Project PEELE: Чому DOD ставить ставку на крихітні ядерні реактори, щоб вирішити свої сили

У 2019 році уряд підписав, що ми розробляємо ITTY BITY ядерний реактор до 2027 року. Відповідно до цього порядок, ВПС США запускає пілотний проект "Microреактор" у Eielson AFB, на Алясці.

За звичайну, повітряна сила грає свої картки досить близько до сундуку. Станом на 27 жовтня Управління енергетичного забезпечення (ОЕА) навіть не оголосила, що вони обрали конкретні технології реактора. Але всі докази показують, що ця нова установка є частиною енергетичної стійкості, відомі як PEELE PELE. Мета проекту PEEL, згідно з кафедрою дослідницького та інженерного відділення, полягає в тому, щоб "проектувати, побудувати та демонструвати прототип мобільного ядерного реактора протягом п'яти років". Нагороджуються три окремі договори розвитку, з фінальним "зрілим" дизайнерським поданням TBA.

Project PEE має дві основні теми: реактор повинен бути 1) малий, а 2) безпечний. Те, що ми дізналися з Чорнобиля та Фукусіма, полягає в тому, що невдача системи охолодження може мати жахливі наслідки, а в обох випадках, потужність системи охолодження є те, що дозволило паливо стати настільки жарким, що він ввів розплавлення. Невдача просто неприйнятна. Завдяки ядерній енергетиці, ми також повинні розглядати розпад тепла та відпрацьованого палива. Нездатність утилізувати небезпечні побічні продукти як небезпечні. Ще гірше, однакові речі, які ми використовуємо, щоб зробити силу, щоб зробити зброю. Але нове покоління IV реакторів можуть продовжувати розмову.

Не отримуючи всім задихаючись, я хочу поговорити про одну з трьох конструкцій, ймовірно, висунуте зокрема. Одним з комерційних підрядників, обраних для подання дизайну, є вітчизняним спорядженням, що називається X-Energy, чиє вигідні підйоми надходять від НАСА та Міністерства енергетики США. Його генеральний директор, Джеффрі продає, раніше служив заступником міністра енергетики, а засновник Кам Гаффару керував підрядником служби NASA, який підтримав колишні системи даних місій-операцій у Goddard. Х-енергетична модель являє собою високотемпературний газотрансляційний газо-охолоджувальний гальковий реактор гальків. Він використовує трисові паливні гранули або "галька" (трисо, що стоїть для трикуструктурного ізотропного палива частинок), завантаженого у стовпчик, який потім затоплений важким, нереактивним газом. І все це абсолютно крихітна: веб-сайт X-Energy описує свої реактори не як будівельні майданчики, а як модульні продукти, викривлення, використовуючи існуючу дорогу та рейку.

Модель Pebble-Bed, яка використовується X-Energy, ясно призначена для конкретно вирішувати багато відомих пунктів відмови від виробництва ядерної енергії. Незалежно від того, чи дійсно це те, що обіцянка ще не бачиться, тому що це все ще на етапах планування, але існують принципи дизайну. По-перше, найгірше - це розплавлення, яке X-Energy пом'якшує через склад самого палива. Triso Pebles виготовляються з гранул оксикарбіду урану розміром маппієдів, шаруватих піролітичним графітом і вбудований у карбіду кремнію. Вся річ - це розмір Cue Ball.

Карбід кремнію - це те, що NASA використовує у тепла, що захищає для численних космічних апаратів. Це важкі речі, дуже сильні під тиском, і дуже важко розплавити. Карбіди не розплавляються і кидають, як звичайні метали, тому що їхні точки розплаву вище, ніж будь-який інший метал. Замість цього, Oxycarbide урану створюється за допомогою іскрасного плазмового спікання. Triso Pebbles також пасивно регулюється механічним відгуком відгуків, який голодує паливо нейтронів, оскільки температура підвищується, незалежно від активного або механічного контролю. Вищі температури означають падаючу реакційну потужність, виконану природою самого матеріалу. Важко мати розплав, якщо ваше паливо просто ... не буде розтопити.

Вибухи також представляють свій власний безліч небезпек, у тому числі частки від спалювання розщеплюваного матеріалу або графітового екранування. У цьому дизайні реакція тримається при температурах набагато вище точки відпалу графіту. Це запобігає відмінній потенційній енергії від нейтронного бомбардування від отримання "застряг" у кристалічній решітці графіту і в кінцевому підсумку втікаючи в неконтрольованому вибуху, що сталося в вітряному вогні. Піролітичний вуглець може спалити в повітрі, якщо він також у присутності достатньої кількості води, щоб каталізувати реакцію, але не існує водоохоплюючої петлі, що запобігає вибуху парою.

Використання оксикарбіду урану замість оксиду урану або карбіду призначений для зменшення стехіометрії кисню; Карбіди сильні під тиском, але не під розширенням, тому оксикарбід повинен виробляти менше газу під розкладом. Це означає, що навіть якщо один з карбідних гальків повинен розрив, задуманий у більш важкому газі, він не підпадає вогню. Теплоносія ніколи не залишає газову фазу. Дизайн покладається на просто, щоб розмістити критичну масу розщеплюваного матеріалу всередині газо-охолоджуваного судини реакції, де він буде критичним самостійно. Вони просто сидять купу розгніваних щебців у нижній частині танка, де вони дратують один одного у виробництво енергії. Замість того, щоб закрити, щоб замінити паливні стрижні, у реакторах галькових кровать, з регулярними інтервалами, галька збирається з нижньої частини контейнера шляхом сили тяжіння, протестовано та переробляється до верхньої частини колони.

Після повноцінного, реактор буде виробляти між одним і п'ятьма мегаватами. Це досить мало для будь-якої електростанції, і навіть більше для ядерного заводу - ядерні станції часто оцінюються в сотні мегават або навіть діапазону гігават. На п'яти мегават, він досі ледве очищає третину валового енергетичного бюджету Eielson Base. Але мікро-реактор не встановлюється, щоб він міг обробляти споживання енергії бази. Це підтвердження концепції, як для дизайну реактора, який не вдається до безпеки, а також портативний джерело енергії променевої енергії, який не вимагає постійного зовнішнього матеріалу.

Одним з серйозних слабких місць цей реактор може звернутися до того, як збройні сили отримують владу в полі. Наприклад, в Іраку та Афганістані військові використовували паливо конвой до вантажних автомобілів у дизелі до своїх установок, які побігли на дизельних генераторах. Але генератори гучні, брудні, дорогі та схильні до поломки. Вони також є небезпекою для здоров'я людини: генератори палива виробляють небезпечні пари та супер-дрібні частки. Крім того, самі конвой були низьким висячим фруктом для повстанських нападів. Все це вимагає підтримки та безліч безпеки. Значна частина причини Еєльсон був обраний на будь-якому іншому місці, зводиться до його залежності від викопного палива, які повинні транспортуватися, наприклад, вугілля та дизель. Збройні сили мають прямий стратегічний інтерес до відлучення їхніх операцій з нафтового палива, в тій мірі, в якій вони можуть.

Які переваги військові, хоча, часто закінчується також покращення цивільного життя. Eielson AFB становить лише близько ста миль на південь від Арктичного кола. Під час опалювального сезону база може спалити 800 тонн вугілля щодня. Як і більша частина Аляски, це дивиться на лінії енергопостачання, схильні до невдачі саме тоді, коли вони найбільш необхідні. Більша частина держави використовує вугілля або дизель, щоб забезпечити електроенергію та опалення. Значна частина Аляски також доступна лише на човні або літака. Джуно навіть не має дороги, що з'єднує його до зовнішнього світу, тому що місцевість настільки не співпрацює. Одна точка невдачі може легко вирівняти з іншим. Північне розташування Eielson, поряд з невичерпною потребою у палива, зробити це відмінним пісочницею (Snowbank?) Для польових тестування мікрореактора. Велика Аляска також зацікавлена: згідно з щоденними новинами кріплення, "економічний ефект 1-5 МВт, який не вимагає заправки, може представляти морську зміну для сільської влади в нашій державі, оскільки цей діапазон охоплює потреби Десятки сіл з дорожньої системи, яка в даний час є якась найдорожча влада в державі - і які вразливі до побиття генератора у мертвих зими, коли наслідки можуть бути небезпечними для життя. "

Питання утилізації відходів залишається невирішеним. Блискучий і хром, хоча ці галька можуть бути, вони все ще втілюють до тієї ж радіоактивності за годину кіловатку, як це було витрачено звичайне паливо - це просто поширюється через більший обсяг. Хоча це робить будь-які згенеровані відходи гіпотетично менш жахливою для обробки, це більше, і це ускладнює вже різноманітні проблеми з поводженнями та зберіганням відходів.

Остаточні конструкції повинні бути обрані у фіскальні 2022. Звідти, DOD хоче реактора та запуску до 2027 року.