Ядерный реактор для Луны и Марса

    Агентство НАСА завершило тестирование ключевых компонентов миниатюрного ядерного реактора, который в будущем должен будет обеспечить энергией наши космические базы на Луне и на Марсе, а также может служить источником энергии для ионных двигателей нового типа.

    Реактор НАСА сделан по оригинальной технологии: он совмещает в себе маленькую установку по расщеплению атомов и два двигателя Стирлинга, принцип работы которых показан на иллюстрации справа — это тепловая машина, в которой есть горячая и холодная камеры, а газ непрерывно перемещается между ними, попеременно то нагреваясь/расширяясь, то остывая/сжимаясь. Процесс идёт самостоятельно, если сохранять температуру камер.

    В исследовательском центре НАСА Glenn Research Center протестировали двигатели Стирлинга и радиаторы по отдельности, а вместо реактора поставили пока что симулятор. Все части в сборе протестируют в 2014 г. А подготовить к запуску реактор должны к 2020 г. Как известно, именно к этой дате НАСА обещает вернуть человека на Луну.

    Во время эксперимента установка стабильно выдавала 2,3 кВт энергии, и показала себя даже лучше, чем ожидали учёные. Потенциально она может работать на мощности 40 кВт, этого будет вполне достаточно для жизнеобеспечения лунной и марсианских баз.

    В создании ядерной установки инженеры применили одну инновацию. Для передачи тепла от реактора к машине Стирлинга они использовали жидкую металлическую прослойку из калийно-натриевого сплава. Такой материал впервые используется с машиной Стирлинга. По первым прикидкам, получившаяся конструкция сможет работать без какого-либо внешнего вмешательства как минимум восемь лет.

    Кроме того, были протестированы панели радиатора, который должен рассеивать тепло от водяной системы охлаждения реактора. Радиаторы неплохо показали себя в безвоздушном пространстве при суточных перепадах температур от -100°С до +100°С, как на Луне.

    Программа по созданию миниатюрных ядерных реакторов Fission Surface Power в НАСА стартовала в 2006 году.
    Поддержать автора
    Поделиться публикацией

    Комментарии 91

      –10
      нормально, тестирование ядерной установки без ядерного реактора…
        +7
        Ядерная установка это всего навсего штука, нагревающая рабочее тело. Так на любой атомной электростанции, атомный реактор нагревает воду, а она уже крутит турбину.

        Тут показан принцип перевода теплоты (неважно откуда получаемой) в электричество. Поэтому логично, что для экспериментов ямкость просто грели горелкой.
          –5
          но топик-то называется «Ядерный реактор для Луны и Марса»
            +1
            А в тексте про ядерную установку установку.
            0
            атомный реактор нагревает воду


            Ну вы сужаете. Вода не везде и не самая простая; )
              0
              Для ответа на вопрос это не важно совершенно. Там ещё много всего.
                0
                окей, просто у меня в дипломе эти слова написаны: )
                  +1
                  А как звучала тема Вашего диплома, если не секрет? :)
                    0
                    модернизация твс ввэр1000 с применением торцевых экранных зон и возможностью ремонта
                      0
                      Учтывая тему и регион проживания — рискну предположить: кафедра Э7? :)
                        0
                        она самая: )
                0
                Да вода то вроде бы самая обычная в качестве теплоносителя, но действительно вместо нее иногда применяют литий и натрий кажется (в основном на подводных лодках), а в последнее время еще и свинец планируют применить.
                Кстати, реакторы на мет. теплоносителях самые «спокойные», с низкой реактивностью мощности, а это залог безаварийной работы.
                  0
                  Легководные канадские CANDU? Свинец кстати давно используется, планируется в реакторах БРЕСТ.

                  с низкой реактивностью мощности
                  — вы о чем простите? о_О

                  Применение жидкометаллических реакторов в транспортных установках обусловлено высокой энергонапряженностью активной зоны — читай, малые габариты.
                    0
                    А что вас удивило? На любом щите управления АЭС выведена текущая реактивность реактора, чем ближе она к нулю, тем спокойнее на душе у операторов. Подробнее можно почитать например «Эффекты реактивности в энергетических реакторах: Учебное пособие»
                      0
                      Меня удивила формулировка. Литературы начитался в свое время предостаточно, спасибо.

                      Называется это мощностной эффект реактивности.

                      Нулевым он быть не может, иначе вся теория управления реакторами вообще бы не работала
                        0
                        Реактивность — отклонение эффективного размножения нейтронов от единицы. И соответственно когда она нулевая — реактор критичен. То бишь работает как положенно, на заданной мощности. Ненулевые значения реактивности позволяют осуществлять разгон и выводж реактора на мощность. Ну и его останов соответственно.
                          0
                          Давайте определимся о чем мы говорим: о реактивности или о мощностном коэффициенте (эффекте) реактивности?
                            0
                            Предыдущий оратор оперировал именно реактивностью. А что касается мощностного коэффициента реактивности, то эта величина в принципе не может описывать динамику реактора, поскольку она определяется как изменение реактивности, вызванное изменением мощности на единицу, и строго связана она только с температурой топлива. Оболочка ТВЭЛов, ТВС, теплоноситель — меняют темперетуру значительно медленнее.
                              0
                              Предыдущий оратор я так понял не до конца определился с терминами.

                              Всегда считал, что мощностной эффект реактивности — это физическая характеристика реактора в кинетике.

                              При изменении мощности существует обратная связь, характеризующаяся эффектом реактивности — это по-вашему не претендует на описание динамики реактора??
                                0
                                Напрямую — нет. Там работает не только обратная связь по температуре.
                      0
                      Вообще то они как раз на тяжелой воде…
                      Хотя решение спорное: www.atominfo.ru/news/air4644.htm

                      Под Новосибирском по моему есть АЭС с натриевыми реакторами.
                        0
                        Да, это я оговорился, тяжеловодные. Сути не меняет — не на природном теплоносителе.

                        Под Екатеринбургом есть такой, в России он один.
                          0
                          В России _нет_ тяжеловодных реакторов. Есть натриевые и водо-водяные. Есть проекты со свинцовым и свинцово-висмутовым теплоносителем. Есть космические установки и разработки, использующие свинец или натрий-калиевую смесь.
                            0
                            Ога, я и говорю про candu.

                            А про газовые почему ни слова?; )
                              0
                              Потому что действительно рабочих и толковых образцов реакторов с газовым охлаждением в России нет, и лично мне эта тема кажется не очень перспективной, хотя мое мнение в этом вопросе не совпадает с мнением ряда ведущих реакторостроителей страны :)
                          0
                          «Натриевых реакторов», — а точнее энергоблоков реакторов с натриевым теплоносителем — в России порядка пятнадцати. БН-600, БН-800, и еще парочка проектных с увеличенной мощностью.
                            0
                            Очень интересно. 4й блок белоярской АЭС с БР-800 будет введен в 2012 году. Где это у нас столько БН-ов то?

                            Перечислите пожалуйста, я видимо чтото в этой жизни упустил.
                              0
                              Ну упомянутой Вами станции БН-600 работает с 80-ого года. В Казахстане стоит БН-350. Все остальное — экспериментальные реакторы-размножители (бридеры)
                        0
                        Не совсем ясен термин «реактивность мощности», но если я правильно его перевел то Вы не совсем правы. Металлический теплоноситель применяется в реакторах на быстрых нейтронах (жидкий металл фактически не замедляет новорожденных нейтрончиков с энергией порядка десятка МэВ и не очень охотно их поглощает) и именно в силу этого разгон реактора на БН значительно опаснее разгона реактора на тепловых нейтронах.
                          0
                          Мне о другом рассказывали, что на практике АЭС с такими реакторами настолько «спокойные», что операторы на щите управления «деградируют» от такого многолетнего «комфортного» поведения реактора. Можно говорить даже о том, что теряется квалификация. И это проблема.
                            0
                            в настоящее время АЭС с любым серийным реактором очень спокойные. И оператору действительно непросто сделать что-либо «не так».
                    • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                        0
                        А пар это не вода, да, угу. Заявление в духе виндоуз круче пентиума.
                        • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                          • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                            • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                              • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                  • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                      –4
                      Когда мир сдохнет, вот когда.
                      +3
                      2.3 кВт — на чайник и настольную лампу хватит: )

                      Если серьезно — применение машины Стирлинга в ядерной энергетической установке — это крайне интересная идея. В транспортных установках такое не применяется.

                      Интересно, как они решили вопрос с перегрузками топлива?
                        0
                        Они наверное его ещё не решили, посмотрите на дату «релиза». Сейчас на баг трекере НАСО решают эту проблему :)
                          –1
                          Мне тоже интересен этот момент. Что они собираются делать, если ракета, грубо говоря, не долетит до космоса и рухнит куда нить на плантацию крыжовника? Понятное дело, ядерного взрыва не будет, но зелёных это всёравно огорчит.
                          • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                              –1
                              Хм, не интересовался этой темой. Как понимаю, широкой огласке это не предавали?
                                +5
                                Космос-954 — советский спутник морской космической системы разведки и целеуказания с ядерной энергетической установкой на борту серии УС-А. 24 января 1978 года упал на территорию Канады, вызвав радиоактивное заражение части Северо-Западных территорий
                                  0
                                  И СССР долго еще возил морем украинский чернозем на канадскую землю.
                                  0
                                  Ну что-то может и не рассказывают, но информации по этой теме много, учитывая, что ядерные реакторы применяют в космических аппаратах с 1965 года. ru.wikipedia.org/wiki/Ядерные_реакторы_на_космических_аппаратах
                                    0
                                    Спасибо за ссылку, даже и не думал, что их туда ставят.
                                      0
                                      Да я тоже не думал раньше. Это после топика про ионный двигатель заинтересовался и почитал что-то.
                              0
                              видимо реактор не расчитан на перегрузку топлива. Если расчетный период работы 15-25 лет то усложнение конструкции для перегрузки нецелеособразно.
                                +1
                                Расчетный период работы не то же самое, что период топливной кампании. Не придумали такого топлива, что 20 лет простоит в реакторе. Без перегрузок не бывает.
                              –1
                              Недавно был топик про то что будет с человеком, если его выбросить в космос. Так то же НАСА указывали на то, что в вакууме достаточно сложно замерзнуть, так как это хороший теплоизолятор. Так обо что же предлагают охлаждать холодную камеру двигателя? Видимо чего то я недопонял.
                                +2
                                излучением планируют охлаждать. Любое нагретое тело излучает инфракрасные волны, вот они и будут уносить тепло. Эта же новость немного подробнее на Мембране
                                  +1
                                  Добавлю. Для абсолютно черного тела нагретого скажем 150 градусов Цельсия с каждого квадратного метра в космос будет уноситься 1,27 кВт тепла. Для того, чтобы обеспечить охлаждение двигателя (кпд 40%) в 40 кВт потребуется всего лишь 20 квадратных метров радиатора. Так что не так все страшно с охлаждением. В реальности конечно площади потребуются побольше, особенно если на радиатор будет светить солнце, но все равно вполне реальная конструкция выходит.
                                    0
                                    Но с большими мощностями видимо облом выходит: (
                                  +1
                                  Точно такой же вопрос! С охладителем дело трудно будет.
                                    +1
                                    на Марсе есть атмосфера, причём там вовсе не жарко, а Луна холодная сама по себе
                                      0
                                      Луна холодная если ее не нагревает Солнце. А если нагревает, то не такая уж и холодная.
                                        0
                                        такие перепады у поверхности — на глубине она всяко холоднее реактора :-)
                                    +2
                                    >> инженеры применили одну инновацию. Для передачи тепла от реактора к машине Стирлинга они использовали жидкую металлическую прослойку из калийно-натриевого сплава.
                                    Что-то тут странная инновация, многие АЭС достаточно давно используют подобные составы для перноса тепла от реактора, грубо говоря, до вторичного контура, который генерирует пар.

                                    Не хочу обидеть Ализара, спасибо за статьи постоянные, но, очень скорбно, что многие околонаучные статьи расставляют акценты как-то… мм странно. Например в этой статье интресно было бы почтать, почему выбрали именно Стирлинга, а не турбину классическую, связано ли это с проблемами охлаждения или размерами, какие выгоды именно от двигателей Стирлинга в данной ситуации получили ученые.
                                      +1
                                      инновация в применении калиево-натриевой эвтектики дле передачи энергии машине Стерлинга
                                        0
                                        Вы бы фразу дальше дочитали. Вырываете из контекста.
                                        +5
                                        >>40 кВт, этого будет вполне достаточно для жизнеобеспечения лунной и марсианских баз

                                        «640Кб должно быть достаточно для каждого» © Б. Гейтс, 1981г
                                          +1
                                          Эту фразу ошибочно приписывают г-ну Гейтсу, не понимая о чем в сущности идет речь
                                            –2
                                            Вы забыли прописать тэг <зануда />
                                        • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                            0
                                            низкой мощностью и продуктивностью, скорее всего.
                                              0
                                              ну мощность можно увеличивать количественно… конструкция то простая и сравнительно дешевая.
                                            0
                                            «вернуть человека на луну» — эээ, может быть стоило перевести «вернуться с новым визитом»? Может быть стоит корректировать «побуквенный» машинный перевод?
                                              +12
                                              По ссылке на педивикию приведена другая, довольно интересная конструкция двигателя Стирлинга :D
                                                +4
                                                  +5
                                                  вы тоже это видите?: )
                                                    +2
                                                    Возможно :) Жаль этот вариант представлен без анимации.
                                                    0
                                                    «О Боже, это похоже на… !» © массовка из Остина Пауэрса )
                                                    +1
                                                    40 квт вполне можно было-бы на Луне с солнечных батарей брать, и экологичнее и безопаснее и возможно дешевле, вот только промежуточный аккумулятор пришлось бы поставить, на ночной период запасать энергию.
                                                    Я думаю что через 10 лет ситуация очень вероятно изменится в пользу примерно такого решения.
                                                      0
                                                      Скорее построят термоядерный реактор на луне… Там вроде Гелия 3 завалялось не много.
                                                        0
                                                        чтобы добывать этот гелий-3 сначала нужна база :) так что база тут первичнее.

                                                        солнечные батареи дороже (тяжелее, больше площади)… если сравнивать с реактором, то тут основной объем и сложность доставки монтажа можно считать излучатели, так вот их кпд 40% (теоретически до 90), а у солнечных батарей 3%-5% (30% это идеал и мечты).
                                                      0
                                                      Луна тут дело десятое. Ионные двигатели доросли наконец до полетов (а не только корректирования орбиты). А им нужны реакторы. А если всё равно реактор с собой тащить, то почему бы его там не использовать?
                                                        0
                                                        Это конечно аргумент, особенно для дальних путешествий.
                                                        А вот для полета на Марс наверное все же хватило бы солнечных батарей.
                                                        Да и технология отработанная десятилетиями.
                                                        0
                                                        Промежуточный аккумулятор на самом деле очень большая проблема, так как сутки на луне примерно в 30 раз дольше земных и ночь, соответственно, 15 земных суток. Очень много аккумуляторов нужно будет, так что интерес НАСА к ядерным реакторам понятен и логичен.
                                                        0
                                                        Дудки. Раза 4 пытался в децтве собрать этот движитель Стирлинга — ни разу не заработал!
                                                          0
                                                          В Беларуси в советское время был разработан автопоезд, перевозящий небольшой ядерный реактор. Его планировали использовать на Луне, но потом случилась перестройка.
                                                            0
                                                            Автопоезд перевозящий ядерный реактор на Луну?
                                                            0
                                                            Хочу колонизировать Марс или Луну!
                                                              0
                                                              Населения там немного, у вас в одиночку это получиться должно: )
                                                                +2
                                                                В-одиночку это без надежды на продолжение Рода.
                                                                0
                                                                Да, мы тут тоже как-то сидели при хорошей погоде, не с пустыми руками :) и рассуждали о колонизации марса, какой будет там жизнь. Основной вопрос у нас возник про интернет — какой там будет канал, и в особенности пинг: не придется ли там ставить на закачку фильм за неделю, и будет ли доступен battle.net для старкрафта и сервера для КС xD

                                                                Тоже кстати интересная тема. Скорость радиосигнала вроде равна скорости света, следовательно от марса до земли будут долговато идти пакеты и о хорошем пинге можно не мечтать. Но вот прочитал про какие-то торсионные сигналы, якобы быстрее скорости света, про квантовую телепортацию (был топик на хабре) — так что надежда есть, что будут изобретены способы быстрой передачи информации. Вот тогда можно будет ехать на марс, а пока сидеть там в интранете совсем не охото :)
                                                                  0
                                                                  Ну, там на Марсе будет свой Интернет. Марсонет.
                                                                  И будет какой-нибудь шлюз на землю, типа запроса по требованию. Что-то типа 17 минут страницы будут идти. Для обычной почты вполне нормально, скачивание файлов думаю тоже однонаправленное будет работать.
                                                                  Но надо понимать что такая связь с Землёй будет довольно дорогой. И прийдётся развивать свои собственные, марсианские ресурсы. Пиратские посылки новых дисков с Аниме просить привезти вновьприбывших (понаехавших) с Земли и так далее…
                                                                  А потом всё это раздавать марсианским торрентом :D
                                                                    0
                                                                    О, правильно мыслите, надо там организовать свою провайдерскую компанию, пока не поздно!: )
                                                                      0
                                                                      Кстати да, будет новый, чистый интернет! И своя специфическая аудитория, хотел бы я начать там какие-нибудь проекты :)

                                                                Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.