Usina nuclear faça você mesmo. Usina nuclear portátil Hyperion chega à venda

1. Um motor Stirling de pistão livre é alimentado por aquecimento com “vapor atômico” 2. Um gerador de indução fornece cerca de 2 W de eletricidade para alimentar uma lâmpada incandescente 3. O brilho azul característico é a radiação Cherenkov de elétrons eliminados dos átomos por raios gama. Pode servir como uma ótima luz noturna!

Para crianças com mais de 14 anos, um jovem pesquisador será capaz de montar de forma independente um reator nuclear pequeno, mas real, aprender o que são nêutrons rápidos e atrasados ​​e ver a dinâmica de aceleração e desaceleração de uma reação nuclear em cadeia. Alguns experimentos simples com um espectrômetro gama permitirão que você entenda a produção de vários produtos de fissão e experimente a reprodução do combustível do agora moderno tório (um pedaço de sulfeto de tório-232 está anexado). O livro incluído “Fundamentos de Física Nuclear para Pequenos” contém descrições de mais de 300 experimentos com o reator montado, portanto há um enorme espaço para criatividade

Protótipo histórico O conjunto Laboratório de Energia Atômica (1951) proporcionou aos alunos a oportunidade de ingressar nos campos mais avançados da ciência e da tecnologia. O eletroscópio, a câmara de Wilson e o contador Geiger-Muller possibilitaram a realização de muitos experimentos interessantes. Mas, é claro, não é tão interessante quanto montar um reator funcional do conjunto russo “Central Nuclear de Mesa”!

Na década de 1950, com o advento dos reatores nucleares, parecia que perspectivas brilhantes para resolver todos os problemas energéticos surgiam diante da humanidade. Engenheiros de energia projetaram usinas nucleares, construtores navais projetaram navios elétricos nucleares e até mesmo projetistas de automóveis decidiram juntar-se à celebração e usar o “átomo pacífico”. Um “boom nuclear” surgiu na sociedade e a indústria começou a carecer de especialistas qualificados. Foi necessário um afluxo de novo pessoal e foi lançada uma campanha educativa séria não só entre os estudantes universitários, mas também entre as crianças em idade escolar. Por exemplo, A. C. A Gilbert Company lançou o kit infantil do Atomic Energy Lab em 1951, contendo várias pequenas fontes radioativas, os instrumentos necessários e amostras de minério de urânio. Este “kit científico de última geração”, como dizia a caixa, permitiu que “jovens pesquisadores conduzissem mais de 150 experimentos científicos emocionantes”.

Pessoal decide tudo

Ao longo do último meio século, os cientistas aprenderam várias lições amargas e aprenderam a construir reactores fiáveis ​​e seguros. Embora a indústria esteja actualmente em recessão devido ao recente acidente de Fukushima, em breve estará novamente em recuperação e as centrais nucleares continuarão a ser vistas como uma forma extremamente promissora de produzir energia limpa, fiável e segura. Mas agora na Rússia há falta de pessoal, tal como na década de 1950. Para atrair crianças em idade escolar e aumentar o interesse pela energia nuclear, a Empresa de Pesquisa e Produção (SPE) “Ekoatomconversion”, seguindo o exemplo de A.S. Gilbert Company lançou um conjunto educacional para crianças maiores de 14 anos. É claro que a ciência não parou ao longo destes meio século, portanto, ao contrário do seu protótipo histórico, o conjunto moderno permite obter um resultado muito mais interessante, nomeadamente, montar sobre a mesa um modelo real de uma central nuclear. Claro, está ativo.

Alfabetização desde o berço

“Nossa empresa vem de Obninsk, uma cidade onde a energia nuclear é familiar e familiar para as pessoas quase desde o jardim de infância”, explica Andrey Vykhadanko, diretor científico da Empresa de Pesquisa e Produção Ecoatomconversion, à PM. “E todos entendem que não há absolutamente nenhuma necessidade de ter medo dela.” Afinal, apenas o perigo desconhecido é verdadeiramente assustador. Por isso decidimos lançar este conjunto para crianças em idade escolar, que lhes permitirá experimentar e estudar os princípios de funcionamento dos reatores nucleares sem expor a si próprios e a terceiros a sérios riscos. Como sabem, o conhecimento adquirido na infância é o mais duradouro, por isso, com o lançamento deste conjunto, esperamos reduzir significativamente a probabilidade de uma repetição de Chernobyl ou

Fukushima no futuro."

Resíduos de plutônio

Ao longo dos anos de operação de muitas usinas nucleares, acumularam-se toneladas do chamado reator de plutônio. Consiste principalmente em Pu-239 para armas, contendo cerca de 20% de mistura de outros isótopos, principalmente Pu-240. Isto torna o plutónio para reactores completamente inadequado para a criação de bombas nucleares. A separação das impurezas revela-se muito difícil, uma vez que a diferença de massa entre os isótopos 239 e 240 é de apenas 0,4%. A produção de combustível nuclear com adição de plutônio de reator revelou-se tecnologicamente complexa e economicamente não lucrativa, de modo que esse material permaneceu fora de uso. É o plutônio “resíduo” que é usado no “Kit para Jovens Cientistas Nucleares” desenvolvido pela Empresa de Pesquisa e Produção Ecoatomconversion.

Como se sabe, para que uma reação em cadeia de fissão comece, o combustível nuclear deve ter uma certa massa crítica. Para uma bola feita de urânio-235 para armas é 50 kg, para uma feita de plutônio-239 - apenas 10. Uma cápsula feita de um refletor de nêutrons, por exemplo berílio, pode reduzir a massa crítica várias vezes. E o uso de um moderador, como nos reatores de nêutrons térmicos, reduzirá a massa crítica em mais de dez vezes, para vários quilogramas de U-235 altamente enriquecido. A massa crítica do Pu-239 será de centenas de gramas, e é justamente esse reator ultracompacto que cabe em uma mesa que foi desenvolvida na Ecoatomconversion.

O que há no peito

A embalagem do conjunto é modestamente projetada em preto e branco, e apenas os ícones escuros de radioatividade de três segmentos se destacam um pouco do fundo geral. “Realmente não há perigo”, diz Andrey, apontando para as palavras “Completamente seguro!” escritas na caixa. “Mas estas são as exigências das autoridades oficiais.” A caixa é pesada, o que não é surpreendente: ela contém um contêiner de chumbo selado com um conjunto de combustível (FA) de seis barras de plutônio com um invólucro de zircônio. Além disso, o conjunto inclui um recipiente externo do reator feito de vidro resistente ao calor com endurecimento químico, uma tampa do invólucro com uma janela de vidro e cabos selados, um invólucro central de aço inoxidável, um suporte para o reator e uma haste do absorvedor de controle feita de carboneto de boro. A parte elétrica do reator é representada por um motor Stirling de pistão livre com tubos de polímero de conexão, uma pequena lâmpada incandescente e fios. O kit também inclui um saco de um quilo de pó de ácido bórico, um par de roupas de proteção com respiradores e um espectrômetro gama com detector de nêutrons de hélio integrado.

Construção de uma usina nuclear

Montar um modelo funcional de uma usina nuclear de acordo com o manual que acompanha as fotos é muito simples e leva menos de meia hora. Depois de vestir um elegante traje de proteção (só necessário durante a montagem), abrimos a embalagem lacrada com o conjunto de combustível. Em seguida, inserimos o conjunto dentro do recipiente do reator e o cobrimos com o corpo central. Por fim, fechamos a tampa com os cabos selados por cima. Você precisa inserir a haste absorvedora totalmente na central e, através de qualquer uma das outras duas, preencher a zona ativa com água destilada até a linha do corpo. Após o enchimento, os tubos de vapor e condensado que passam pelo trocador de calor do motor Stirling são conectados às entradas de pressão. A própria usina nuclear está concluída e pronta para ser lançada, resta colocá-la em um suporte especial em um aquário cheio de uma solução de ácido bórico, que absorve perfeitamente os nêutrons e protege o jovem pesquisador da radiação de nêutrons.

Três, dois, um - comece!

Colocamos um espectrômetro gama com sensor de nêutrons próximo à parede do aquário: ainda sai uma pequena parte dos nêutrons, que não representam ameaça à saúde. Levante lentamente a haste de controle até que o fluxo de nêutrons comece a aumentar rapidamente, indicando o início de uma reação nuclear autossustentada. Resta esperar até que a potência necessária seja atingida e empurrar a haste 1 cm para trás ao longo das marcas para que a velocidade de reação se estabilize. Assim que a fervura começar, uma camada de vapor aparecerá na parte superior do corpo central (perfurações no corpo evitam que esta camada exponha as hastes de plutônio, o que pode levar ao seu superaquecimento). O vapor sobe pelo tubo até o motor Stirling, onde se condensa e flui pelo tubo de saída até o reator. A diferença de temperatura entre as duas extremidades do motor (uma aquecida a vapor e a outra resfriada pelo ar ambiente) é convertida em oscilações do pistão-ímã, que, por sua vez, induz uma corrente alternada no enrolamento que envolve o motor, acendendo luz atômica nas mãos do jovem pesquisador e, espera-se, dos desenvolvedores, o interesse atômico está em seu cerne.

Nota do editor: Este artigo foi publicado na edição de abril da revista e é uma piada do primeiro de abril.

A energia nuclear faça você mesmo é possível. A polícia sueca deteve um residente de 31 anos da cidade de Ängelholm sob a acusação de montar de forma independente um reator nuclear. O homem foi detido depois de verificar com as autoridades locais se a lei proíbe os cidadãos suecos de construir reatores nucleares na cozinha do seu apartamento. Conforme explicou o detento, seu interesse pela física nuclear despertou na adolescência.

Um residente da Suécia iniciou sua experiência de construção de um reator nuclear com as próprias mãos em casa há seis meses. O homem recebeu substâncias radioativas do exterior. Ele extraiu outros materiais necessários do detector de incêndio desmontado.

O homem não escondeu suas intenções de construir um reator nuclear em casa e até escreveu um blog sobre como o criou.

Apesar da total abertura da experiência, as autoridades tomaram conhecimento da actividade do sueco apenas algumas semanas depois - quando contactou a Autoridade Estatal Sueca de Segurança Nuclear. No departamento, o homem esperava descobrir se era legal construir um reator nuclear em casa.

Para isso, o homem foi informado de que especialistas iriam à sua casa para medir o nível de radiação. No entanto, a polícia veio junto com eles.

“Quando eles chegaram, a polícia estava com eles. Eu tinha um contador Geiger e não notei nenhum problema de radiação”, disse o detido ao jornal local Helsingborgs Dagblad.

A polícia deteve o homem para interrogatório, durante o qual ele mais tarde contou às autoridades sobre seus planos e foi libertado.

O homem disse ao jornal que conseguiu montar em casa um reator nuclear funcional com as próprias mãos.

“Para que comece a gerar eletricidade é preciso uma turbina e um gerador, e é muito difícil montá-lo sozinho”, disse o detido em entrevista a um jornal local.

O homem teria gasto cerca de seis mil coroas em seu projeto, o que equivale a aproximadamente US$ 950.

Após o incidente com a polícia, ele prometeu focar nos aspectos “teóricos” da física nuclear.

Baseado em materiais: "Gazeta.Ru"

Esta não é a primeira vez que um reator nuclear é construído em casa com as próprias mãos.

Golf Manor, uma área de comércio de Michigan, localizada a 40 quilômetros de Detroit, é um daqueles lugares onde, em princípio, nada de incomum pode acontecer. A única atração durante o dia é o caminhão de sorvete que chega na esquina. Mas o dia 26 de junho de 1995 será lembrado por todos por muito tempo.

Basta perguntar a Dottie Pease. Enquanto caminhava pela Pinto Drive, Pease viu cerca de meia dúzia de pessoas correndo pelo gramado do vizinho. Três deles, usando respiradores e “trajes lunares”, estavam desmontando o galpão de um vizinho com serras elétricas e colocando as peças em grandes recipientes de aço com sinais de perigo radioativo.

Juntando-se a um grupo de outros vizinhos, Pease ficou tomada pela ansiedade: “Eu me senti muito desconfortável”, ela lembrou mais tarde. Naquele dia, funcionários da Agência de Proteção Ambiental (EPA) disseram publicamente que não havia nada com que se preocupar. Mas a verdade era muito mais séria: o celeiro emitia quantidades perigosas de radiação e, segundo a EPA, cerca de 40 mil residentes da cidade estavam em risco.

O expurgo foi instigado por um vizinho chamado David Khan. Certa vez, ele estava envolvido em um projeto de escoteiros e depois tentou construir um reator nuclear no celeiro de sua mãe.

Grande ambição

Em sua infância, David Khan era uma criança muito comum. O menino loiro e desajeitado jogava beisebol e chutava uma bola de futebol, e em algum momento se juntou aos escoteiros. Seus pais, Ken e Patty, se divorciaram e o menino morava com o pai e a madrasta, cujo nome era Kathy, em Clinton. Ele geralmente passava os fins de semana no Golf Manor com a mãe e o amigo dela, cujo nome era Michael Polasek.

Mudanças dramáticas ocorreram quando ele completou dez anos. Então o pai de Katya deu a David o livro O Livro Dourado de Experimentos Químicos. Ele leu com entusiasmo. Aos 12 anos, ele já fazia trechos dos livros didáticos de química do instituto de seu pai e, aos 14, produzia nitroglicerina.

Uma noite, a casa deles em Clinton foi abalada por uma enorme explosão no porão. Ken e Kathy encontraram o menino semiconsciente, caído no chão. Acontece que ele estava esmagando alguma substância com uma chave de fenda e ela pegou fogo. Ele foi levado às pressas para o hospital, onde seus olhos foram lavados.

Katie o proibiu de fazer experiências em sua casa, então ele transferiu sua pesquisa para o celeiro de sua mãe em Golf Manor. Nem Patty nem Michael tinham a menor ideia do que aquele adolescente tímido estava fazendo no celeiro, embora fosse estranho que ele muitas vezes usasse máscara protetora no celeiro e às vezes tirasse a roupa apenas por volta das duas da manhã, trabalhando até tarde. Eles atribuíram tudo à sua própria educação limitada.

Michael, no entanto, lembrou-se de Dev ter lhe dito uma vez: “Algum dia ficaremos sem petróleo”.

Convencido de que seu filho precisava de disciplina, seu pai, Ken, acreditava que a solução para o problema estava na meta que ele não conseguia alcançar - a Águia Escoteira, que exigia 21 distintivos de Escoteiro para ser obtida. David obteve seu Certificado de Energia Atômica em maio de 1991, cinco meses após seu décimo quinto aniversário. Mas agora ele tinha ambições mais fortes.

Personalidade inventada

Ele decidiu que faria radiografias de tudo que pudesse, e para isso precisava construir uma “arma” de nêutrons. Para ter acesso aos materiais radioativos necessários para construir e operar um reator nuclear em casa, o jovem cientista nuclear decidiu usar técnicas de vários artigos de revistas de destaque. Ele inventou uma identidade fictícia.

Ele escreveu uma carta à Comissão Reguladora Nuclear (NRC) na qual afirmava ser professor de física do ensino médio na Chippewa Valley High School. O diretor de produção e distribuição de isótopos da agência, Donald Erb, descreveu-lhe detalhadamente o isolamento e produção de elementos radioativos, e também explicou as características de alguns deles, em particular quais deles, quando irradiados com nêutrons, poderiam suportar uma energia nuclear reação em cadeia.

Quando Samodelkin perguntou sobre os riscos de tal trabalho, Erb assegurou-lhe “que o perigo pode ser negligenciado”, uma vez que “a posse de quaisquer materiais radioativos em quantidades e formas que possam representar uma ameaça exige a obtenção de uma licença da Comissão Reguladora Nuclear ou equivalente. organização."

O engenhoso inventor leu que pequenas quantidades do isótopo radioativo amerício-241 podiam ser encontradas em detectores de fumaça. Ele contatou empresas de detectores e disse-lhes que precisava de um grande número desses dispositivos para concluir um projeto escolar. Uma das empresas vendeu-lhe cerca de cem detectores defeituosos por um dólar cada.

Ele não sabia exatamente onde o amerício estava localizado no detector, então escreveu para uma empresa de eletrônicos em Illinois. O representante de atendimento ao cliente da empresa disse a ele que ficaria feliz em ajudá-lo. Graças à ajuda dela, David conseguiu extrair o material. Ele colocou o amerício dentro de um pedaço oco de chumbo com um orifício muito pequeno em um dos lados, de onde esperava que emergissem raios alfa. Ele colocou uma folha de alumínio na frente do buraco para que seus átomos absorvessem partículas alfa e emitiam nêutrons. A arma de nêutrons para processamento de materiais para o reator nuclear estava pronta.

A grade luminosa em um lampião a gás é uma pequena divisória através da qual a chama passa. Foi revestido com uma composição que incluía tório-232. Quando bombardeado com nêutrons, deveria produzir o isótopo fissionável urânio - 233. O jovem físico comprou vários milhares de grades incandescentes em várias lojas que vendiam armazéns excedentes e queimou-as com um maçarico até formar uma pilha de cinzas.

Para separar o tório das cinzas, ele comprou baterias de lítio no valor de US$ 1.000 e cortou-as em pedaços com recortes de estanho. Ele embrulhou as sobras de lítio e as cinzas de tório em uma bola de papel alumínio e aqueceu-a na chama de um bico de Bunsen. Ele isolou o tório puro em quantidades 9.000 vezes superiores às que ocorrem naturalmente e 170 vezes superiores ao nível exigido pela licença NRC. Mas o canhão de nêutrons à base de amerício não era poderoso o suficiente para transformar tório em urânio.

Mais ajuda do NRC

David trabalhou diligentemente depois da escola em vários lanchonetes, mercearias e armazéns de móveis, mas esses empregos eram simplesmente uma fonte de dinheiro para seus experimentos. Ele não estudou muito na escola, nunca se destacou e obteve notas baixas nos testes de matemática e leitura do GCSE (mas se destacou em ciências).

Ele queria encontrar rádio para um novo canhão. Dev começou a vasculhar aterros locais e lojas de antiguidades em busca de relógios que usassem rádio na pintura luminosa do mostrador. Se ele encontrasse um relógio assim, rasparia a tinta e o colocaria em uma garrafa.

Um dia ele caminhava lentamente pela rua da cidade de Clinton e, como disse, em uma das vitrines de um antiquário, viu um velho relógio de mesa. Ao hackear o relógio de perto, ele descobriu que era possível juntar um frasco inteiro de tinta de rádio. Ele comprou um relógio por US$ 10.

Então ele pegou o rádio e o converteu em forma de sal. Quer ele percebesse ou não, naquele momento ele estava se colocando em perigo.

Erb, do NRC, disse-lhe que “o melhor material a partir do qual as partículas alfa podem produzir nêutrons é o berílio”. David pediu ao amigo que roubasse berílio do laboratório de química para ele e depois o colocou na frente de uma caixa de chumbo contendo rádio. Seu divertido canhão de amerício foi substituído por um canhão de rádio mais poderoso.

Para construir um reator nuclear em casa, o inventor conseguiu encontrar uma certa quantidade de blende de piche (urânio), minério que contém urânio em pequenas quantidades, e transformou-o em pó com uma marreta. Ele direcionou os raios de seu canhão para a pólvora, na esperança de conseguir obter pelo menos alguma quantidade do isótopo físsil. Ele não teve sucesso. Os nêutrons que representavam os projéteis de sua arma se moviam rápido demais.

"Perigo iminente"

Aos 17 anos, David ficou obcecado com a ideia de construir um modelo de reator nuclear reprodutor, ou seja, um reator nuclear que não só gerasse eletricidade, mas também produzisse novo combustível. Seu modelo usaria elementos radioativos reais e envolveria reações nucleares reais. Como desenho de trabalho, ele usaria um diagrama que encontrou em um dos livros de seu pai.

Negligenciando de todas as maneiras possíveis as precauções de segurança, misturaram-se rádio e amerício, que estavam em suas mãos junto com berílio e alumínio. A mistura foi embrulhada em papel alumínio, com a qual ele fez uma espécie de área de trabalho de um reator nuclear. A bola radioativa estava cercada por pequenos cubos embrulhados em papel alumínio de cinza de tório e pó de urânio, amarrados com uma bandagem de encanador.

“Era radioativo pra caramba”, disse David, “muito mais do que quando desmontado”. Então ele começou a perceber que estava expondo a si mesmo e às pessoas ao seu redor a um sério perigo.

Quando o contador Geiger de David começou a registrar radiação a cinco casas de distância da casa de sua mãe, ele decidiu que tinha "muitas substâncias radioativas em um só lugar", após o que decidiu desmantelar o reator nuclear. Ele escondeu alguns materiais na casa da mãe, deixou alguns no celeiro e colocou o resto no porta-malas de seu Pontiac.

Às 2h40 do dia 31 de agosto de 1994, a polícia de Clinton recebeu uma ligação de um desconhecido informando que um jovem parecia estar tentando roubar pneus de um carro. Quando a polícia chegou, David disse-lhes que iria encontrar-se com o seu amigo. A polícia não achou isso convincente e decidiu inspecionar o carro.

Eles abriram o porta-malas e encontraram nele uma caixa de ferramentas, que estava trancada e embrulhada com um curativo de encanador. Havia também cubos embrulhados em papel alumínio com um misterioso pó cinza, pequenos discos, objetos cilíndricos de metal e relés de mercúrio. A polícia ficou muito alarmada com a caixa de ferramentas, que David lhes disse ser radioativa, e eles ficaram com medo dela como se fosse uma bomba atômica.

Um plano federal para combater a ameaça radioativa foi posto em prática e as autoridades estaduais começaram a consultar a EPA e o NRC.

No celeiro, especialistas em radiologia encontraram uma forma de torta de alumínio, um copo de vidro pirex, uma caixa de garrafa de leite e uma série de outros itens contaminados com níveis de radiação mil vezes superiores aos níveis naturais. Porque poderia ter sido soprado pelo vento e pela chuva, bem como pela falta de segurança no próprio celeiro, de acordo com o memorando da EPA, “representava uma ameaça iminente à saúde pública”.

Depois que trabalhadores em trajes de proteção desmontaram o celeiro, eles colocaram tudo o que restou em 39 barris, que foram carregados em caminhões e levados para um cemitério no Grande Deserto de Sal. Lá, os restos de experimentos para construir um reator nuclear doméstico foram enterrados junto com outros detritos radioativos.

"Esta era uma situação que a regulamentação não poderia prever", disse Dave Minaar, especialista em radiologia do Departamento de Qualidade Ambiental de Michigan. "Pensava-se que a pessoa média não seria capaz de obter a tecnologia ou os materiais necessários para fazer experimentos nesta área."

David Hahn está atualmente na Marinha, onde lê sobre esteróides, melanina, código genético, protótipos de reatores nucleares, aminoácidos e direito penal. “Eu queria ter algo notável em minha vida”, explica ele agora. "Eu ainda tenho tempo". Sobre sua exposição à radiação, ele disse: “Não acho que tirei mais de cinco anos da minha vida”.

As tragédias na central nuclear de Chernobyl e na central nuclear de Fukushima abalaram a confiança da humanidade de que a energia nuclear é o futuro. Alguns países, como a Alemanha, chegaram geralmente à conclusão de que as centrais nucleares deveriam ser totalmente abandonadas. Mas a questão do uso da energia nuclear é muito séria e não tolera conclusões extremas. Aqui precisamos avaliar claramente todos os prós e contras e, em vez disso, procurar um meio-termo e soluções alternativas ao uso do átomo.

Fósseis orgânicos, petróleo e gás são usados ​​como fontes de energia na Terra hoje; fontes de energia renováveis ​​– sol, vento, lenha; energia hidrelétrica - rios e todos os tipos de reservatórios adequados para esses fins. Mas as reservas de petróleo e gás estão se esgotando e, conseqüentemente, a energia obtida com a ajuda delas está se tornando mais cara. A energia obtida do vento e do sol é um prazer bastante caro devido ao alto custo das usinas solares e eólicas. As capacidades energéticas dos reservatórios também são muito limitadas. Portanto, muitos cientistas ainda chegam à conclusão de que se a Rússia ficar sem reservas de petróleo e gás, as alternativas para abandonar a energia nuclear como fonte de energia são muito pequenas. Está provado que os recursos mundiais de combustível nuclear, como o plutónio e o urânio, são muitas vezes maiores que os recursos energéticos reservas naturais de combustível orgânico. A operação das próprias usinas nucleares apresenta uma série de vantagens em relação a outras usinas. Podem ser construídas em qualquer lugar, independentemente dos recursos energéticos da região, o combustível das centrais nucleares tem um conteúdo energético muito elevado, estas estações não emitem emissões nocivas para a atmosfera, como substâncias tóxicas e gases com efeito de estufa, e fornecem consistentemente o mais barato energia. No ranking mundial por nível de usinas termelétricas, a Rússia está muito atrás e, em termos de indicadores de usinas nucleares, somos um dos primeiros, portanto, para o nosso país, o abandono da energia nuclear pode ameaçar um grande desastre econômico . Além disso, é na Rússia que certas questões do desenvolvimento da energia nuclear, como a construção de minicentrais nucleares, são especialmente relevantes. Por que? Tudo aqui é óbvio e simples.

O projeto de uma das ASMM - “Uniterm”

Os reactores nucleares de baixa potência (100-180 MW) têm sido utilizados com sucesso na indústria naval do nosso país há várias décadas. Recentemente, as pessoas falam cada vez mais sobre a necessidade de usá-los para fornecer energia a áreas remotas da Rússia. Aqui, as pequenas centrais nucleares poderão resolver o problema do abastecimento de energia, que sempre foi grave em muitas regiões de difícil acesso. Dois terços da Rússia são uma zona de fornecimento descentralizado de energia. Em primeiro lugar, estes são o Extremo Norte e o Extremo Oriente. O padrão de vida aqui depende em grande parte do fornecimento de energia. Além disso, estas regiões são de grande valor devido à grande concentração de recursos minerais. A sua produção não se desenvolve ou muitas vezes pára precisamente devido aos elevados custos nos sectores da energia e dos transportes. A energia aqui vem de fontes autônomas que utilizam combustíveis fósseis. E a entrega desse combustível em áreas de difícil acesso é muito cara devido aos enormes volumes e longas distâncias necessários. Por exemplo, na República de Sakha, em Yakutia, devido à fragmentação do sistema energético em áreas isoladas de baixo consumo de energia, o custo da eletricidade é 10 vezes maior do que no “continente”. É absolutamente claro que, para um grande território com baixa densidade populacional, o problema do desenvolvimento energético não pode ser resolvido através da construção de redes em grande escala. As centrais nucleares de baixa potência (LPNPs) são uma das formas mais realistas de sair da situação nesta matéria. Os cientistas já contaram 50 regiões na Rússia onde tais estações são necessárias. Eles, é claro, perderão em termos de custo de eletricidade para uma grande unidade de energia (é simplesmente não lucrativo construir uma aqui), mas se beneficiarão de uma fonte de combustível fóssil. Segundo especialistas, a ASMM pode economizar até 30% no custo da eletricidade em regiões de difícil acesso. Pequenos volumes de combustível consumido, facilidade de movimentação, baixos custos de mão de obra para comissionamento, pessoal mínimo de manutenção - essas características tornam os SNPPs fontes de energia indispensáveis ​​em áreas remotas.

A indispensabilidade da ASMM tem sido reconhecida há muito tempo em muitos outros países do mundo. Os japoneses provaram que tais estações serão muito eficazes nas megacidades. A operação de um dispositivo separado é suficiente para fornecer energia a um certo número de edifícios residenciais ou arranha-céus. Os reactores pequenos não requerem espaço caro e por vezes indisponível para serem localizados numa área metropolitana. Além disso, os desenvolvedores japoneses afirmam que esses reatores podem compensar picos de carga em grandes áreas urbanas. A empresa japonesa Toshiba desenvolve o projeto ASMM - Toshiba 4S - há muito tempo. De acordo com as previsões dos desenvolvedores, sua vida útil é de 30 anos sem recarga de combustível, a potência é de 10 MW, as dimensões são 22 por 16 por 11 metros, o combustível dessa miniusina nuclear é uma liga metálica de plutônio, urânio e zircônio. Esta estação não requer manutenção constante, necessitando apenas de monitoramento ocasional. Os japoneses propõem usar tal reator na produção de petróleo e querem lançar sua produção em série até 2020.

Os cientistas americanos também não ficam atrás do Japão. Dentro de alguns anos, prometem comercializar um pequeno reator nuclear que fornecerá energia a pequenas aldeias. A potência dessa estação é de 25 MW e é um pouco maior que um canil. Esta miniusina nuclear gerará eletricidade 24 horas por dia e seu custo por 1 quilowatt-hora será de apenas 10 centavos. A confiabilidade também está no mais alto nível: além do corpo de aço, o Hyperion é transformado em concreto. Somente especialistas irão será possível trocar o combustível nuclear aqui, e isso terá que ser feito a cada 5-7 anos. A empresa fabricante Hyperion já recebeu licença para produzir esses reatores nucleares. O custo aproximado da estação é de US$ 25 milhões. Para uma cidade com pelo menos 10 mil casas é bastante barato.

Quanto à Rússia, há muito tempo que trabalha na criação de pequenas centrais nucleares. Cientistas do Instituto Kurchatov desenvolveram há 30 anos a miniusina nuclear Elena, que não requer pessoal de manutenção. Seu protótipo ainda funciona no território do instituto. A potência elétrica da estação é de 100 kW, é um cilindro de 168 toneladas, com diâmetro de 4,5 e altura de 15 metros. “Elena” está instalada em uma mina a uma profundidade de 15 a 25 metros e coberta com tetos de concreto. A sua electricidade será suficiente para fornecer calor e luz a uma pequena aldeia. Vários outros projetos semelhantes ao Elena foram desenvolvidos na Rússia. Todos eles cumprem os requisitos necessários de fiabilidade, segurança, inacessibilidade a terceiros, não proliferação de materiais nucleares, etc., mas requerem trabalhos de construção consideráveis ​​durante a instalação e não cumprem os critérios de mobilidade.

Na década de 60, foi testada uma pequena estação móvel “TES-3”. Consistia em quatro transportadores autopropelidos montados em uma base reforçada do tanque T-10. Em dois transportadores foram colocados um gerador de vapor e um reator de água, nos demais um turbogerador com parte elétrica e um sistema de controle de estação. A potência dessa estação era de -1,5 MW.

Na década de 80, uma pequena central nuclear sobre rodas foi desenvolvida na Bielorrússia. A estação foi batizada de “Pamir” e instalada em um chassi MAZ-537 “Hurricane”. Consistia em quatro vans, conectadas por mangueiras de gás de alta pressão. A potência do Pamir era de 0,6 MW. A estação foi projetada principalmente para operar em uma ampla faixa de temperatura, por isso foi equipada com um reator resfriado a gás. Mas o acidente de Chernobyl, ocorrido justamente nesses anos, destruiu “automaticamente” o projeto.

Todas essas estações apresentavam certos problemas que impediram sua introdução generalizada na produção. Em primeiro lugar, é impossível fornecer proteção contra radiação de alta qualidade devido ao grande peso do reator e à capacidade limitada de transporte. Em segundo lugar, estas minicentrais nucleares funcionavam com combustível nuclear altamente enriquecido de qualidade “armas”, o que era contrário às normas internacionais que proibiam a proliferação de armas nucleares. Em terceiro lugar, foi difícil criar protecção contra acidentes rodoviários e terroristas para centrais nucleares autopropulsadas.

Toda a gama de requisitos para a usina nuclear foi atendida pela usina nuclear flutuante. Foi fundada em São Petersburgo em 2009. Esta miniusina nuclear consiste em duas unidades de reator em um navio não autopropelido de convés liso. Sua vida útil é de 36 anos, durante os quais os reatores precisarão ser reinicializados a cada 12 anos. A estação pode se tornar uma fonte eficaz de eletricidade e calor para regiões de difícil acesso do país. Outra de suas funções é a dessalinização da água do mar. Pode produzir de 100 a 400 mil toneladas por dia. Em 2011, o projeto obteve conclusão positiva na avaliação ambiental estadual. O mais tardar em 2016, uma usina nuclear flutuante está planejada para ser localizada em Chukotka. A Rosatom espera grandes encomendas estrangeiras deste projeto.

Também se soube recentemente que uma das empresas controladas por Oleg Deripaska, a Eurosibenergo, em conjunto com a Rosatom, anunciou a constituição da empresa AKME-Engineering, que irá trabalhar na criação de centrais nucleares e promovê-las no mercado. Na operação dessas estações, pretende-se utilizar reatores rápidos de nêutrons com refrigerante de chumbo-bismuto, que foram equipados com submarinos nucleares na época soviética. Eles são projetados para fornecer energia a áreas remotas não conectadas às redes elétricas. Os organizadores do empreendimento planejam conquistar de 10 a 15% do mercado mundial de miniusinas nucleares. O sucesso desta campanha faz com que os analistas duvidem do custo declarado da central, que, segundo as previsões da Eurosibenergo, será igual ao custo de uma central térmica com a mesma capacidade.

O sucesso das pequenas centrais nucleares no mercado energético global não é difícil de prever. A necessidade da sua presença ali é óbvia. Os problemas relacionados com a melhoria destas fontes de energia e com a sua conformidade com os parâmetros necessários também podem ser resolvidos. O único problema global continua a ser o custo, que hoje é 2 a 3 vezes superior ao de uma central nuclear de 1000 MW. Mas será que tal comparação é apropriada neste caso? Afinal, os ASMMs têm um nicho de uso completamente diferente – eles devem fornecer consumidores autônomos. Nenhum de nós pensaria em comparar o custo dos quilowatts consumidos por um relógio alimentado por bateria e um forno de micro-ondas alimentado por uma tomada.

Por que pagar tanto dinheiro a alguma usina hidrelétrica ou termelétrica quando você pode fornecer eletricidade para si mesmo? Acho que não é segredo para ninguém que o urânio é extraído em nosso país. O urânio é o combustível para um reator nuclear. Em geral, se você for um pouco mais persistente, poderá comprar um comprimido de urânio sem muita dificuldade.

O que você vai precisar:

* Comprimido de isótopo de urânio 235 e 233 com 1 cm de espessura

* Capacitor

* Zircônio

* Turbina

* Gerador de eletricidade

* Hastes de grafite

* Panela 5 - 7 litros

* Contador Geiger

* Fato de proteção leve L-1 e máscara de proteção contra gás IP-4MK com cartucho RP-7B

* É aconselhável adquirir também um auto-resgatador UDS-15

1 passo

Urânio grande

O circuito que descreverei foi usado na usina nuclear de Chernobyl. Hoje em dia o átomo é usado em faróis, submarinos e estações espaciais. O reator opera devido à liberação massiva de vapor. O isótopo do urânio 235 libera uma quantidade incrível de calor graças ao qual obtemos vapor da água. O reator também libera grandes doses de radiação. O reator não é difícil de montar, até um adolescente consegue. Aviso desde já que as chances de contrair enjôo por radiação ou queimaduras radioativas ao montar você mesmo um reator são muito altas. Portanto, as instruções são apenas para fins informativos.

Passo 2

Primeiro você precisa encontrar um local para montar o reator. Uma dacha seria melhor. É aconselhável montar o reator no porão para que posteriormente possa ser enterrado. Primeiro você precisa fazer um forno para derreter chumbo e zircônio.

Em seguida, pegamos uma panela e fazemos 3 furos na tampa com diâmetro de 2x0,6 e 1x5 cm, e fazemos um furo de 5 centímetros no fundo da panela. Em seguida, despeje o chumbo quente sobre a panela de forma que a camada de chumbo na panela tenha pelo menos 1 cm (não toque na tampa ainda).

etapa 3

Zircônio

Em seguida, precisamos de zircônio. Dele derretemos quatro tubos com diâmetro de 2x0,55 e 2x4,95 cm e altura de 5-10 cm. Colocamos três tubos na tampa da panela e um grande no fundo.Nos tubos de 0,55 cm inserimos hastes de grafite longas o suficiente para chegar ao fundo da panela.

Passo 4

Agora vamos conectar: ​​nossa panela (agora um reator)>turbina>gerador>adaptador DC.

A turbina possui 2 saídas, uma vai para o condensador (que está conectado ao reator)

Agora colocamos um traje de proteção. Jogamos o comprimido de urânio na panela, fechamos e enchemos a parte externa da panela com chumbo para que não fiquem rachaduras.

Baixamos as hastes de grafite até o fim e colocamos água no reator.

Etapa 5

Agora, muito lentamente, retire as hastes antes que a água ferva. A temperatura da água não deve ser superior a 180 graus. No reator, os nêutrons do urânio se multiplicam, razão pela qual a água ferve. O vapor gira nossa turbina, que por sua vez gira o gerador.

Etapa 6

A essência do reator é não permitir que ele altere o fator de multiplicação. Se o número de nêutrons livres produzidos for igual ao número de nêutrons que causaram a fissão nuclear, então K = 1 e a cada unidade de tempo a mesma quantidade de energia é liberada, se K<1 то выделение энергии будет уменьшатся, а если К>1 a energia aumentará e o que aconteceu na usina nuclear de Chernobyl acontecerá - seu reator simplesmente explodirá devido à pressão. Este parâmetro pode ser ajustado com hastes de grafite e monitorado com instrumentos especiais.

“E por guardar lixo nuclear em casa ganhamos desconto na hipoteca”, brincava um certo cartunista que não gosta muito de energia nuclear. Mas embora ainda não tenham sido criadas centrais nucleares na cozinha, parece que tudo caminha nessa direção. O que você acha de uma estação nuclear em miniatura projetada para grupos de residências ou empresas privadas? Já pode ser encomendado ao fabricante. Vamos deixar as aprovações legais em nosso país fora do escopo da história.

O Consórcio de Transferência de Tecnologia dos Laboratórios Federais dos EUA (FLC) entregou recentemente o Notable Technology Development Award à Hyperion Power Generation, com sede em Santa Fé. O Hyperion Power Module, um reator de energia nuclear quase caseiro, é reconhecido como uma conquista notável.

Hyperion é uma instalação extraordinariamente compacta alimentada por urânio pouco enriquecido. É capaz de produzir energia elétrica de 25 a 27 megawatts, o que é suficiente para 20 mil residências médias ou para uma empresa industrial não muito grande. O preço da eletricidade “nuclear” deste dispositivo será de 10 centavos por quilowatt-hora, prometem os desenvolvedores.

Mas talvez esses “reatores do futuro” sejam incrivelmente caros? Não. John Deal, executivo-chefe da Hyperion, diz: “Eles custarão cerca de US$ 25 milhões. Para uma comunidade de 10.000 famílias, esta seria uma compra muito acessível – apenas 2.500 dólares por casa.”

Além da carroceria de aço, o Hyperion também é revestido por uma carcaça de concreto. Apenas alguns canos saem. Curiosamente, para recarregar o combustível nuclear, todo o módulo do reator deve ser desmontado e levado para a fábrica, e depois (com uma nova “carga”) – de volta. Felizmente, este reator é fácil de transportar por caminhão, avião ou navio. Caro? Mas é muito seguro. Para o usuário final, esta unidade será uma “caixa inquebrável” (ilustração do Laboratório Nacional de Los Alamos).

Algo está definitivamente mudando no mundo. Pense nisso: estamos falando de uma usina nuclear pequena, mas real. Você está pronto para ver um no quintal do seu vizinho? Porém, você não poderá admirar o novo produto, exceto durante a instalação. Afinal, o Módulo de Potência Hyperion deve ser enterrado no solo – para maior segurança, é claro.

Os primeiros compradores do novo produto, porém, não serão proprietários excêntricos de chalés em áreas de prestígio (você pode imaginar, é preguiça de dizer numa conversa: “Ontem comprei uma usina nuclear portátil...”), mas sim industriais. empresas. A Hyperion já recebeu encomendas de 100 de suas unidades, principalmente de empresas de petróleo e energia.

A produção dos módulos Hyperion deverá começar dentro de cinco anos. A primeira cópia irá para a Romênia, para uma das empresas da empresa tcheca TES, que já comprou seis reatores, como dizem, “fora da prancheta” e planeja comprar mais 12. O interesse pelo Hyperion também foi demonstrado no Ilhas Cayman, Panamá e Bahamas...

Mas isto é apenas o começo. A Hyperion Power Generation pretende abrir três fábricas em diferentes partes do mundo para produzir 4.000 unidades desse tipo entre 2013 e 2023.

Reator nuclear em um relógio de pulso? Acalme-se – este é apenas um relógio Radio Active “designer” da Tokyoflash. Agora não está mais em produção. A indicação da carga central e do nível de radiação reflete horas e minutos (fotos de tokyoflash.com).

Qual é o sentido de tantas pequenas usinas nucleares? A justificativa para a introdução de tais fontes de energia em áreas remotas, mesmo em assentamentos muito pequenos, em ritmo acelerado de construção (uma usina nuclear convencional leva 10 anos para ser construída, uma portátil, montada em uma fábrica, é instalada no local “de uma só vez”), preço baixo e simplicidade.

Se as centrais nucleares convencionais produzem gigawatts de energia, uma nova geração de centrais nucleares pequenas e, poder-se-ia mesmo dizer, em miniatura (às quais pertence a Hyperion Power Generation) opera com capacidades duas a três ordens de grandeza inferiores.

Esses pequenos reatores em si não são novos. Basta recordar submarinos estratégicos, porta-aviões ou quebra-gelos movidos a energia nuclear. Mas uma coisa é ter frotas, que são “brinquedos” de uma gigantesca máquina estatal, e outra coisa é ter a nossa própria central nuclear, que alguma cidade rica pode comprar em conjunto.

O principal é que a cidade seja progressista e confie em cientistas e engenheiros. O que estes últimos afirmam?

O sistema totalmente autorregulado do Hyperion é inerentemente seguro. Os autores da tecnologia garantem que este reator nunca atingirá o modo supercrítico e nunca derreterá por superaquecimento, e se alguém danificar deliberadamente o invólucro (que geralmente deve ser “enterrado” no subsolo e protegido), uma pequena quantidade de material ativo irá esfriar rapidamente. (Ao mesmo tempo, o urânio “qualificado para armas” não pode ser obtido a partir do combustível nuclear disponível no dispositivo, enfatiza a empresa.)

Não existem peças móveis dentro do módulo principal, o que aumenta a confiabilidade do sistema. E esta usina nuclear não necessita de manutenção por meses, ou mesmo anos. Ajusta automaticamente a potência gerada dependendo da carga atual da rede. E a vida útil em um posto de gasolina é (de acordo com várias fontes) de 5 a 10 anos. Ao mesmo tempo, o lixo nuclear em um ciclo tem metade do tamanho de uma bola de futebol.

Ao longo das décadas de sua carreira, Otis Peterson recebeu diversos prêmios por desenvolvimentos não apenas na área nuclear, mas também, por exemplo, na área de lasers (foto Laboratório Nacional de Los Alamos).

Agora é hora de falar sobre o inventor do reator de energia subminiatura. Este é o Dr. Otis "Pete" Peterson, do Laboratório Nacional de Los Alamos. Foi no berço da bomba atômica que ocorreram os trabalhos iniciais da instalação, hoje chamada Hyperion. Além disso, o design do dispositivo remonta a um projeto de quase 50 anos atrás, que já comprovou sua segurança e facilidade de uso como o chamado reator de treinamento.

Lembra que no início falamos sobre o prêmio do consórcio de transferência de tecnologia? Todos os “segredos” da usina nuclear em miniatura foram transferidos pelo laboratório de Los Alamos para a Hyperion, que recebeu licença do estado para replicar e comercializar o desenvolvimento de Peterson.

Aliás, na mesma Los Alamos fica o segundo escritório da empresa Hyperion, aquele onde trabalham os desenvolvedores do sistema milagroso. A sede da empresa está localizada na capital do estado.

Curiosamente, a Hyperion Power Generation não é pioneira no nicho de centrais nucleares civis em miniatura. É apenas um exemplo notável de uma nova direcção na indústria que está a ganhar impulso, sugerindo que centrais nucleares minúsculas e altamente automatizadas espalhadas por cantos remotos do mundo ajudarão tanto os assentamentos individuais que enfrentam dificuldades com o fornecimento de energia como o planeta como um todo - reduzindo as emissões de gases com efeito de estufa

Será isto realmente um renascimento da energia nuclear, espreitando através do véu da desconfiança pública (causada, em primeiro lugar, pela tragédia de Chernobyl)? Não nos comprometemos a dizer com certeza. Mas vejamos outros exemplos.

Na década de 1960, havia um optimismo público surpreendente sobre o futuro da energia nuclear. Alguns até sonharam com carros movidos a energia nuclear, e industriais prestativos despertaram o interesse do público com “conceitos atómicos” (como o Ford Seattle-ite XXI de 1962 – na foto). Você pode aprender sobre sua história (foto de shorey.net).

Uma “usina térmica nuclear flutuante” (FNPP) ainda não é, obviamente, um “reator doméstico” (afinal, este navio da usina nuclear pesará mais de 20 mil toneladas), mas a potência elétrica de saída de 70 megawatts permite que registrássemos um projeto russo (não o primeiro em desenvolvimento no ano) na categoria mencionada acima.

Dois reactores a bordo da “barcaça” flutuante da central nuclear, “estacionada” ao largo da costa, deverão abastecer esta ou aquela cidade com electricidade e calor. Estruturalmente, a instalação é semelhante às usinas de quebra-gelos nucleares, cuja vasta experiência operacional está disponível em nosso país. Essa estação é muito mais barata que uma usina nuclear clássica.

Um modelo piloto da usina nuclear flutuante já está sendo construído em Severodvinsk (onde irá operar). Os planos incluem Pevek e Vilyuchinsk.

E basta lembrar da miniusina nuclear Toshiba 4S - um reator realmente minúsculo (subterrâneo, encapsulado), capaz de fornecer 10 megawatts à rede.

Os japoneses há muito propõem a instalação de tal miniestação no Alasca - na cidade de Galena, que tem menos de 700 residentes. No entanto, o projecto da Central Nuclear de Galena tem estado a passar por todo o tipo de aprovações e licenças há já vários anos.

FNPP e Toshiba 4S (ilustrações State Atomic Energy Corporation of Russia/Sevmash, Toshiba).

Na verdade, os habitantes de Galena são a favor. A Câmara Municipal tem-se manifestado repetidamente a favor da instalação da estação. Isto é incompreensível. Os engenheiros japoneses juram que a segurança do 4S (que significa, aliás, Super Safe, Small, Simple) é sem precedentes (devido às próprias características do design). Portanto, os temores sobre a notória explosão podem ser colocados na prateleira mais distante e analisar os benefícios do empreendimento.

A Toshiba fornecerá o reator gratuitamente! Ela só aceitará um “aluguel” dos Galenos pela electricidade gerada: apenas 5-13 cêntimos por quilowatt-hora. Se compararmos com os custos atuais de um determinado assentamento para o óleo diesel, que é transportado para longe, a escolha fica clara.

A Estação 4S deverá operar durante impressionantes 30 anos sem reabastecimento (uma liga metálica de urânio, plutônio e zircônio que foi previamente testada, mas nunca lançada como combustível nuclear comercial). A propósito, para efeito de comparação, os reatores flutuantes de usinas nucleares exigirão reabastecimento 12 anos após o lançamento.

A Toshiba pretende apresentar um pedido à Comissão Reguladora Nuclear dos EUA em 2009 e, se a resposta for positiva, a central do Alasca poderá entrar em funcionamento em 2012 ou 2013.

A caridade dos japoneses é facilmente explicada - se o projeto em Galena for bem-sucedido, a Toshiba tentará vender o 4S em toda a América.

E a central nuclear flutuante russa pode muito bem ser exportada (as ilhas de Cabo Verde já demonstraram interesse). A propósito, deve-se notar que os cientistas nucleares russos escrevem: a combinação de usinas nucleares flutuantes com uma usina de dessalinização é especialmente promissora. Um tal complexo autónomo seria procurado em muitos países.

É indicativo: especialistas da Hyperion Power Generation prevêem um uso semelhante para seu minirreator.

Usina nuclear Hyperion completa com sistema de dessalinização (ilustração da Hyperion Power Generation).

Esta empresa geralmente considera usinas e fábricas apenas como uma parte dos potenciais compradores de uma pequena usina nuclear. O setor residencial é a segunda metade estimada.

Reduzir a dependência do petróleo importado, combater o aquecimento global – tudo está a ser usado para convencer a América de que chegou a hora dos pequenos reactores nucleares.

E nesse impulso, a mesma Toshiba ecoa pessoas que pensam como você no exterior. Está a testar um protótipo de uma central nuclear ainda mais compacta (2 x 6 m), com uma potência de apenas 200 quilowatts, informa o Guardian. Tal instalação poderia abastecer uma casa por 40 anos.

Estou curioso para saber quanto vão cobrar dos proprietários privados pela remoção e eliminação do combustível nuclear irradiado? Você consegue imaginar tal coluna na gordura do DEZ?