Pondělí, 28 září
Shadow

Jaderný Stirlingův motor nás vynese za novými vesmírnými objevy

Reaktor KRUSTY vypadá vskutku mimozemsky, ale uplatnění možná najde i na velmi odlehlých místech na zemském povrchu, například na polárních stanicích. Zdroj: Los Alamos National Laboratory

Tým výzkumníků z NASA a Národní laboratoře v Los Alamos předvedl nový reaktorový koncept v kombinaci se Stirlingovým motorem a moderním chladícím systémem, který má potenciál být zdrojem energie pro budoucí kosmické mise.

Návrh nového reaktoru je pozoruhodně jednoduchým spojením starých a moderních technoligií, půjde snadno přizpůsobit konkrétním požadavků, bude lehký a nebude vyžadovat komplexní kontrolní systémy. Podle vědců může být nový reaktor použit na průzkumných misí jako podpůrný zdroj k současným jednotkám na bázi Pu-238, čímž se sníží potřebné množství tohoto v současnosti nedostatkového izotopu.

Reaktor ve skutečném měřítku bude složen pouze ze šesti částí: 23 kilogramů vážícího jádra z obohaceného uranu, reflektoru jádra, jedné kontrolní tyče, která umožní i odstavení reaktoru, radiačního stínění a osmi trubek tepelného systému, které budou připojeny k osmi Stirlingovým motorům. Tyto motory pak budou vyrábět elektřinu. Celý systém bude velmi kompaktní a pasivně bezpečný – je postaven na základních zákonech jaderné fyziky (změna průlběhu reakce pomocí tyče) a nepotřebuje žádné další složité bezpečtnostní prvky.

Jedná se o modulární zařízení – nejprve jsou plánovány jednotky o výkonu 500 We, ale v budoucnu bude snadné je spojovat do větších celků nebo je při stejném designu škálovat. Větší varianty potom mohou sloužit jak k výrobě energie pro kosmické lodě, tak k dodávkám enelektřiny na povrchu kosmických těles.

Jednoduchost návrhu také znamená, že výroba je velmi snadná a nebude problém s licenční produkcí zemích.

Vtipně pojmenovaný experiment DUFF (Demostration Using Flattop Fission) se uskutečnil v objektu Národní bezpečnosti Device Assembly Facitlity v Nevadě. Při tomto experimentu byl použit zmenšený prototyp KRUSTY (Killowatt Reactor Using Stirling TechnologY – reaktor využívající stirlingovu technologii), výkon modelu byl sice pouze 24 We, ale potvrdily se základní principy fungování zařízení. „Charaktristika jaderné části a úroveň tepelné energie při experimentu se velmi podobají našemu konceptu reaktoru pro pohon kosmických lodí,“ poznamenal inženýr David Poston. „Největší rozdíl mezi DUFF a potenciálním kosmickým pohonem je v tom, že potřebná vstupní teplota pro Stirling by musela být vyšší, aby bylo dosaženo potřebné účinnosti a výstupního výkonu pro kosmické mise.“

DUFF stojí za povšimnutí už proto, že se jedná o první nový reaktorový systém pro kosmické použití představený v USA od roku 1965. Jeho tvůrci doufají, že otevře bránu k intenzivnějšímu průzkumu vesmíru. Představení reaktoru také dalo pořádnou lekci všem, kdo se podílejí na testech nových jaderných reaktorů. „Jednou z největších předností tohoto experimentu je to, že od návrhu na papíře k dokončení modelu jsme se dostali za 6 měsíců a za méně než milion dolarů,“ říká jiný z alamoských inženýrů David Dixon. „Chtěli jsme ukázat, že s pevně semknutým a soustředěným týmem je možné úspěšně postavit otestovat jaderný reaktor během rekordně krátkého času.“

Zdroj: World Nuclear News

Staré a nové technologie se setkávají

Stirlingův motor byl vynalezen už v 19. století, ale teprve nyní, se zvýšenou účinností nachází uplatnění v neobvyklých oblastech. Je to jednoduchý uzavřený systém, který je složen z válce se stlačeným plynem, který se rozpíná při zahřátí a je stlačován konáním práce. Můžeme ho použít k výrobě elektřiny, ale jen v malých systémech, do elektráren vhodný není. Stirling potřebuje buď tepelné pumpy, nebo větráky k odvádění tepla, ale řešením jsou i chladicí trubice – pasivní chladící systém, dnes běžně používaný v noteboocích. Chladič tvořen uzavřenými trubicemi, ve kterých cirkuluje chladící kapalina. Pasivní chladiče tohoto typu byly vynalezeny, jak jinak, v Los Alamos v roce 1963.

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Tato stránka používá Akismet k omezení spamu. Podívejte se, jak vaše data z komentářů zpracováváme..