Сансар дахь цөмийн энерги. Атомын хурдатгалын импульс

Цөмийн энергийг сансрын хөлгүүдийг хөдөлгөж, ирээдүйд харь гаригийн бааз, суурин газарт ашиглах санаа нь шинэ зүйл биш юм. Сүүлийн үед тэд шинэ давалгаанд орж, их гүрний өрсөлдөөний талбар болохын хэрээр хэрэгжилт нь улам бүр нэмэгдсээр байна.

НАСА болон АНУ-ын Эрчим хүчний яам дилерийн компаниудын дунд хайлт хийж эхэлжээ Сар, Ангараг гариг ​​дээрх атомын цахилгаан станцуудын төслүүд. Энэ нь урт хугацааны судалгаа, магадгүй төлбөр тооцооны төслүүдийг дэмжих ёстой. НАСА-гийн зорилго бол 2026 он гэхэд хөөргөхөд бэлэн болгох явдал юм. Уг үйлдвэрийг дэлхий дээр бүрэн бүтээж, угсарч, аюулгүй байдлыг нь шалгах ёстой.

Энтони Каломино, НАСА-гийн Сансрын Технологийн Удирдлагын Цөмийн Технологийн захирал энэ тухай мэдэгдэв Энэ төлөвлөгөө нь XNUMX кВт-ын хүчин чадалтай цөмийн задралын системийг бий болгож, эцэст нь саран дээр хөөргөж, байрлуулна. (нэг). Энэ нь саран дээр буух төхөөрөмжтэй нэгдмэл байх ёстой бөгөөд өргөгч нь түүнийг авч явах болно сарны тойрог зам. Ачаалагч дараа нь системийг гадаргуу дээр гаргах.

Талбайд хүрэлцэн ирэхэд нэмэлт угсралт, барилга угсралтын ажил шаардлагагүйгээр шууд ашиглалтад орох болно. Үйл ажиллагаа нь боломжуудыг харуулах бөгөөд шийдэл болон деривативыг ашиглах эхлэлийн цэг болно.

"Үзэсгэлэнгийн үеэр технологийг баталгаажуулсны дараа ирээдүйн системүүдийн цар хүрээг нэмэгдүүлэх эсвэл олон төхөөрөмжийг Сар, магадгүй Ангараг гаригт урт хугацааны нислэг үйлдэхэд ашиглах боломжтой" гэж Каломино CNBC-д тайлбарлав. Тус бүр нь 10 кВт цахилгаан үйлдвэрлэдэг дөрвөн блок нь хүн амын эрчим хүчийг хангах болно. Сар эсвэл Ангараг дээр застав байгуулах.

Газарт суурилсан задралын системийг ашиглан гаригийн гадаргуу дээр их хэмжээний цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх чадвар нь томоохон хэмжээний судалгаа хийх, хүний ​​​​газар чөлөөлөх, нөөцийг газар дээр нь ашиглах боломжийг олгохын зэрэгцээ арилжаанд оруулах боломжийг олгоно."

Энэ нь яаж ажиллах вэ цөмийн цахилгаан станц? Бага зэрэг баяжуулсан хэлбэр цөмийн түлш хүч өгөх болно цөмийн цөм... Жижиг цөмийн реактор энэ нь дулааныг үүсгэх бөгөөд үүнийг эрчим хүчний хувиргах системд шилжүүлэх болно. Эрчим хүч хувиргах систем нь шатамхай түлш биш харин реакторын дулаанаар ажиллах зориулалттай хөдөлгүүрүүдээс бүрдэнэ. Эдгээр хөдөлгүүрүүд нь дулааныг ашиглаж, түүнийг цахилгаан болгон хувиргаж, сар, Ангараг гаригийн гадаргуу дээрх хэрэглэгчийн төхөөрөмжид хуваарилдаг. Төхөөрөмжийн ажиллах температурыг хэвийн байлгахын тулд дулаан ялгаруулах арга нь чухал юм.

Цөмийн эрчим хүч хаана байгаа бол одоо цорын ганц боломжийн хувилбар гэж үзэж байна нарны эрчим хүч, салхи, усан цахилгаан станц бэлэн биш байна. Жишээлбэл, Ангараг гариг ​​дээр нарны хүч нь улирлаас хамаарч ихээхэн ялгаатай байдаг ба үе үе шороон шуурга хэдэн сар үргэлжилдэг.

Саран дээр хүйтэн сар Шөнө нь 14 хоног үргэлжилдэг бөгөөд нарны гэрэл туйлуудын ойролцоо ихээхэн өөр өөр байдаг ба байнгын сүүдэрт тогтдог тогоонуудад байдаггүй. Ийм хүнд нөхцөлд нарны гэрлээс эрчим хүч авах нь хэцүү, түлшний нөөц хязгаарлагдмал байдаг. Гадаргуугийн хуваагдлын энерги нь хялбар, найдвартай, үр ашигтай шийдлийг санал болгодог.

Ялгаатай нь газрын реакторуудтүлшийг зайлуулах, солих санаа байхгүй. 10 жилийн ажлын төгсгөлд уг байгууламжийг аюулгүйгээр буулгах төлөвлөгөө бас бий. "Үйлчилгээний хугацаа дууссаны дараа систем унтарч, цацрагийн түвшин аажмаар буурч, хүний ​​​​хэрэглэх, ашиглахад аюулгүй түвшинд хүрнэ" гэж Каломино тайлбарлав. "Хог хаягдлын системийг багийнхан болон хүрээлэн буй орчинд аюул учруулахгүй алслагдсан хадгалах газар руу шилжүүлж болно."

Жижиг, хөнгөн, гэхдээ өндөр эрэлт хэрэгцээтэй үр ашигтай реактор

Сансар судлал хөгжихийн хэрээр бид нэлээд сайн ажиллаж байна цөмийн эрчим хүч үйлдвэрлэх систем бага хэмжээгээр. Ийм системүүд нь нарны аймгийн алс хязгаарт аялдаг нисгэгчгүй сансрын хөлөг удаан хугацаагаар ажилладаг.

2019 онд цөмийн эрчим хүчээр ажилладаг “New Horizons” сансрын хөлөг Куйпер бүс гэгддэг бүс дэх Плутоноос хамаагүй хол зайд харагдах хамгийн алслагдсан биет болох Ultima Thule-ийг дайран өнгөрөв. Тэр цөмийн эрчим хүчгүйгээр үүнийг хийх боломжгүй байсан. Ангараг гаригийн тойрог замаас гадуур нарны эрчим хүч хангалттай хүч чадалгүй байдаг. Химийн эх үүсвэрүүд нь эрчим хүчний нягтрал нь хэтэрхий бага, масс нь хэтэрхий том байдаг тул удаан үргэлжлэхгүй.

Холын зайн даалгаварт ашигладаг цацрагийн дулааны генераторууд (RTG) нь плутонийн изотоп 238Pu-г ашигладаг бөгөөд энэ нь альфа тоосонцорыг ялгаруулах замаар байгалийн цацраг идэвхт задралаас байнгын дулааныг бий болгоход тохиромжтой бөгөөд дараа нь цахилгаан болж хувирдаг. Түүний хагас задралын хугацаа 88 жил байгаа нь урт хугацааны номлолд үйлчлэх болно гэсэн үг юм. Гэсэн хэдий ч RTGs нь харь гаригийн баазуудыг дурдахад илүү их хэмжээний хөлөг онгоц, урт хугацааны даалгаварт шаардагдах өндөр тодорхой хүчийг хангаж чадахгүй.

Жишээлбэл, Ангараг эсвэл Саран дээр хайгуул хийх, магадгүй суурьшуулах шийдэл нь НАСА-гийн хэдэн жилийн турш туршиж байгаа жижиг реакторын загвар байж болох юм. Эдгээр төхөөрөмжүүдийг нэрлэдэг Kilopower задралын эрчим хүчний төсөл (2) нь 1-ээс 10 кВт хүртэл цахилгаан эрчим хүчээр хангах зориулалттай бөгөөд эрчим хүчний хөдөлгүүрийн системд зохицуулалттай модуль болгон тохируулах эсвэл харь гаригийн сансрын биетүүдийн судалгаа, олборлолт, колониудыг дэмжих зорилгоор тохируулж болно.

Та бүхний мэдэж байгаагаар масс сансарт чухал ач холбогдолтой. реакторын хүч энэ нь дундаж тээврийн хэрэгслийн жингээс хэтрэхгүй байх ёстой. Жишээлбэл, саяхан болсон шоунаас бидний мэдэж байгаагаар SpaceX Falcon Heavy пуужингуудсансарт машин хөөргөх нь одоогоор техникийн асуудал биш юм. Тиймээс гэрлийн реакторуудыг дэлхийн болон түүнээс цааш тойрог замд хялбархан байрлуулж болно.

2. XNUMX киловатт KIlopower реакторын прототип.

Реактортой пуужин нь итгэл найдвар, айдас төрүүлдэг

НАСА-гийн захирал асан Жим Бриденстайн гэж олон удаа онцолж байсан цөмийн дулааны хөдөлгүүрийн давуу талХэрэв тойрог замд илүү их хүч чадал өгөх нь хиймэл дагуулын эсрэг зэвсгийн дайралтанд өртөх тохиолдолд тойрог замд байгаа хөлөг онгоцыг амжилттай зугтах боломжийг олгоно гэж нэмж хэлэв.

Орбит дахь реакторууд Тэд мөн хүчирхэг цэргийн лазерыг ажиллуулж чадах бөгөөд энэ нь АНУ-ын эрх баригчдын сонирхлыг ихээхэн татаж байна. Гэсэн хэдий ч цөмийн пуужингийн хөдөлгүүр анхны нислэгээ хийхээс өмнө НАСА цөмийн материалыг сансарт нэвтрүүлэх тухай хуулиа өөрчлөх ёстой. Хэрэв энэ үнэн бол НАСА-гийн төлөвлөгөөний дагуу цөмийн хөдөлгүүрийн анхны нислэгийг 2024 онд хийх ёстой.

Гэсэн хэдий ч ОХУ цөмийн эрчим хүчээр ажилладаг иргэний сансрын хөлөг бүтээх арван жилийн хөтөлбөрөө зарласны дараа АНУ цөмийн төслүүдээ эрчимтэй эхлүүлж байгаа бололтой. Тэд нэгэн цагт сансрын технологийн салбарт маргаангүй тэргүүлэгч байсан.

60-аад онд АНУ Орион импульс бүхий цөмийн пуужингийн төсөлтэй байсан бөгөөд энэ нь маш хүчтэй байх ёстой байсан бөгөөд үүнийг зөвшөөрөх боломжтой байв. хотуудыг бүхэлд нь сансарт шилжүүлэхтэр ч байтугай Альфа Центаври руу хүнтэй нислэг хийх. Эдгээр бүх америк уран зөгнөлт цувралууд 70-аад оноос хойш тавиур дээр байсан.

Гэсэн хэдий ч хуучин үзэл баримтлалыг тоосноос цэвэрлэх цаг болжээ. сансарт цөмийн хөдөлгүүрУчир нь өрсөлдөгчид, энэ тохиолдолд голчлон Орос улс саяхан энэ технологийг ихээхэн сонирхож байна. Цөмийн дулааны пуужин нь Ангараг гараг руу нисэх хугацааг хоёр дахин, магадгүй зуун хоног хүртэл бууруулах боломжтой бөгөөд энэ нь сансрын нисэгчид бага нөөц зарцуулж, багийн гишүүдэд цацрагийн ачаалал багатай гэсэн үг юм. Нэмж дурдахад "цонх" -оос, өөрөөр хэлбэл, Ангараг гараг дэлхий рүү хэдэн жил ойртохоос тийм хамаарал байхгүй бололтой.

Гэсэн хэдий ч сансар огторгуйд ийм шинж чанартай асар их аюул заналхийлж байгаа нөхцөлд усан онгоцны реактор нь цацрагийн нэмэлт эх үүсвэр болох эрсдэлтэй байдаг. Энэ бүгд биш. Цөмийн дулааны хөдөлгүүр болзошгүй дэлбэрэлт, бохирдлоос айж дэлхийн агаар мандалд хөөргөх боломжгүй. Тиймээс ердийн пуужингуудыг хөөргөхөөр хангадаг. Тиймээс бид дэлхийгээс тойрог замд массыг хөөргөхтэй холбоотой хамгийн үнэтэй үе шатыг алгасахгүй.

НАСА-гийн судалгааны төсөл дуудсан ТӨРӨЛ (Цөмийн дулааны пуужингийн хүрээлэн буй орчны симулятор) нь НАСА-гийн цөмийн хөдөлгүүрт буцаж орох хүчин чармайлтын нэг жишээ юм. 2017 онд уг технологид эргэн орох тухай яриа гарахаас өмнө НАСА BWX Technologies компанид барилгын ажилд шаардлагатай түлшний эд анги, реакторыг хөгжүүлэх гурван жилийн 19 сая долларын гэрээ байгуулжээ. цөмийн хөдөлгүүр. НАСА-гийн хамгийн сүүлийн үеийн сансрын цөмийн хөдөлгүүрийн концепцуудын нэг бол цөмийн массыг мэдэгдэхүйц бууруулахын тулд шинэ хөнгөн жинтэй реактор зохицуулагч болон дэвшилтэт дулааны цахилгаан үүсгүүр (ATEGs) ашиглах төлөвтэй байгаа Swarm-Probe ATEG Reactor, SPEAR(3) юм.

Энэ нь ажлын температурыг бууруулж, цөмийн нийт чадлын түвшинг бууруулах шаардлагатай болно. Гэсэн хэдий ч жин багасах нь бага хөдөлгөх хүч шаардагдах бөгөөд үүний үр дүнд жижиг, хямд, цөмийн хөдөлгүүртэй цахилгаан сансрын хөлөг бий болно.

3. Swarm-Probe Enabling ATEG Reactor төслийн хүрээнд боловсруулсан датчикийн дүрслэл.

Анатолий ПерминовЭнэ тухай ОХУ-ын Холбооны сансрын агентлагийн тэргүүн мэдэгдэв. сансрын гүнд аялах цөмийн хөдөлгүүртэй сансрын хөлөг бүтээнэ, өөрийн гэсэн анхны арга барилыг санал болгож байна. Урьдчилсан зураг төслийг 2013 он гэхэд дуусгасан бөгөөд дараагийн 9 жилд бүтээн байгуулалт хийхээр төлөвлөж байна. Энэ систем нь цөмийн эрчим хүч үйлдвэрлэх, ион хөдөлгөх системтэй хослуулах ёстой. Реактороос 1500 ° C-ийн халуун хий нь ион хөдөлгүүрт цахилгаан үүсгэдэг генераторыг эргүүлдэг турбиныг эргүүлэх ёстой.

Перминовын хэлснээр. Энэхүү хөтөч нь Ангараг гараг руу нисдэг хүнтэй нислэгийг дэмжих боломжтой болномөн сансрын нисэгчид цөмийн эрчим хүчний ачаар Улаан гариг ​​дээр 30 хоног байх боломжтой. Нийтдээ цөмийн хөдөлгүүртэй, тогтмол хурдатгалтай Ангараг гараг руу нисэхэд химийн хөдөлгүүрийн хүчнээс 300 дахин их хүч чадалтай гэж үзвэл найман сарын оронд зургаан долоо хоног зарцуулагдана.

Гэсэн хэдий ч Оросын хөтөлбөрт бүх зүйл тийм ч жигд байдаггүй. 2019 оны наймдугаар сард ОХУ-ын Саров хотод Балтийн тэнгист пуужингийн хөдөлгүүрийн хэсэг болох Цагаан тэнгисийн эрэгт байрлах реактор дэлбэрчээ. шингэн түлш. Энэхүү гамшиг нь дээр дурдсан Оросын цөмийн хөдөлгүүрийн судалгааны хөтөлбөртэй холбоотой эсэх нь тодорхойгүй байна.

Гэсэн хэдий ч энэ нь АНУ, Орос, магадгүй Хятад улсын хоорондох өрсөлдөөний элемент болох нь дамжиггүй. сансарт цөмийн энерги ашиглах судалгаанд хүчтэй хурдасгах түлхэц өгдөг.