https://bodybydarwin.com
Slider Image

Tuumareaktorid, mille suurus on prügikastid, võiksid meie Marsi asulaid võimule viia

2020

Uraani silinder on kohvipurgi suurus. Isegi oma varjestuse ja detektoritega pole seade ikkagi suurem kui vanapaberikorv. Kuid see väike prototüüp, mida varsti katsetatakse Nevada kõrbes, õhutab unistust inimkonna maailmast tulevikust.

Projekt Kilopower, mis on NASA ja energeetikaministeeriumi ühisettevõte, on esimene tuuma lõhustumisreaktor, mis jõudis kosmosesse pärast SNAP 10A projekti 1960. aastatel. Testimisel on prototüüp, mis muudab selle käivitamisele lähedasemaks kui mis tahes muu projekt, mis vahepealsete aastakümnete jooksul avanes.

Kilopoweri reaktor on kavandatud töötama kahes suuruses: ühe kilovatise (1000 vatti) ja 10 kilovatise mudeliga.

"Teie röster kasutab umbes kilovatti, " lausub Los Alamose Kilopoweri projekti juht Pat McClure naerdes. "Teie keskmises leibkonnas kasutate keskmiselt päevas umbes 5 kW igal ajal. Mõistage siiski, et see on NASA jaoks palju energiat. NASAs on nad harjunud kümneid kuni sadu vatti. Nii et kilovati või 10 kilovatti omamine on palju elektrit. ”

NASA New Horizons missiooni maksimaalne võimsus on 240 vatti ja Curiosity roveri jõuallikas annab ainult 120 vatti elektrit. Mõlemad on nn tuumapatareid, mis muudavad looduslikult laguneva plutooniumi soojuse otse elektrienergiaks. Kuid plutooniumi napib ja 1000 või isegi 10 000 vatti on suur samm edasi sellest, mida need jõuallikad võiksid pakkida, isegi kui see on väike võrreldes meie energiavajadusega siin Maa peal. Erinevalt nendest tuumapatareidest loob Kilopoweri süsteem lõhustumisreaktsiooni, jagades uraani aatomid energia eraldamiseks, mis seejärel ühendatud mootorite abil elektrienergiaks muundatakse.

Traditsiooniline kerge veega jahutatud reaktor teeb elektrienergiat gigavatt. See on miljon korda suurem, see on väga keeruline ja disainitud nii, et see kasutab kütust väga hästi, ”räägib McClure. Väikese Marsi reaktori suurusel on asjad palju vähem kütusesäästlikud. "Kuid meil on reaktor, mida on väga lihtne ennustada, lihtne kasutada ja mis tegelikult enda sõnul kontrolli all hoiab. See vähendab õnnetuste tõenäosust, mis võivad tekkida suurema energiaallika kohal.

Teisisõnu, me ei riski Marsi tuumavarjul.

Kütuse sulatamine oleks keeruline, kui mitte võimatu nende rakenduste jaoks, mida McClure ütleb. Kuidas me füüsika kujundasime, paneb reaktor põhimõtteliselt välja nii palju soojust, kui seda küsitakse. Nii et kui kaotame jahutuse ja kiirgame lihtsalt natuke soojusenergiat ära, siis reaktori võimsus väheneb selle vastavusse viimiseks.

See on loodud ka töötama kummalises ruumi keskkonnas. Me mõtleme ruumile kui külmale, kuid reaktori jahutamist vaakumis pole nii lihtne. Puudub materjal, näiteks õhk või vesi, mis voolab selle abil generaatoritest soojuse ära. Selle asemel tugineb süsteem kaheksale soojatorule, millest igaüks on täidetud umbes ühe supilusikatäie naatriumiga, millel on kõrge keemistemperatuur.

Naatrium keeb kõrgel kuumusel, kui see satub lõhustuvale uraanikütusele lähimate torude osade lähedale. Aur liigub mööda toru mööda ja kondenseerub, kus temperatuuride erinevus aitab elektrit toota. Seejärel liigub jahutatud aine tagasi toru soojemasse ossa ja kogu süsteem käivitub uuesti. See võib teoreetiliselt toota usaldusväärset võimsust aastaid, kui mitte aastakümneid.

Paljud inimesed, kes kuulevad tuumaenergiast ja kosmosest, muretsevad, et kui käivitamisel peaks midagi valesti minema, võib pardal olev tuumaenergiaallikas osutuda ohtlikuks allpool seisvatele inimestele.

Inimesed arvavad alati, et kavatsete Tšernobõli kosmosesse vői midagi sellist lennata, McClure ütleb. Tegelikkus on palju vähem ohtlik. Enne reaktori lõhustumist on tuumas mõned väiksemad radioaktiivsuse kogused, kuna tegemist on uraaniga, kuid see on väga väike. Kui kaatriõnnetuses peaks midagi juhtuma, ei hakka see tõepoolest avalikkusele probleemi esitama, vahendab McClure.

McClure selgitab, et kui käivitumisega peaks midagi valesti minema, kujutaks plahvatanud uraani jäänused reaktori tavapärases lõhustamata olekus üldsusele väga vähe ohtu. "Te räägite maksimaalse doosi jaoks vähem kui millireemist. Enamik inimesi oleks mikrorežiimi vahemikus, ütleb McClure. Võrdluseks - keskmine ameeriklane kipub kiirguse käes saama umbes 620 millireemi aastas." See on kaugelt, palju vähem. mida saaksite taustkiirgusest või lennukist lennates. "

Kuid jõuallika käivitamine on alles esimene samm. See peab ka kosmoses kaugetes kohtades ohutult töötama. Pärast sisselülitamist - kaua pärast Maa atmosfääri lahkumist - muutub see radioaktiivsemaks. Kuid meeskond on selle kavandanud nii, et reaktor lülitub voolukatkestuse korral automaatselt välja. Ja nad kavatsevad selle järgmisel kuul Nevadas temposse viia, ühendades selle kahe mootoriga, mis mõlemad annavad umbes 80 vatti võimsust, et viia lõhustumisreaktsioon sooja umbes 800 kraadini.

„Lülitame välja kogu soojuseralduse ja näitame, et reaktor mitte ainult ei ela, vaid viibib ka ooterežiimis, kus energia muundamise süsteem saaks taas ellu ja hakkaks taas energiat kasutama, siis läheks see kohe tagasi sinna, kus see oli. See näitab tõepoolest, et suudame selle reaktori mis tahes mööduva või tavapärase toimimisega hakkama saada ilma igasuguste muredeta, “ütleb Dave Poston, Los Alamose reaktori peaprojekteerija.

„Üks kilovatti on ette nähtud kosmosemissioonide jaoks, missiooni teisele planeedile nagu Pluuto või ühele Jupiteri kuudele. 10 KW versioon on mõeldud kas kosmosesse või Marsi pinnale. Praegu nõuaks NASA praegune plaan, et Marsile saadetaks viis 10-kilovatist reaktorit, ”räägib McClure.

See on piisav, et anda Marsi baasi toiteks hinnanguliselt 40 kilovatti elektrienergiat, millele lisandub veel üks lisa hea mõõtmise jaoks.

"Marss on energiasüsteemide jaoks väga keeruline keskkond, " ütles NASA kosmosetehnoloogia missiooni direktoraadi kaasadministraator Steve Jurczyk pressikonverentsil. "Ta saab vähem päikesevalgust kui Maa või Kuu, seal on öised temperatuurid väga külmad ja sellel on väga huvitavad tolmutormid, mis võivad kesta nädalaid ja kuid ja mis ümbritsevad kogu planeeti."

Kuigi NASA on uurinud päikesepaneele kui potentsiaalset energiaallikat - ja need pole kindlasti laua taga -, otsib agentuur midagi, mis aitaks järjepidevalt toita vajalikke elutoesüsteeme. Isegi siis, kui päike on eriti nõrk.

Esimesed reaktorid maanduksid Marsile ja alustaksid autonoomsete süsteemide toidet, et eraldada vesijää vedelaks hapnikuks ja vesinikuks, tootes tagasitee jaoks kütust. Kui inimesed saabusid, võisid süsteemid nende elupaiku ja muid tugisüsteeme toita. NASA peab kõnelusi ka kaubanduslike rühmitustega, pakkudes välja, et Kilopoweri reaktor võiks olla väärtuslik nende uurimiseks väljaspool maailma.

"Endise astronaudina võin teile kinnitada, et usaldusväärsete energiaallikate olemasolu on kriitiline, kui õhku pääseda madalast Maa orbiidist, " ütles NASA Glenni uurimiskeskuse direktor Janet Kavandi. "Ja seda tüüpi energiasüsteem on eriti oluline, kui rändame sügavamale päikesesüsteemi ja lõpuks ka teiste maailmade pinnale."

Mis vahe on sise- ja välistingimustes esinevatel allergiatel?

Mis vahe on sise- ja välistingimustes esinevatel allergiatel?

Lutron Caséta juhtmevaba valgustuse stardikomplekt: nutikam viis timmimiseks

Lutron Caséta juhtmevaba valgustuse stardikomplekt: nutikam viis timmimiseks

Tutvuge disaineriga, kes soovib puuviljasildid seebist välja teha ja maailma päästa tikkude eest

Tutvuge disaineriga, kes soovib puuviljasildid seebist välja teha ja maailma päästa tikkude eest