Table of Contents
כורים מהירים (FBRs) מייצגים מעמד של כור גרעיני המייצר חומר פישיל יותר ממה שהם צורכים - נכס המכונה לעתים קרובות רבייה. בעוד תוכניות FBR הארציות יש היסטוריה ארוכה של פיתוח, המאפיינים הייחודיים שלהם להפוך אותם משכנעים במיוחד עבור יישומי כוח גרעיני חלל, שבו כל קילוגרם של דלק חייב לשמש עם יעילות מקסימלית וחיות תפעוליות יכולות להרחיב במשך עשרות שנים.
הבנה מהירה של תגובה מהירה יותר
ניוטרוניקה ודלקים יסודות
(ב) כור גרעיני תרמי, נויטרונים מאטים (ממותקים) כדי להגדיל את ההסתברות של סדקים ב-FLT:0uranium-235FLT:1 כור גזע מהיר, לעומת זאת, משתמשים ב-Nutrons המהיר (אנרגיה מעל 0.1 MeV) ו- Dispens עם מתווך מהיר המאפשר ללכוד את ה- 2, 000 000 000 000 000 000) אשר יכול להיות יותר מאשר ⁇ .
דלק טיפוסי עבור הארצי FBRs מורכב תחמוצות מעורב (MOX) או ⁇ מתכת של אורניום ו פלוטוניום. עבור יישומי חלל, דלקים מתקדמים כגון אורניום nitride (UN) או אורניום-zirconium ⁇ נחשבים בשל מוליכות תרמית גבוהה יותר שלהם וביצועים טובים יותר בטמפרטורות גבוהות.תהליך הרבייה מאפשר כור חלל להתחיל עם vulle קטן יחסית וסמוך על משך החיים הטבעי שלה, ללא מחזור חיים תפעולי באופן דרמטי.
העברה חמה וחום
(ב) בטמפרטורות גבוהות כדי להשיג העברה יעילה של חום והמרות לחשמל, כי הקריר לא צריך להאט נויטרונים באופן משמעותי, מתכות נוזליות מועדפות.שימוש נפוץ ב-FLT:0liquid sodiumFLT1 (שלב 883 מעלות צלזיוס) או FLT:2leadcioFLT 3/lemud sodium-illowird) דורשות קירור של מערכות חשמל קומפקטיות וחום נוזליות, עם לחץ אווירי, כגון:
ארכיון תגיות: Space Nuclear Power Program
השימוש בכוח גרעיני בחלל אינו חדש.ה ארצות הברית השיקה את ה-FLT:0SNAP-10AveFLT:1 כור בשנת 1965, אשר הפיק 43 קילווואט (השני) באמצעות עיצוב תרמי-נוטר עם רמות של אורניום-ז'רקוניום hydride דלק ונוזל NaKant.
.25100sFLT:1] תוכנית (1980s - 1990s) הייתה פרויקט שאפתני של ארה"ב לפתח כור חלל 100 kWe. SP-100 תוכנן ככור מהיר עם כור ליתיום קריר ותרמואלקטרי, למרות שלא גזע מלא של כוח גרעיני, עיצוב נויטרונים המהיר שלה יכול להיות מותאם למעגל הרבייה של נאס"א: קומפקטית 1 קומפקטית, אך לא מצמצם את כוח הלב של 1 קומפקטי (Kir) הוא לא מחוזקה 1 קומפקטי (אך) הוא מחוזקה של 100 ליטרים) קומפקטית של 1 קומפקטית של קומפקטית של 1V3, אך לא מחוזקה של קומפקטית של קומפקטית (Kerliercercercercercerlierlierliercerlierlier) הוא מחוזקה) הוא לא יכול להיות מחוזקה) הוא מחוזקה, אך לא מחוזקה, אך לא יכול להיות מחוזקה, אך לא מחוזקה, 000, 000, 000, אך לא מחוזקה, 000, אך לא יכול להיות מותאם במהירות, 000, 000, 000 מוצק של מחזור הרבייה שלה, 000 מוצקה, 000, 000,
היתרונות של תגובה מהירה Breeder עבור יישומי חלל
הכחשה באנרגיה גבוהה וקומפקטיות
מגבלות שיגור חלל לשים פרמיה על מסה ונפח. FBRs להשיג צפיפות כוח גבוהה כי נפיחות מהירה משחרר יותר נויטרונים חשמליים לרמה, המאפשרת ליבת קטנה יותר עבור רמת כוח נתונה.ההיעדר של מנטרף נוסף מקטין את גודל הכור. בשילוב עם היכולת להשתמש אורניום מרוקן (אורניום-238) כחומר שמיכה, F יכול לייצר כוח במשך שנים רבות מבלי לדרוש רטיעת של כלי רכב חשמליים, אפילו כוח חשמלי.
צריכת דלק ומשימה חיים הרחבה
עבור משימות ארוכות טווח לכוכבי הלכת החיצוניים או לבסיס ירח או מאדים קבוע, לוגיסטיקה דלק הופכת קריטית. כור גזע מהיר הפועל במשך עשור יכול לייצר די פלוטוניום עודף כדי להתחיל כור שני ללא חומר פיסיל נוסף שמקורו כדור הארץ. במחזור דלק סגור, דלק מושקע יכול להיות מעובד מחדש על אתר (למרות שזה מציב אתגרים הנדסיים משמעותיים microgravity ו-Virreilative), גם ללא שימוש חוזר במשימות דלק גרעיניות או "יכולות" יכולות להיות מעובדות.
המונחים: Utilization
אורניום טבעי מורכב 99.3% אורניום-238 ורק 0.7% אורניום-235. כורים אורניום זעירים לצרוך בעיקר את מגדלי U-235 נדירים יכול להמיר את שפע U-238 לדלק שניתן להשתמש בו, להגדיל את האנרגיה שמקורה אורניום מוקש על ידי גורם של 50 עד 100. עבור משימות חלל, במיוחד אלה הסתמך על ניצול משאבים in-situ (RU), יעילות זו מתורגמת לתוך משגרת המונים מופחתת ועלויות חד-חמצני נמוכות יותר.
אפשרויות ל- Closed-Loop Systems
כור גזע מהיר יכול להיות מוזג עם יחידת עיבוד מחדש כדי ליצור מחזור דלק סגור. בעוד מחזור כדור הארץ הוא מורכב ויקר, בחלל היתרונות של הפחתה פסולת והתחדשות דלק עשוי לעלות על פני השטח נפח פסולת רדיואקטיבית מתכווץ, ואת אקטיניים ארוך ימים ארוך ימים להפוך דלק ולא התחייבויות מתקדמות כגון LT:0mtenolten מלחים מהירים במהירות גבוהה יותר כורחומים של פסולת רדיואקטיבית, אשר מאפשר עיבוד משטחים או משטחים רצופים.
אתגרים טכניים ואסטרטגיות מייגציה
בקרת פעילות ובטיחות לשיגור
אחד האתגרים הגדולים ביותר עבור כל כור גרעיני חלל מבטיח שהוא נשאר תת-ביקורת במהלך תאונת שיגור, תוך השגת סטארט-אפ מהיר פעם במסלול או על פני השטח. FBRs בדרך כלל יש תנודה גבוהה יותר מאשר כורים תרמיים בגלל הספקטרום המהיר.כניס מוטות שליטה או תופים עם קולטי נויטרון (למשל, מחסנים) הוא סטנדרטי, אבל שיגור ורטיבות אטמוספירליות חייב להיות סגורות (FST) באופן נרחב, סגורות אוויריות חשמלית (F)
ירידה חומרית תחת אימת וטמפרטורה
נויטרונים מהירים גורמים נזק גדול יותר לחומרים מבניים מאשר נויטרונים תרמיים. Embrittlement, נפיחות, ומצמר הם בולטים יותר, במיוחד בטמפרטורות התפעול הגבוהות הדרושות לייצור חשמל יעיל.FBRs ממותג בחלל דורש ⁇ מתקדמות (למשל, תחמוצת תחמוצת תחמוצת תחמוצת-דלקתיים-דלקתיים-דלקתיים-דלקתיים ו ⁇ המבוססים על ידי חנקן, או התחדשות כמו סיליקון) כי הם גם עמידים כבדים של דלקים.
« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «
בחלל ניתן לדחות חום רק באמצעות קרינה.עבור פלט חשמלי נתון, הכור חייב לדחות עומס תרמי משמעותי (בדרך כלל 2 - 4 פעמים הכוח החשמלי) באמצעות קרינה גבוהה טמפרטורה הפעלה גבוהה לאפשר לרדיונים קטנים יותר (מאז קשקשים תרמיים כמו T4). FBRs יכול לפעול בטמפרטורות גבוהות יותר מאשר כורים תרמיים ממים, מה שהופך אותם אטרקטיביים, עם זאת, קורנים גדולים עבור מערכות מרובות-אטים כגון: Fvateer (מפרקים) מכיל קרינת אורטרים (מ"מ"מ"מ"מ"ר) או מ"משחררים (מ"מחדש) קרינת קירור (מ"מ"מ"מחדש) אשר מכיל 100 ליטרים) קרינת קירור מהיר יותר מ"מחדש) או מ"מחדש (מחדשנים (מתאים (מתאים (מחדש) עבור קרינת רדיור) של 100 ליטרים) של 100 ליטרים) של קרינת רדיוריים (מאט"מאט"מאט"מאט"מאורטר (מתקני קרינה מהירה יותר מסולקים) עבור קרינת רדיונר"מאורטר (מאורטר (מאט"מאט"מחדש) קרינת רדיונר"מאט"
Metal Coolant Management
במיקרו-גרביטציה, זרימת מתכת נוזלית והפרדה הופכים לא רצויים. בועות גז (מ fission או רדיוליטיות) יש להסיר; משאבות אלקטרומגנטיות ללא חלקים נעים מועדפים.הקפאת קרירות במהלך תקופות החוף או לאחר הסגירה חייבת להימנע, הדורשות סגסוגת ליבת נמוכה (למשל, NaK, מובילי-bimuth).
אפשרות למשימה חללית ספציפית
כוח על בסיסים של הירח והמאדים
כוח השמש הוא לסירוגין על הירח (14 יום לילה) וחלש על מאדים במהלך סופות אבק. כור גזע גדול-קילווואט מהיר יכול לספק כוח מתמשך לבתי גידול, תמיכה בחיים, צמחי אמת וכלי מדע.היכולת הרבייה פירושה כור יחיד יכול "להחזיק" מספר כורים קטנים יותר שנבנו מחומרים מקומיים אם יש צורך.
אספקת חשמל גרעינית (NEP)
כוח עליון NEP הוא מפתח להפחתת זמני הנסיעה למאדים ומעבר. A 2 MWe FBR כוח דחף חשמלי (למשל, אפקט הול או צריחי יון מעוגל) יכול לחתוך עגול למאדים מ-900 ימים (כימיקלים) עד מתחת ל-500 ימים.הנכס הגזע מבטיח כי הכור יכול לפעול באימפולס ספציפי עבור המשימה כולה ללא דלק מחדש של נאס"א: מגנטים 1MRVer (FVer) הוא כוח כזה הוא מנועים) עבור כוח מ-מחץ 1Ver (PVer (PVer) הוא מנועים) הוא 1Ver (מספקפטיים) הוא 1R.
משימות חלל וכוכב הלכת החיצון
עבור צדק, שבתאי, ומעבר לכך, אי-המציאות הסולארית חלשה מדי עבור מערך השמש.רדיואיזוטופ גנרטורים תרמואלקטריים (RTGs) מוגבלים למאות וואטים. כור גזע מהיר יכול לספק עשרות עד מאות קילווואט, המאפשר תקשורת גבוהה פסד, מיפוי מכ"מ חזק, או אפילו פעולות על פני השטח אל-אוטנטיבות על הירחים כמו טיטאן-F: לפני תחילת 1990 או טיטאן-F.
In-Space דלק ייצור ו-Bmodal Systems
מארגן מהיר על תחנת חלל או תחנת דלק יכול לייצר פלוטוניום אורניום מ אורניום-238 נשלח מכדור הארץ או מוקש מ regolith הירח (אשר מכיל עקבות של אורניום) פלוטוניום זה יכול כוח קטן יותר RTGs או רדיואיזוטופים חום.מערכות ביסמודולאלי משלבות הנעה תרמית גרעינית (NTP) עם ייצור חשמל הם גם אפשרי לאחר שריפה, הכור לטמפרטורה נמוכה יותר.
מחקר וכיוונים עתידיים
כוח הקילו והמושגים המתקדמים של נאס"א
יורשו של קיללו, ה-FLT:0 [ה]Fission Power System (FPS)BuildFLT:1, נועד ל-10 kWe באמצעות ספקטרום תרמי, עם זאת, ה-ApLT:2Space Propulsion (SNP)cioFLT 3: 3) חוקר גם כורים מהירים לעוצמה גבוהה יותר.
מאמצים בינלאומיים
[ה]התחנה [ה] [ה][דרוש מקור] [ההרבי] [ההרבי]] [הההרבי]] [ההרבי]]] [ההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההתרסה] [ה]]]]] [ה]]]]] [הההההההההתמהפכה ל"ה"ה"ה"ה"ה"ה"ה"ה"ה"ה"ה"ה"ה"ה"ה"ה"ה"ה"ה"ב"ה"ה"ה"ה"ה"ה"ה"ה"ה"ה"ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[המאה ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[המאה ה[[המאה ה[[המאה ה[[המאה ה[[ה[[המאה ה
[15] [15] [15]
(ב) ◄ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
ייצור תוספתי וחומרים מתקדמים
הדפסה תלת מימדית של ג'ממות ליבה מורכבות, גלי דלק עם העשרה גבוהה, צינורות חום יכול להפחית את המורכבות ההמונית והרכבה של חלל FBR. Refractory מתכות מודפסות לחילופי חום ומגנים קרינה נמצאים בפיתוח במספר אוניברסיטאות.טכנולוגיות אלה יכולות לאפשר מערכת גזע מהירה מקרנת בתוך שני העשורים הבאים.
מסקנה
כורים מהירים מציעים שילוב אטרקטיבי ייחודי של צפיפות אנרגיה גבוהה, יעילות דלק עצמית, וחיים תפעוליים ארוכים עבור יישומי כוח גרעיני חלל. בעוד פיתוח FBR ארצי התמקד ביחידות מסחריות גדולות, עיצובים ספציפיים בחלל יכולים להיות קומפקטיים, מודולרי, ו מותאם לאופטימיזציה של בטיחות ואמינות בסביבה החלל הקשה.
אתגרים נשארים בחומרים מדע, טיפול מגניב במיקרו-גרביטציה, בטיחות שיגור, ועיבוד בחלל של דלק גרעיני.עם זאת, קידום תוכניות מחקר בנאס"א, סוכנויות חלל בינלאומיות, ומעבדות לאומיות מטפלות בהתמדה במכשולים אלה.כפי שהאנושות דוחפת עמוק בחלל, כור הגזע המהיר - טכנולוגיה שנוצרה במקור עבור קיימות אנרגיה ארצית - עשויה להפוך למקור חיוני של כוח להתנחלויות, נטייה, מדעי וגילוי מדעי.
(ב) עיין ב-[[1924]]
(ב) LANL קיללו כוח חלל תגובה 1
(ב) [15] המדעים המהירים (בלטינית:0 ScienceDirect Fast Breeder Reactor Review)