Năng lượng hạt nhân di động: từ pin đến FNPP
Kéo FNPP "Akademik Lomonosov" đến nơi làm việc. Ảnh "Rosatom"
Sự phát triển của năng lượng hạt nhân vẫn tiếp tục, và một trong những lĩnh vực thú vị nhất của nó là việc tạo ra các nhà máy điện nhỏ gọn và di động. Chúng có những lợi thế đáng kể so với các nhà máy điện hạt nhân cố định truyền thống và có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Trong những năm gần đây, một số dự án tương tự đã được phát triển ở nước ta, và dự án nổi tiếng nhất đã được đưa vào hoạt động.
nhà máy điện nổi
Vào ngày 22 tháng 2020 năm 20870, nhà máy nhiệt điện hạt nhân nổi trong nước đầu tiên (FNPP) Akademik Lomonosov trang XNUMX đã được đưa vào vận hành thương mại, nhà máy này được triển khai tại cảng Pevek (Chukotka Autonomous Okrug). Vào tháng XNUMX năm ngoái, nó đã cung cấp dòng điện đầu tiên cho lưới điện địa phương và vào tháng XNUMX bắt đầu cung cấp nhiệt.
Thành phần chính của FNPP là một tổ máy điện nổi - tàu không tự hành có thiết kế đặc biệt với lượng choán nước hơn 21,5 nghìn tấn. Tổ máy được trang bị hai tổ máy phản ứng KLT-40S và hai tổ máy tuabin hơi. Akademik Lomonosov có thể sản xuất điện và hơi nước để sưởi ấm, cũng như khử muối trong nước biển.
Tổ máy điện được vận hành cùng với các phương tiện đặc biệt trên bờ. Nó được bảo vệ khỏi băng bởi một cầu tàu đặc biệt. Cũng nằm trên bờ là cơ sở hạ tầng để truyền tải điện và hơi nước đến các mạng lưới phân phối địa phương.
"Akademik Lomonosov" ở cảng Pevek. Ảnh "Rosatom"
Công suất tối đa của FNPP mới nhất về điện là 70 MW. Sản lượng nhiệt tối đa là 145 Gcal / h. Người ta lập luận rằng những đặc điểm như vậy đủ để cung cấp một khu định cư cho 100 nghìn cư dân. Điều tò mò là toàn bộ dân số của Okrug tự trị Chukotka chỉ bằng một nửa, và có một nguồn dự trữ nghiêm trọng về sức chứa.
"Akademik Lomonosov" sẽ có thể làm việc tới 35-40 năm. Bảo trì hàng năm và sửa chữa hiện tại có thể được thực hiện mà không cần dừng hoạt động. Sau 10-12 năm hoạt động, trung bình phải sửa chữa nhà xưởng, sau đó tổ máy có thể hoạt động trở lại bến và tiếp tục phát năng lượng.
Rosatom đã đề xuất một dự án FNPP mới với hiệu suất nâng cao. Bằng cách thay thế hai tổ máy KLT-40S bằng tổ máy RITM-200, có thể tăng công suất phát điện lên 100 MW và cải thiện các thông số khác.
Cho đến nay, chỉ có một nhà máy điện nổi được xây dựng dọc theo dự án 20870, hiện cung cấp năng lượng cho một vùng sâu vùng xa. Đồng thời, một số quốc gia nước ngoài đã quan tâm đến FNPP của Nga và các đơn đặt hàng thực sự có thể xuất hiện trong tương lai gần. Nga đang khá tích cực "kinh doanh" các nhà máy điện hạt nhân đặt trên đất liền, và hiện nay xuất khẩu có thể mở rộng nhờ các trạm nổi.
Pin Betavoltaic từ MISiS. Ảnh của NUST MISIS
Bộ nguồn bỏ túi
Kết quả đáng chú ý cũng đã đạt được trong lĩnh vực nhà máy điện siêu nhỏ gọn. Vì vậy, Đại học Công nghệ Nghiên cứu Quốc gia "MISiS" trong vài năm qua đã nghiên cứu về "pin hạt nhân" - cái gọi là. nguồn hiện tại betavoltaic dựa trên niken-63. Nguyên mẫu đầu tiên của một thiết bị như vậy đã được giới thiệu vào năm 2016 và hơn nữa nó đã được cải tiến.
Các nguyên tắc của hệ thống betavoltaic khá đơn giản. Pin bao gồm một nguyên tố phóng xạ bị phân hủy tạo thành hạt β. Sự rơi sau trên bộ chuyển đổi bán dẫn, dẫn đến sự hình thành dòng điện. Sử dụng các vật liệu phân hạch, cấu hình bán dẫn khác nhau, v.v., có thể tạo ra các loại pin với các đặc tính khác nhau.
"Pin hạt nhân" từ MISiS có một thiết kế thú vị. Trong nguyên tố như vậy, 200 lớp niken-63 với độ dày 2 micron được ghép lại, phân tách bằng đầu dò kim cương 10 micron. Loại thứ hai có cấu trúc ba chiều vi kênh, giúp nó có thể hấp thụ gần như hoàn toàn các hạt β đã hình thành.
Pin thành phẩm có kích thước tối thiểu - độ dày không quá 3-4 mm, có tính đến vỏ. Trọng lượng - 0,25 g. Đồng thời, các đặc tính hiệu suất cũng nhỏ. Công suất điện - chỉ 1 μW. Tuy nhiên, sản phẩm mới của MISiS có điểm khác biệt so với các sản phẩm phát triển khác là tăng hiệu quả và chi phí thấp hơn. Ngoài ra, nó có khả năng cung cấp dòng điện trong nhiều thập kỷ.
Bộ nguồn di động TES-3 là một trong những thiết bị phát triển sớm nhất của lớp này. Ảnh của Wikimedia Commons
Hiện tại, "pin hạt nhân" trong nước thuộc loại betavoltaic đang trở thành chủ đề của các công bố trên các tạp chí khoa học và đang trải qua các hoạt động cấp bằng sáng chế quốc tế. Trong tương lai, có thể đưa các thiết bị như vậy vào thực tế. Lĩnh vực ứng dụng chính sẽ là các nghiên cứu khác nhau và các thiết bị đặc biệt với mức tiêu thụ năng lượng thấp và yêu cầu cao về thời gian hoạt động. Ví dụ, nó có thể là thiết bị cho nghiên cứu hàng hải hoặc không gian.
Các nguồn hiện tại hạt nhân trước đây đã được cố gắng đưa vào sử dụng trong y học, nhưng chúng phải bị loại bỏ do các tác dụng phụ tiêu cực. Phiên bản mới của pin không đe dọa sức khỏe con người, vì vậy nó có thể được sử dụng trong máy điều hòa thần kinh và nhịp tim, các thiết bị cấy ghép khác nhau, v.v.
Di động nhỏ
Trước đây, ở nước ta các nhà máy điện hạt nhân cỡ nhỏ được tạo ra trên khung gầm tự hành hoặc xe kéo. Sau đó, không có một dự án nào thuộc loại này được sản xuất và ứng dụng hàng loạt. Một vài năm trước, người ta đã biết về sự phục hồi của hướng này.
Vào tháng 2017/100, các phương tiện truyền thông trong nước đã xuất hiện thông tin về việc khởi công hai nhà máy điện hạt nhân cỡ nhỏ mới (MAEU). Việc phát triển được thực hiện theo yêu cầu của Bộ Quốc phòng và cung cấp để tạo ra các tổ máy điện có công suất 1 kW và XNUMX MW. Chúng nên được chế tạo trên một khung gầm kéo, cho phép chuyển và triển khai nhanh chóng đến một vị trí mới.
NPP di động "Pamir-630D" - một dự án của thời Liên Xô. Vẽ Tehnoomsk.ru
Có ý kiến cho rằng sự phát triển của hai MAEU sẽ mất khoảng. 6 năm. Mục đích của những sản phẩm này không được tiết lộ, nhưng đã có những ước tính về khả năng sử dụng chúng để cung cấp năng lượng cho các cơ sở quân sự hoặc dân sự ở xa. Ngoài ra, các giả định đã được đưa ra về việc có thể sử dụng MAEU như một phần của các hệ thống vũ khí tiên tiến với mức tiêu thụ năng lượng cao. Vào đầu năm 2018, về cơ bản các mô hình mới đã được công bố - và các nhà máy điện di động có thể bổ sung chúng.
Đã gần ba năm trôi qua kể từ khi có báo cáo đầu tiên về sự phát triển của MEAU cho Bộ Quốc phòng, và các thông tin chi tiết mới vẫn chưa xuất hiện. Có thể như sau tin tức sẽ xuất hiện muộn hơn, gần với ngày hoàn thành được chỉ định. Tuy nhiên, không thể loại trừ một kịch bản khác - dự án có thể đã bị chấm dứt, và do đó không thể mong đợi tin tức.
Ở mọi khu vực
Bất chấp tất cả những khó khăn và danh tiếng mơ hồ, năng lượng hạt nhân được các cơ cấu quân sự và dân sự rất quan tâm. Một trong những lĩnh vực quan trọng và đầy hứa hẹn là các nhà máy điện di động và quy mô nhỏ với nhiều công năng khác nhau.
Ngành công nghiệp hạt nhân của Nga đang tích cực tham gia vào lĩnh vực này, và tin tức về những thành công mới, sự phát triển đầy hứa hẹn và các mẫu thành phẩm thường xuyên được nhận. Điều này cho phép chúng ta đưa ra những dự báo lạc quan cho tương lai và chờ đợi những thành tựu tiếp theo - về mặt khoa học, kỹ thuật, thực tiễn và thương mại.
tin tức