Když do vesmíru, tak jedině s přenosnými štěpnými reaktory. Americká NASA a agentura ministerstva energetiky National Nuclear Security Administration (NNSA) právě s velkou pompou oznámili, že úspěšně vyzkoušeli prototyp nového energetického systému s jaderným reaktorem. Takové zařízení by teď mělo umožnit dlouhodobé mise s lidskou posádkou na Měsíci, na Marsu i jinde ve Sluneční soustavě.
Odborníci NASA představili výsledky experimentu se slibným názvem KRUSTY (Kilopower Reactor Using Stirling Technology) ve středu 2. května, během tiskové konference ve výzkumném centru Glenn Research Center v Clevelandu. KRUSTY přitom probíhal v zařízení NNSA Nevada National Security Site od listopadu 2017 do března 2018.
Podle Jima Reutera z vedení NASA je pro robotické i pilotované mise ve vesmíru klíčové mít k dispozici bezpečný, efektivní a snadno dostupný zdroj energie. Reuter očekává, že se reaktory typu Kilopower stanou zásadní součástí energetických systémů na Měsíci i na Marsu, hned jak tam takové systémy vyrostou.
Kilopower je malý a lehký štěpný reaktor, který může dodávat až 10 kilowattů elektrické energie nepřetržitě nejméně po dobu 10 let. Takové zařízení utáhne spotřebu několika průměrných domácností. Čtyři reaktory Kilopower by měly dostačovat k tomu, aby zajistily potřebnou energii pro základnu ve vesmíru.
Vedoucí inženýr projektu Kilopower Marc Gibson tvrdí, že jejich průlomový energetický systém je vhodný především pro Měsíc. Tam je totiž obtížné využívat solární energii, protože jedna noc na Měsíci odpovídá 14 dnům na Zemi. S Kilopowerem bude podle Gibsona možné vysílat vesmírné mise náročné na energii, a také například zkoumat zastíněné krátery na Měsíci, v nichž se na Slunce příliš nedá spolehnout.
Prototyp reaktoru Kilopower využívá jako palivo uran -235 v jádru o velikosti zhruba odpovídající roli papírových utěrek. Teplo vytvořené štěpnou reakcí systém posílá k vysoce účinným Stirlingovým tepelným strojům, které převedou teplo na elektrickou energii. Cílem experimentu KRUSTY bylo jednak ověřit, že systém Kilopower skutečně vyrábí elektřinu díky štěpné reakci, a pak také předvést, že Kilopower je bezpečný a stabilní bez ohledu na prostředí, v němž pracuje. Inženýři například simulovali selhání tepelných strojů nebo selhání systému pro transport tepla, a sledovali jak si s tím Kilopower poradí.
Kapesní reaktor obstál velice dobře. Ve vrcholné fázi experimentu jel na plný výkon po dobu 28 hodin. Obstál v podmínkách kosmického prostoru, které inženýři simulovali ve vakuové komoře. Teď už jenom stačí Kilopowery naložit na nějakou raketu, odvézt na Měsíc i Mars a konečně tam založit první lidské vesmírné základny.
Video: Powering a Habitat on Mars with Kilopower
Video: Kilopower: A Gateway to Abundant Power for Exploration
Literatura
NASA 2. 5. 2018.
Jaderné zdroje pro vesmírnou kolonizaci
Autor: Vladimír Wagner (11.08.2008)
Současný stav a budoucnost jaderné energetiky
Autor: Vladimír Wagner (03.09.2017)
Příští generaci jaderných reaktorů by mohlo pohánět thorium
Autor: Stanislav Mihulka (09.09.2017)
Jaderná energetika v roce 2017
Autor: Vladimír Wagner (25.01.2018)
Diskuze:
Jak je zajištěno chlazení?
Marek Zelenka,2018-05-19 18:38:24
Nějak mi uniká, jak je u takového zázračného generátoru zajištěno bezpečné a spolehlivé (dlouhodobé) chlazení? Vždyť ani konvenční jaderná elektrárna, která má permanentní lidskou odbornou obsluhu, nedokáže nemít v případě výpadku výroby jaderné energie v prvním stupni zařazený naftový generátor pro chladící systém, a ve druhém stupni selhání naftového generátoru chlazení pomocí energie konvenční elektrárny na uhlí. Přeci v principu není možné se spoléhat na chlazení jen produkcí energie samotným jaderným generátorem, což při jeho selhání bude jednoznačně znamenat jeho explozi. Nebo mi něco v této americké sci-fi misi uniká? :-)
Re: Jak je zajištěno chlazení?
Vladimír Wagner,2018-05-22 10:21:36
Tady je zásadní rozdíl mezi relativně velmi malým reaktorem kilopower a velkými reaktory jaderných elektráren. Chlazení takto malých reaktorů může být postaveno čistě na pasivních principech a nemá čerpadla či jiné prvky chlazení, které by potřebovaly elektřinu. Konečný odvod tepla je postaven na emisi tepelného záření (je to nutností, protože okolo máte vakuum). Takto se dokáže zbavit tepla při provozu a tím snadněji při odstavení. Takže exploze v daném případě nehrozí a nejsou potřeba permanentní lidská obsluha a naftový generátor.
Pěkně ale..
Alexandr Kostka,2018-05-05 11:27:11
Reaktor určitě pěkný, ale testování v plném výkonu "celých" 28 hodin je hrozně málo. Když to má spolehlivě fungovat roky a v místech, kde je možnost případné opravy skoro vyloučena.
Re: Pěkně ale..
Vojta Ondříček,2018-05-05 20:10:51
Ten 28h test byl asi test ve vakuové komoře s emisí tepla do prostředí o několika K(elvinech).
Celý ten 10kW generátor má být asi 4m vysoký a o hmotnosti 1800kg (něco přes 5W / kg).
Tepelný výkon kolem 40kWt a elektrický 10kWe, to dává účinnost 25%. Chladič musí vyzářit do Prostoru a k povrchu Měsíce 30kW. Jaderný generátor má pracovat při teplotě 600°C a teplo (tepelný výkon 40kW) bude přenášen oběhem tekutého sodíku. Ten je tekutý při teplotě nad 100°C, takže bude mít ten chladič teplotu v této velikosti.
Generátory elektrické energie jsou integrovány v lineárních stirlingových motorech. Podle nákresu asi 6 kusů.
Zdroj (mimo jiné) : https://github.com/briligg/moonwards/wiki/Nuclear-Reactors------Kilopower-(KRUSTY)
Re: Re: Pěkně ale..
Tomáš Černák,2018-05-05 22:21:15
To je doufám chyba s tím poměrem výkon hmotnost. Topaz 1 měl 15-30W/kg (termodynamická účinnost 7%) a Topaz 2, který sice neletěl pak, 187W/kg (energetická účinnost 17%) a to jsou archaické reaktory s termo-ionickými konvertory.
Re: Re: Re: Pěkně ale..
Vladimír Wagner,2018-05-05 22:43:59
TOPAZ1 měl hmotnost 320 kg a výkon od 5 do 10 kW, tedy zhruba ten Váš poměr 15-30 W/kg. Ovšem mohl fungovat pouze do 1 roku. TOPAZ 2 měl hmotnost 1060 kg a výkon 5 kW. Mohl však být v provozu až tři roky. Ovšem poměr výkon hmotnost byl jen zhruba 5 W/kg, což je zhruba stejné jako u Kilopoweru. Ten by však měl být v provozu až deset let. Máte však pravdu, že se ten poměr výkon ku hmotnosti příliš nezměnil.
Re: Re: Pěkně ale..
Vladimír Wagner,2018-05-05 22:31:17
Ano, ten test byl ve vakuové komoře. Měl hlavně ověřit, že se dá uchladit reaktor čistě pomocí radiace a také, jak se chová systém celkově ve vakuu. Pochopitelně je to jen začátek. Než dostane licenci, bude muset prokázat dlouhodobou funkční stabilitu. Teploty samotného reaktoru i sodíku tam jsou vyšší než 600 stupňů. Přesný výkon bude záviset na konfiguraci. Jen bych si dovolil opravu, má být osm Stirlingových motorů. Ty mohou být zapojeny ve dvojicích teplou stranou k sobě (ten správný počet i to, jak jsou grupovány do dvojic je ostatně vidět i na nákresu v tom odkazu zde :-)). V tom případě se dají synchronizovat tak, aby se vzájemně rušily mechanické otřesy, které motor při svém provozu způsobuje. Podrobněji v tom článku, který jsem dal dnes na Osla a také v tam odkazované doporučené literatuře. A i v tom odkazu tady.
Však pozemské modulární reaktory jsou taky v plánu
Daniel Konečný,2018-05-05 03:23:39
Tuším kolem stovky kilowatt. Ale už jsem o tom zase dlouho nikde nic neviděl, kde to vázne?
Re: Však pozemské modulární reaktory jsou taky v plánu
Vojta Ondříček,2018-05-05 20:20:06
To máte těžké, mezi námi jsou i zlí lidé a vše, co je spojeno s radioaktivitou a těžkými (jedovatými) kovy nemůže být bez přísného dozoru.
Článek o ničem
Tomáš Černák,2018-05-04 13:25:16
Dozvěděli jsme se, že tam je Stirling. A je tam vysoceobohacený uran. Nějaký ten výkon elektrický a s přepočtem na domácnosti...
Aee hlavní informace
1) Hmotnost
2) médium
3) tepelný výkon (a tedy efektivita)
4) možnosti regulace a mechanická odolnost (pohyblivé části vs. vibrace a přetížení při startu rakety)
bohužel chybí
ideálně pak srovnat s dosavadními etalony v oblasti, termo-ionickými reaktory Topaz.
Doufám, že pan Wágner poskytne kvalitnější článek.
Re: Kilopower není příliš vhodný pro pozemskou energetiku
Vladimír Wagner,2018-05-04 06:51:17
Kilopower používá palivo s vysokým obohacením, navíc jeho konstrukce obsahuje i další prvky, které nejsou příliš vhodné pro použití v běžné pozemské energetice. Zároveň ani ekonomicky by to nesedělo, co se vyplatí do vesmíru, nemusí být ekonomicky konkurenceschopné na běžném trhu. Mám rozepsaný podrobný článek o tomto zařízení pro Kosmonautix a Osla. Doufám, že jej co nejdříve dodělám.
Re: Re: Kilopower není příliš vhodný pro pozemskou energetiku
Václav Čermák,2018-05-05 10:12:52
Jistě. Ja se ale občas tak zasním, co by bylo, kdyby "veřejné" (zelené) mínění v 60. letech vývoj atomových technologií pro obecné použití v podstatě nezastavilo a v současné době bychom místo zelených nesmyslů nerozvíjeli něco podobného tomuto pro normální civilní použití v domech, autech apod. V masovém měřítku by to bylo jistě i podstatně levnější.
Ale ono by to lidem dalo moc svobody a to se asi leckterým mocným také nelíbí, nejde jenom o ty zelené šílence.
A proč jenom mimo Zemi
Václav Čermák,2018-05-03 11:31:15
Vždyť by to byl perfektní zdroj i pro použití na Zemi. Něco takového bych chtěl mít v baráku.
Re: A proč jenom mimo Zemi
Petr Kr,2018-05-03 16:43:13
Až se dozvíte cenu, ještě rád si necháte zapojit plyn. A co smlouva o nešíření jaderných zbraní? Podepsal jste? Jestli ano, máte smůlu.
Re: Re: A proč jenom mimo Zemi
Vojtěch Kocián,2018-05-03 21:21:48
Právě naopak. Pokud ČR podepsala, tak si to teoreticky může koupit a pod dohledem IAEA a národních jaderných organizací provozovat (tak jako ČEZ provozuje Temelín a Dukovany).
Re: Re: Re: A proč jenom mimo Zemi
Petr Kr,2018-05-04 07:08:29
Asi netušíte nic o obohacení a že právě to je ten kámen úrazu a asi nevíte, že tato zařízení se pak musí trvale (!) monitorovat. Teoreticky si to tedy nemůžete koupit a prakticky ani provozovat, i kdyby vám to koupil USA diplomat.
Re: Re: A proč jenom mimo Zemi
Milan Krnic,2018-05-03 21:23:16
Vám se nestane, že byste znal ceny některých produktů, a přesto byste je chtěl? Mě to přijde běžné, zcela nezávisle na cenách a regulacích. Krása "bych" :)
Mnoooo
Vojta Ondříček,2018-05-04 01:54:21
Kdyby ten generátor splnil to, co slibují konstruktéři, tak by vyrobil za jeden rok víc jak 87MWh. Po pětí KČ za kWh by to bylo 435 tisíc KČ. A kdyby měl fungovat bez údržby 5 let ... tak by oprávnil pořizovací a likvidační cenu 2 M KČ. Odpadní teplo by pak vyhřívalo dům, bazém a zimní zahradu.
Verze takového generátoru pro pozemské použití by mohla být levnější než taková pro podmínky a dopravu na Měsíc a na Mars.
Eduard Teller měl sen o malých jaderných bezúdržbových ko-generačních jednotkách pro každý domovní blok, pro každou vesničku.
Re: Mnoooo
Petr Kr,2018-05-04 07:16:19
Eduard Teller nevím, nevím, ale možná by na to seděl vtip: Se stářím přichází moudrost. Ale někdy taky přijde stáří samo.
Re: Re: Mnoooo
Pavel Pavel,2018-05-05 09:27:05
Ve srovnání s tím kam to doposud dopracovali oze parodie na elektrárny (a za jaké peníze), nevypadají malé kogenerační jednotky na atomový pohon zas tak špatně.
Re: Mnoooo
Jan Novák9,2018-05-04 21:55:02
2 miliony? A Kč? Vy jste teda z levného kraje, přihoďte tak dvě, tři nuly. Za dva melouny by to bylo levnější než fotovoltaika o stejném celkovém výkonu. Obzvlášť v provedení ostrovní systém a dimenzovaná na dodávku výkonu i v lednu.
Re: Re: Mnoooo
Vojta Ondříček,2018-05-05 20:24:31
Myslím, že jsem nestanovil cenu toho generátoru na 2M KČ. :-)
Re: A proč jenom mimo Zemi
Radoslav Porizek,2018-05-03 22:40:53
Nie, na Zemi je tento zdroj prilis drahy.
Na Marse je ale situacia znacne odlisna: dopravenie veci na tam stoji viac, ako je cena ich vahy v zlate.
Taze treba velmi pozorne vyberat taky zdroj, ktory doda maximum energie na kilogram svojej vahy. A v tomto je jadro bezkonkurecne.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
