Rozwój energetyki jądrowej trwa, a jednym z jego najciekawszych obszarów jest tworzenie kompaktowych i mobilnych elektrowni. Mają znaczną przewagę nad tradycyjnymi stacjonarnymi elektrowniami jądrowymi i mogą być stosowane w różnych dziedzinach. W ostatnich latach w naszym kraju powstało kilka podobnych projektów, z których najsłynniejszy już został uruchomiony.
Pływająca elektrownia
22 maja 2020 r. oddano do komercyjnej eksploatacji pierwsza pływająca pływająca elektrownia jądrowa (FNPP) „Akademik Lomonosov”, pr. 20870. Stacja jest rozmieszczona w porcie Pevek (Czukocki Okręg Autonomiczny). W grudniu ubiegłego roku podała pierwszy prąd do lokalnych sieci energetycznych, aw czerwcu rozpoczęto dostawy ciepła.
Głównym elementem pływającej elektrowni jądrowej jest pływająca jednostka napędowa - statek bez własnego napędu o specjalnej konstrukcji o wyporności ponad 21,5 tys. ton. Blok energetyczny wyposażony jest w dwa bloki reaktora KLT-40S oraz dwa zespoły turbin parowych. „Akademik Łomonosow” może produkować energię elektryczną i parę do ogrzewania, a także przeprowadzać odsalanie wody morskiej.
Blok energetyczny eksploatowany jest wraz ze specjalnymi obiektami lądowymi. Od lodu chroni go specjalny pomost. Również na lądzie znajduje się infrastruktura do przesyłu energii elektrycznej i pary do lokalnych sieci dystrybucyjnych.
Maksymalna moc najnowszej pływającej elektrowni jądrowej pod względem energii elektrycznej wynosi 70 MW. Maksymalna moc cieplna to 145 Gcal/h. Argumentuje się, że takie cechy są wystarczające, aby zapewnić osiedlenie na 100 tys. mieszkańców. Ciekawe, że cała populacja Okręgu Autonomicznego Czukotki jest o połowę mniejsza i istnieje poważna rezerwa pod względem pojemności.
„Akademik Łomonosow” będzie mógł pracować do 35-40 lat. Coroczną konserwację i naprawy można przeprowadzać na bieżąco. Po 10-12 latach eksploatacji w fabryce wymagane są średnie naprawy, po których jednostka napędowa może wrócić na nabrzeże i nadal wytwarzać energię.
Rosatom już proponuje nowy projekt FNPP o ulepszonych właściwościach. Zastępując dwa bloki KLT-40S produktami RITM-200, możliwe jest doprowadzenie generacji do 100 MW i poprawienie pozostałych parametrów.
Jak dotąd przy alei 20870 zbudowano tylko jedną pływającą elektrownię, która obecnie dostarcza energię do odległego regionu. Jednocześnie kilka zagranicznych krajów już zainteresowało się rosyjskimi pływającymi elektrowniami jądrowymi, a w najbliższym czasie mogą pojawić się realne zamówienia. Rosja jest dość aktywna w „handlu” stacjonarnymi lądowymi elektrowniami jądrowymi, a teraz eksport może się zwiększyć kosztem stacji pływających.
Kieszonkowy zasilacz
Niezwykłe wyniki uzyskano również w dziedzinie ultrakompaktowych elektrowni. Tym samym Państwowa Akademia Technologiczna „MISiS” od kilku lat pracuje nad „baterią jądrową” – tzw. źródło prądu beta-woltaicznego oparte na niklu-63. Pierwszy prototyp takiego urządzenia został zaprezentowany w 2016 roku i był dalej ulepszany.
Zasady systemu betawoltaicznego są dość proste. Bateria zawiera pierwiastek radioaktywny, który rozpada się na cząstki β. Te ostatnie spadają na konwerter półprzewodnikowy, co prowadzi do powstania prądu elektrycznego. Stosując różne materiały rozszczepialne, konfiguracje półprzewodników itp. można tworzyć baterie o różnych charakterystykach.
„Baterie jądrowe” firmy MISIS mają ciekawy design. Ten element zawiera 200 warstw niklu-63 o grubości 2 mikronów, oddzielonych 10-mikronowymi przetwornikami diamentowymi. Te ostatnie mają trójwymiarową strukturę mikrokanalikową, która umożliwia prawie całkowite wchłonięcie utworzonych cząstek β.
Gotowa bateria ma minimalne wymiary - grubość nie przekracza 3-4 mm, biorąc pod uwagę obudowę. Waga - 0,25 g. Jednocześnie wydajność jest równie niewielka. Moc elektryczna to tylko 1 μW. Jednak nowy produkt firmy MISIS wypada korzystnie w porównaniu z innymi rozwiązaniami o zwiększonej wydajności i niższych kosztach. Ponadto jest w stanie dostarczać prąd przez wiele dziesięcioleci.
Obecnie tematem publikacji w czasopismach naukowych staje się krajowa „bateria jądrowa” typu beta-woltaicznego, trwają też wydarzenia na rzecz międzynarodowego patentowania. W przyszłości możliwe jest wprowadzenie takich urządzeń do praktyki. Głównym obszarem zastosowania będą różnorodne urządzenia badawcze i specjalistyczne o niskim zużyciu energii i wysokich wymaganiach na czas eksploatacji. Na przykład może to być sprzęt do badań morskich lub kosmicznych.
Wcześniej próbowano wprowadzić do medycyny źródła energii jądrowej, ale musiały zostać porzucone ze względu na negatywne skutki uboczne. Nowa wersja baterii nie zagraża zdrowiu człowieka, dzięki czemu może być stosowana w rozrusznikach neuro- i serca, różnych implantach itp.
Mały telefon komórkowy
W przeszłości w naszym kraju powstawały małe elektrownie jądrowe na podwoziach samobieżnych lub holowanych. Wtedy żaden projekt tego typu nie trafił do masowej produkcji i użytku. Kilka lat temu dowiedział się o wznowieniu tego kierunku.
We wrześniu 2017 r. w krajowych mediach pojawiły się informacje o rozpoczęciu prac nad dwoma nowymi małymi elektrowniami jądrowymi (MAEU). Rozbudowa realizowana jest na zlecenie MON i przewiduje powstanie bloków energetycznych o mocy 100 kW i 1 MW. Powinny być zbudowane na holowanym podwoziu, które zapewnia możliwość szybkiego przeniesienia i rozmieszczenia w nowej lokalizacji.
Argumentowano, że rozwój dwóch MAEU zajmie ok. 3 tys. 6 lat. Przeznaczenie takich produktów nie zostało ujawnione, ale oszacowano możliwość ich wykorzystania do zasilania odległych obiektów wojskowych lub cywilnych. Ponadto wysunięto sugestie dotyczące możliwości wykorzystania MAEU jako części obiecujących systemów uzbrojenia o wysokim zużyciu energii. Na początku 2018 roku ogłoszono zupełnie nowe próbki - a mobilne elektrownie mogą je uzupełnić.
Minęły prawie trzy lata od pierwszych raportów o rozwoju IEAU dla Ministerstwa Obrony, a nowe szczegóły jeszcze się nie pojawiły. Być może kolejna wiadomość pojawi się później, bliżej określonej daty zakończenia. Nie można jednak wykluczyć innego scenariusza – projekt mógł zostać zakończony, a zatem nie można się spodziewać żadnych wiadomości.
We wszystkich obszarach
Pomimo wszystkich trudności i niejednoznacznej reputacji, energia jądrowa cieszy się dużym zainteresowaniem struktur wojskowych i cywilnych. Jednym z najważniejszych i perspektywicznych obszarów stają się małe i mobilne elektrownie o różnych możliwościach.
Rosyjski przemysł jądrowy jest aktywnie zaangażowany w tę dziedzinę, a informacje o nowych sukcesach, obiecujących osiągnięciach i gotowych próbkach są regularnie odbierane. Pozwala nam to optymistycznie prognozować przyszłość i czekać na kolejne osiągnięcia – naukowe, techniczne, praktyczne i komercyjne.
