De ontwikkeling van kernenergie gaat door en een van de meest interessante gebieden is de oprichting van compacte en mobiele energiecentrales. Ze hebben aanzienlijke voordelen ten opzichte van traditionele stationaire kerncentrales en kunnen op verschillende gebieden worden gebruikt. In de afgelopen jaren zijn er in ons land verschillende soortgelijke projecten ontwikkeld en de meest bekende is al in gebruik genomen.
Drijvende elektriciteitscentrale
Op 22 mei 2020 werd de eerste binnenlandse drijvende thermische kerncentrale (FNPP) "Akademik Lomonosov", pr. 20870, in gebruik genomen in de haven van Pevek (Chukotka Autonomous Okrug). In december vorig jaar gaf ze de eerste stroom aan de lokale elektriciteitsnetten en in juni begon de warmtelevering.
Het belangrijkste element van de drijvende kerncentrale is een drijvende krachtbron - een niet-zelfrijdend vaartuig met een speciaal ontwerp met een waterverplaatsing van meer dan 21,5 duizend ton. De krachtbron is uitgerust met twee KLT-40S-reactoreenheden en twee stoomturbine-eenheden. "Akademik Lomonosov" kan elektriciteit en stoom produceren voor verwarming, evenals ontzilting van zeewater uitvoeren.
De power unit wordt bediend in combinatie met speciale onshore faciliteiten. Tegen het ijs wordt het beschermd door een speciale pier. Ook op land is de infrastructuur voor het transport van elektriciteit en stoom naar lokale distributienetwerken.
Het maximale vermogen van de nieuwste drijvende kerncentrale qua elektriciteit is 70 MW. Het maximale thermische vermogen is 145 Gcal/h. Er wordt gesteld dat dergelijke kenmerken voldoende zijn om een vestiging per 100 duizend inwoners te bieden. Het is merkwaardig dat de hele bevolking van de Chukotka Autonomous Okrug half zo klein is, en er is een serieuze reserve in termen van capaciteit.
"Akademik Lomonosov" kan tot 35-40 jaar werken. Jaarlijks onderhoud en reparaties kunnen on-the-fly worden uitgevoerd. Na 10-12 jaar bedrijf zijn gemiddelde reparaties in de fabriek vereist, waarna de power unit kan terugkeren naar de ligplaats en stroom kan blijven genereren.
Rosatom stelt al een nieuw FNPP-project voor met verbeterde kenmerken. Door twee KLT-40S-units te vervangen door RITM-200-producten, is het mogelijk om de opwekking naar 100 MW te brengen en andere parameters te verbeteren.
Tot nu toe is er slechts één drijvende krachtcentrale gebouwd langs 20870, die nu de afgelegen regio van stroom voorziet. Tegelijkertijd hebben verschillende buitenlandse landen al interesse gekregen in Russische drijvende kerncentrales en in de nabije toekomst kunnen echte bestellingen verschijnen. Rusland is behoorlijk actief in het "verhandelen" van stationaire kerncentrales op het land, en nu kan de export toenemen ten koste van drijvende stations.
Zakvoedingseenheid
Ook op het gebied van ultracompacte energiecentrales zijn opmerkelijke resultaten geboekt. Zo heeft de National Research Technological University "MISiS" de afgelopen jaren gewerkt aan een "nucleaire batterij" - de zogenaamde. een bèta-voltaïsche stroombron op basis van nikkel-63. Het eerste prototype van zo'n apparaat werd in 2016 gepresenteerd en is verder verbeterd.
De principes van het bètavoltaïsche systeem zijn vrij eenvoudig. De batterij bevat een radioactief element dat vervalt tot β-deeltjes. De laatste vallen op de halfgeleideromzetter, wat leidt tot de vorming van een elektrische stroom. Door verschillende splijtstoffen, halfgeleiderconfiguraties, enz. te gebruiken, kunnen batterijen met verschillende kenmerken worden gecreëerd.
"Nucleaire batterijen" van MISIS hebben een interessant ontwerp. Dit element bevat 200 lagen nikkel-63 met een dikte van 2 micron, gescheiden door 10 micron diamanten transducers. Deze laatste hebben een driedimensionale microkanaalstructuur, die het mogelijk maakt om de gevormde β-deeltjes bijna volledig te absorberen.
De afgewerkte batterij heeft de minimale afmetingen - de dikte is niet meer dan 3-4 mm, rekening houdend met de behuizing. Gewicht - 0,25 g Tegelijkertijd zijn de prestaties net zo klein. Het elektrisch vermogen is slechts 1 μW. Het nieuwe product van MISIS steekt echter gunstig af bij andere ontwikkelingen met verhoogde efficiëntie en lagere kosten. Bovendien kan hij tientallen jaren stroom leveren.
Momenteel wordt de binnenlandse "nucleaire batterij" van het bèta-voltaïsche type het onderwerp van publicaties in wetenschappelijke tijdschriften en zijn er evenementen voor internationale octrooiering aan de gang. In de toekomst is het mogelijk om dergelijke apparaten in de praktijk te introduceren. Het belangrijkste toepassingsgebied zal een verscheidenheid aan onderzoeks- en speciale apparaten zijn met een laag energieverbruik en hoge eisen voor de duur van de operatie. Het kan bijvoorbeeld apparatuur zijn voor zee- of ruimteonderzoek.
Eerder probeerden ze kernenergiebronnen in de geneeskunde te introduceren, maar die moesten worden opgegeven vanwege negatieve bijwerkingen. De nieuwe versie van de batterij vormt geen bedreiging voor de menselijke gezondheid, waardoor deze kan worden gebruikt in neuro- en hartpacemakers, verschillende implantaten, enz.
Klein mobieltje
In het verleden ontstonden in ons land kleine kerncentrales op zelfrijdende of getrokken chassis. Toen bereikte geen enkel project van dit type massaproductie en gebruik. Enkele jaren geleden werd het bekend over de hervatting van deze richting.
In september 2017 verscheen in de binnenlandse media informatie over de start van de werkzaamheden aan twee nieuwe kleine kerncentrales (MAEU). De ontwikkeling gebeurt in opdracht van het Ministerie van Defensie en voorziet in de realisatie van elektriciteitscentrales met een vermogen van 100 kW en 1 MW. Ze moeten worden gebouwd op een getrokken chassis dat de mogelijkheid biedt om snel over te zetten naar en in te zetten op een nieuwe locatie.
Er werd aangevoerd dat de ontwikkeling van twee MAEU ongeveer zou duren. 6 jaar. Het doel van dergelijke producten is niet bekendgemaakt, maar er waren schattingen van het mogelijke gebruik ervan voor de stroomvoorziening van afgelegen militaire of civiele objecten. Daarnaast zijn suggesties gedaan over de mogelijke inzet van MAEU als onderdeel van kansrijke wapensystemen met een hoog energieverbruik. Begin 2018 werden fundamenteel nieuwe monsters aangekondigd - en mobiele energiecentrales zouden deze kunnen aanvullen.
Er zijn bijna drie jaar verstreken sinds de eerste rapporten over de ontwikkeling van de IEAU voor het Ministerie van Defensie en er zijn nog geen nieuwe details verschenen. Misschien verschijnt het volgende nieuws later, dichter bij de opgegeven einddatum. Een ander scenario kan echter niet worden uitgesloten - het project had kunnen worden beëindigd en er is daarom geen nieuws te verwachten.
In alle gebieden
Ondanks alle moeilijkheden en ambigue reputatie is kernenergie van groot belang voor militaire en civiele structuren. Kleine en mobiele energiecentrales met verschillende capaciteiten worden een van de belangrijkste en meest veelbelovende gebieden.
De Russische nucleaire industrie is actief op dit gebied betrokken en er komen regelmatig berichten binnen over nieuwe successen, veelbelovende ontwikkelingen en kant-en-klare monsters. Dit stelt ons in staat optimistische voorspellingen te doen voor de toekomst en te wachten op de volgende resultaten - wetenschappelijk, technisch, praktisch en commercieel.
