл. „Поне така беше преди две години. Сега мястото, където го купих, е премахнато.

Ториев оксид е открит в части от стари керосинови лампи и електроди за заваряване, а уран е открит в декоративни стъклени перли. В реакторите-размножители най-често горивото е торий-232 или уран-238. При бомбардиране с неутрони първият се превръща в уран-233, а вторият в плутоний-239. Тези изотопи вече са подходящи за реакции на делене, но очевидно експериментаторът щеше да спре дотук.

Освен гориво, реакцията се нуждаеше от източник на свободни неутрони.

„Има малко количество америций в детекторите за дим. Имах около 10-15 от тях и ги взех от тях,"

Handl обяснява.

Америций-241 излъчва алфа частици - групи от два протона и два неутрона - но имаше твърде малко от него в старите сензори, закупени от интернет. Алтернативен източник беше радий-226 - до 50-те години на миналия век той се използваше за покриване на стрелките на часовника, за да светят. Те все още се продават в eBay, въпреки че веществото е изключително токсично.

За да се получат свободни неутрони, източник на алфа радиация се смесва с метал - алуминий или берилий. Тук започват проблемите на Хендъл: той се опитва да смеси радий, америций и берилий в сярна киселина. По-късно снимка от неговия блог на електрическа печка, покрита с химикали, беше разпространена в местните вестници. Но по това време оставаха още два месеца, преди полицията да се появи на прага на експериментатора.

Неуспешният опит на Ричард Хендъл да получи свободни неутрони. Източник: richardsreactor.blogspot.se Неуспешният опит на Ричард Хендъл да получи свободни неутрони. Източник: richardsreactor.blogspot.se

„Полицията дойде за мен, преди дори да започна изграждането на реактора. Но от момента, в който започнах да събирам материали и да водя блогове за моя проект, изминаха около шест месеца“, обяснява Хендъл. Той беше забелязан едва когато самият той се опита да разбере от властите дали експериментът му е законен, въпреки факта, че шведът документира всяка своя стъпка в публичен блог. „Не мисля, че нещо щеше да се случи. Планирах само кратка ядрена реакция“, добави той.

Дълг е арестуван на 27 юли, три седмици след писмото до Службата за радиационна безопасност. „Прекарах само няколко часа в затвора, след това имаше изслушване и бях освободен. Първоначално бях обвинен по две точки за нарушаване на закона за радиационна безопасност и по една точка за нарушаване на законите за химическите оръжия, оръжейните материали (имах някои отрови) и околната среда“, каза експериментаторът.

Външните обстоятелства може да са изиграли роля в случая на Хендл. На 22 юли 2011 г. Андерш Брайвик извърши терористични атаки в Норвегия. Не е изненадващо, че шведските власти реагираха остро на желанието на мъж на средна възраст с ориенталски черти да построи ядрен реактор. Освен това полицията откри в къщата му рицин и полицейска униформа, а отначало той дори беше заподозрян в тероризъм.

Освен това във Facebook експериментаторът нарича себе си „Мулла Ричард Хандъл“. „Това е само вътрешна шега между нас. Баща ми работеше в Норвегия, там има един много известен и противоречив молла Крекар, всъщност това е вицът”, обяснява физикът. (Основателят на ислямистката групировка Ансар ал-Ислам е признат от Върховния съд на Норвегия за заплаха за националната сигурност и е в списъка на терористите на ООН, но не може да бъде депортиран, тъй като е получил статут на бежанец през 1991 г. - той е изправен пред смъртна присъда през неговата родина Ирак).

Дръжката, докато беше разследвана, не беше много внимателна. Това също завърши с обвинение за закана за убийство. „Това е съвсем различна история, случаят вече е приключен. Просто написах в интернет, че имам план за убийство, който ще осъществя. След това дойдоха полицаи, разпитаха ме и след заседанието пак ме пуснаха. Два месеца по-късно случаят е приключен. Не искам да навлизам в дълбочина за кого съм писал, но просто има хора, които не харесвам. Мисля, че бях пиян. Най-вероятно полицията обърна внимание на това само защото бях замесен в онзи случай с реактора“, обяснява той.

Процесът срещу Handle приключи през юли 2014 г. Три от петте първоначални обвинения бяха свалени.

„Бях осъден само на глоби: бях признат за виновен за едно нарушение на закона за радиационна безопасност и едно нарушение на закона за околната среда“,

Той обяснява. За инцидента с химикали на котлона той дължи на държавата около 1,5 хил. евро.

По време на процеса Хандл трябваше да бъде подложен на психиатричен преглед, но той не разкри нищо ново. „Не се чувствам много добре. 16 години не съм правил нищо. Получих увреждане поради психични разстройства. Веднъж се опитах да започна отново да уча и да чета, но след два дни трябваше да спра“, казва той.

Ричард Хандъл е на 34 години. В училище обичаше химията и физиката. Още на 13 години той прави експлозиви и планира да последва стъпките на баща си, като стане фармацевт. Но на 16-годишна възраст нещо се случи с него: Хендъл започна да се държи агресивно. Първо е диагностициран с депресия, а след това с параноидно разстройство. В блога си той споменава параноидна шизофрения, но уточнява, че за 18 години са му били поставени около 30 различни диагнози.

Трябваше да забравя за научната си кариера. През по-голямата част от живота си Хендъл е принуден да приема лекарства - халоперидол, клоназепам, алимемазин, зопиклон. Трудно приема нова информация и избягва хората. Той работи в завода четири години, но също трябва да напусне поради увреждане.

След инцидента с реактора Хендл все още не е разбрал какво да прави. В блога няма да има повече публикации за отрови и атомни бомби - той ще публикува картините си там. „Нямам специални планове, но все още се интересувам от ядрена физика и ще продължа да чета“, обещава той.

Учени от Института по ядрена физика Будкер в понеделник представиха на обществеността най-новата си разработка - ядрен реактор за домашна мощност MAES-2014. За първи път в света специалистите успяха да постигнат максимална безопасност с ултракомпактни размери на устройството.

Както каза ръководителят на проекта академик Яков Йофе, устройството принадлежи към класа на така наречените реактори с пътуващи вълни. Този тип електроцентрала получи това име поради сериозни разлики от класическия дизайн на ректор - тук ядрената реакция се случва в много ограничена област на активната зона, която постепенно се движи и се държи като вълна. Разработката на такъв реактор започна в САЩ в средата на 2000-те години, но американските експерти не успяха да постигнат прогнозираното поведение на устройството.

Новосибирският реактор работи с нискообогатен уран, което значително намалява цената на инсталацията. Модераторът в реактора е обикновена вода; устройството се управлява от контролен прът от борен карбид. Благодарение на конструктивните особености критичната маса на урана, необходима за започване на реакцията, е намалена повече от десет пъти. Това, както и ниското генериране на топлина, направи възможно постигането на ултракомпактен размер. Реакторът може лесно да се побере в сутерен или гараж, отбелязват разработчиците.

Тестовете показват, че инсталацията е в състояние да произвежда електрическа мощност от 0,5 мегавата, което е достатъчно за няколко десетки домакинства или малко промишлено предприятие. Цената на ядрената електроенергия също е доста достъпна - цената на киловатчас е две рубли.

Специално се подчертава, че няма да е необходимо получаването на специални разрешителни за експлоатация на реактора. Устройството вече има двойна система за сигурност. Когато настъпят критични промени в корпуса на реактора, активната зона незабавно се запълва с разтвор на борна киселина, което води до моментално спиране на ядрената реакция. Преди пускането на пазара се предвижда системата да бъде подсилена - оборудвана със система за контрол, която ще следи в реално време и ще изпраща всички данни чрез Wi-Fi към компютъра или смартфона на собственика.

Ректорът, разработен от учени от Новосибирск, може да работи шестдесет години без презареждане. След това устройството ще трябва да се изхвърли. Предвижда се тази услуга да се предоставя в института.

Точната цена на инсталацията все още не е обявена, но учените са уверени, че в бъдеще домашен ядрен реактор ще стане достъпен за почти всяко руско семейство. Източник от института каза, че реакторът може да бъде пуснат в продажба на цена от 150 хиляди рубли. Началото на продажбите е планирано за 2016 г. - след приключване на всички тестове и получаване на сертификати, потвърждаващи безопасността на устройството.