Energia nucleară mobilă: de la baterii la FNPP
Remorcare FNPP "Akademik Lomonosov" la locul de muncă. Fotografia „Rosatom”
Dezvoltarea energiei nucleare continuă, iar unul dintre domeniile sale cele mai interesante este crearea de centrale electrice compacte și mobile. Acestea au avantaje semnificative față de centralele nucleare staționare tradiționale și pot fi utilizate în diverse domenii. În ultimii ani, în țara noastră s-au dezvoltat mai multe proiecte similare, iar cel mai cunoscut a fost deja pus în funcțiune.
centrală electrică plutitoare
La 22 mai 2020, a fost pusă în funcțiune comercială prima centrală nucleară termică plutitoare internă (FNPP) Akademik Lomonosov pr. 20870. Stația este desfășurată în portul Pevek (Chukotka Autonomous Okrug). În decembrie anul trecut, a dat primul curent rețelelor electrice locale, iar în iunie a început furnizarea de căldură.
Elementul principal al FNPP este o unitate de putere plutitoare - o navă neautopropulsată cu un design special, cu o deplasare de peste 21,5 mii de tone. Unitatea de putere este echipată cu două unități reactoare KLT-40S și două unități cu turbină cu abur. Akademik Lomonosov poate produce energie electrică și abur pentru încălzire, precum și desalinizarea apei de mare.
Unitatea de putere este operată împreună cu instalații speciale pe uscat. Este protejat de gheață printr-un dig special. De asemenea, pe mal se află infrastructura pentru transportul energiei electrice și aburului către rețelele locale de distribuție.
„Akademik Lomonosov” în portul Pevek. Fotografia „Rosatom”
Capacitatea maximă a celui mai nou FNPP din punct de vedere al energiei electrice este de 70 MW. Puterea termică maximă este de 145 Gcal/h. Se susține că astfel de caracteristici sunt suficiente pentru a asigura o așezare pentru 100 de mii de locuitori. Este curios că întreaga populație a Okrugului autonom Chukotka este jumătate din aceasta și există o rezervă serioasă în ceea ce privește capacitatea.
„Akademik Lomonosov” va putea lucra până la 35-40 de ani. Întreținerea anuală și reparațiile curente pot fi efectuate fără oprirea funcționării. După 10-12 ani de funcționare, este necesară o reparație medie din fabrică, după care unitatea de putere poate reveni la dană și poate continua să genereze energie.
Rosatom propune deja un nou proiect FNPP cu performanțe îmbunătățite. Prin înlocuirea a două unități KLT-40S cu unități RITM-200, este posibilă creșterea producției la 100 MW și îmbunătățirea altor parametri.
Până acum, de-a lungul proiectului 20870 a fost construită o singură centrală electrică plutitoare, care furnizează acum energie unei regiuni îndepărtate. În același timp, mai multe țări străine au devenit deja interesate de FNPP-urile rusești, iar în viitorul apropiat pot apărea comenzi reale. Rusia „face comerț” destul de activ cu centrale nucleare staționare terestre, iar acum exporturile se pot extinde datorită stațiilor plutitoare.
Baterie betavoltaică de la MISiS. Fotografie de NUST MISIS
Unitate de alimentare de buzunar
S-au obţinut rezultate remarcabile şi în domeniul centralelor ultracompacte. Astfel, Universitatea Națională de Cercetare Tehnologică „MISiS” a lucrat în ultimii ani la o „baterie nucleară” – așa-numita. sursă de curent betavoltaic pe bază de nichel-63. Primul prototip al unui astfel de dispozitiv a fost prezentat în 2016 și a fost îmbunătățit în continuare.
Principiile sistemului betavoltaic sunt destul de simple. Bateria include un element radioactiv care se descompune pentru a forma particule β. Acestea din urmă cad pe convertorul semiconductor, ceea ce duce la formarea unui curent electric. Folosind diferite materiale fisionabile, configurații semiconductoare etc., este posibil să se creeze baterii cu diferite caracteristici.
„Bateriile nucleare” de la MISiS au un design interesant. Într-un astfel de element sunt asamblate 200 de straturi de nichel-63 cu o grosime de 2 microni, separate prin traductoare diamantate de 10 microni. Acestea din urmă au o structură tridimensională cu microcanale, ceea ce face posibilă absorbția aproape completă a particulelor β formate.
Bateria finită are o dimensiune minimă - o grosime de cel mult 3-4 mm, ținând cont de carcasă. Greutate - 0,25 g. În același timp, caracteristicile de performanță sunt la fel de mici. Putere electrică - doar 1 μW. Cu toate acestea, noul produs de la MISiS diferă favorabil de alte evoluții prin eficiență sporită și costuri mai mici. În plus, este capabil să furnizeze curent timp de multe decenii.
Unitatea de alimentare mobilă TES-3 este una dintre cele mai timpurii dezvoltări ale acestei clase. Fotografie de Wikimedia Commons
În prezent, „bateria nucleară” autohtonă de tip betavoltaic devine subiect de publicații în reviste științifice și este în curs de activități internaționale de brevetare. În viitor, este posibilă introducerea în practică a unor astfel de dispozitive. Principalul domeniu de aplicare va fi diversele instrumente de cercetare și speciale cu consum redus de energie și cerințe mari asupra duratei de funcționare. De exemplu, poate fi echipament pentru cercetări maritime sau spațiale.
Sursele de curent nuclear s-au încercat anterior să fie introduse în medicină, dar au trebuit să fie abandonate din cauza efectelor secundare negative. Noua versiune a bateriei nu amenință sănătatea umană, datorită căreia poate fi utilizată în neuro- și stimulatoare cardiace, diverse implanturi etc.
Mobil mic
În trecut, în țara noastră au fost create centrale nucleare de dimensiuni mici pe șasiu autopropulsat sau remorcat. Atunci nici un singur proiect de acest fel nu a ajuns la producția și aplicarea în masă. În urmă cu câțiva ani s-a cunoscut despre reluarea acestei direcții.
În septembrie 2017, în presa internă au apărut informații despre începerea lucrărilor la două noi centrale nucleare de dimensiuni mici (MAEU). Dezvoltarea se realizează la cererea Ministerului Apărării și prevede crearea de unități de putere cu o capacitate de 100 kW și 1 MW. Acestea ar trebui să fie construite pe un șasiu remorcat, permițând transferul rapid și desfășurarea într-o nouă locație.
NPP mobil „Pamir-630D” - un proiect al erei sovietice. Desen Tehnoomsk.ru
S-a susținut că dezvoltarea a două MAEU-uri ar dura cca. 6 ani. Scopul acestor produse nu a fost dezvăluit, dar au existat estimări cu privire la posibila lor utilizare pentru alimentarea cu energie a instalațiilor militare sau civile îndepărtate. În plus, s-au făcut ipoteze cu privire la posibila utilizare a MAEU ca parte a sistemelor de arme avansate cu consum mare de energie. La începutul lui 2018, au fost anunțate modele fundamental noi - iar centralele mobile le-ar putea completa.
Au trecut aproape trei ani de la primele rapoarte de dezvoltare a MEAU pentru Ministerul Apărării, iar noi detalii încă nu au apărut. Posibil următoarele știri va apărea mai târziu, mai aproape de data de finalizare specificată. Cu toate acestea, nu poate fi exclus un alt scenariu - proiectul ar fi putut fi reziliat și, prin urmare, nu se pot aștepta vești.
În toate domeniile
În ciuda tuturor dificultăților și a reputației ambigue, energia nucleară prezintă un mare interes pentru structurile militare și civile. Una dintre cele mai importante și promițătoare zone este centralele electrice de dimensiuni mici și mobile, cu capacități diferite.
Industria nucleară rusă este implicată activ în acest domeniu, iar știrile despre noi succese, evoluții promițătoare și mostre finite sunt primite în mod regulat. Acest lucru ne permite să facem previziuni optimiste pentru viitor și să așteptăm următoarele realizări - științifice, tehnice, practice și comerciale.
informații