Александр Розов (alex_rozoff) wrote,
Александр Розов
alex_rozoff

Categories:

Заряжать атомные батарейки от ВИЭ (ветряков или солнечных панелей): шутка или нет?

Эта тема отчасти продолжает тему бытовой (домашней) атомной энергетики
1. По состоянию на сейчас вполне можно сделать атомную котельную. Давайте попробуем?
https://alex-rozoff.livejournal.com/346368.html
2. Генератор для домашней атомной котельной - древняя неубиваемая машина Стирлинга
https://alex-rozoff.livejournal.com/347494.html
3. Радиоактивные отходы атомной котельной - полезная в хозяйстве вещь. О бытовых РИТЭГах
https://alex-rozoff.livejournal.com/350535.html
Для настроения - слегка сумбурный но позитивный фильм-ролик с канала "ЗНАЮ ВСЁ"

"Ядерный реактор для дома. Реально?"
...А теперь - к сегодняшней теме.
ВИЭ (в основном это ветряки или солнечные панели) сейчас явялются мейнстримом энергетики. ВИЭ-электростанции строятся в огромном количестве, и чем больше их появляется, тем большей проблемой стаyовится заведомая нестабильность мощности у них на выходе. Для солнечных панелей это зависимость от времени суток, и от облачности. Для ветряков это зависимость от скорости ветра. Классическая ситуация: при слабом и при слишком сильном ветре генерации нет (и приходится задействовать резервные ТЭС), а при умеренно-силном ветре генерация настолко высокая, что электроэнергию некуда сбыть в рамках общей сети к которой подключен ветропарк.
Изобретаются всякие способы запасания этой энергии (огромные аккумуляторные станции, гидроэнергетические пруды-накопители, поднятые над местностью, локальные производства водорода путем электролиза, и т.п.). Как правило, все это громоздко, дорого и иногда еще и пожароопасно.
Предлагаемый фокус - это запасание энергии путем зарядки атомных батареек.

Выглядит крайне экзотично, однако, это может оказаться удачным выходом.

Повторим несколько пунктов о прикладной ядерной физике, рассмотренных ранее.
Наиболее эффективный неизотопный источник нейтронов - это бомбардировка мишени из жидкого тяжелого металла - протонами с энергией порядка 1 Гэв (т.е. порядка миллиарда гигаэлектронвольт). При взаимоджействии такого протона с ядрами тяжелого металла порождается короткая цепочка распадов с выбросом от 20 до 90 нейтронов.
При кпд взаимодействия около 30%, требуется, для запуска и работы подкритического ядерного реактора требуется поток порядка 10^10 (т.е. 10 миллиардов) протонов высокой энергии в секунду на см2.
До недавнего времени, пульсирующие протонные ускорители высокой энергии были громоздкими и кране прожорливыми в плане энергопотребления. Но эта ситуация радикально изменилась с появлением доступных фемтосекундных тераваттных лазеров. Это - ключевой момент.

Теперь представим себе, что генерируемый поток нейтронов используется не для поддержания ядерного деления в субкритическом реакторе, а для наработки радиоактивных изотопов, пригодных для использования в атомных батарейках того или иного типа, включая но не ограничиваясь классической схемой РИТЭГ (радиоизотопный термоэлектрический генератор).
Иначе говоря, всесто реактора для этой схемы используется вторичная мишень, содержащая вещество, радиационно-активируемое нейтронами (т.е. мишень, содержащую элементы, превращающиеся в радиоактивные изотопы при захвате нейтрона).

Предпочтение следует отдавать тем изотопам, которые нарабатываются из распространенных веществ и не требуют затем высокотехнологичной экстракции наработанного изотопа.
Возможные варианты выбора известны:
https://ru.wikipedia.org/wiki/Радиоизотопные_источники_энергии
Самые очевидные варианты из этого списка:
- Наработка урана-232 и урана-233 из обычного тория-232
- Наработка кобальта-60 из обычного кобальта-59
Дополнительно можно назвать варианты:
- нейтронной обработка азота-14 путем правращения в радиоактивный углерод-14 (с периодом полураспада примерно 5 тыс. лет),
- обработка никеля-58 (наработка железа-55 с периодом полурасапада около 3 тысяч лет),
- обработка природного или обедненного урана-238 (наработка плутония-238 с периодом полураспада около 90 лет).
Ничто не мешает нарабтатывать оптимальные комбинации изотопов, применяя облучение смесей активируемых веществ.

Гибридная ВИЭ установка такого рода окажется сравнительно компактной, безопасной и экономичной по сравнению с известными альтернативами.

...Такие дела...

------------------------------
Для желающих припомнить устройтсво атомных (изотопных) батареек - лекция- Олега Олега Васильева "Ядерная батарейка"

(Институт лазерных и плазменных технологий)

Еще по теме малой утилитарной ядерной энергетики на этом блоге и вокруг:
Атомпанк в авиации. Атомный дирижабль, атомный самолет, why not?
https://alex-rozoff.livejournal.com/61219.html
Неизбежный атомпанк на кухонном столе.
https://alex-rozoff.livejournal.com/68978.html
Атомный оффшор в мире нефтяного барреля и водяного кубометра.
https://alex-rozoff.livejournal.com/120353.html
Ядерный оффшор: плавучие АЭС спасут мир от голода и засухи
https://newizv.ru/article/general/01-07-2019/yadernyy-offshor-plavuchie-aes-spasut-mir-ot-goloda-i-zasuhi
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic
  • 151 comments
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →