军方选择:低功率核电站

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军方选择:低功率核电站
有前途的微型核电站计划 - 加压水,氦气,快中子反应堆。 来源:atomic-energy.ru


小型核电站


国内工程师不是昨天甚至前天才开始研制小功率核电站的。 如果你深入 历史 核工程,然后在 50 年代末你可以找到一个独特的项目 TES-3。 这是一款为苏联偏远地区设计的履带式自行式能源车。



移动核电站产生高达 1 千瓦,由四个底盘组成 短歌 T-10:第一台安装了压水反应堆,第二台安装了蒸汽发生器,第三台安装了涡轮发电机,第四台安装了控制模块。 独特的综合体重量为310吨,续航时间长达250天,在全球尚属首次。 实验装置从 1961 年运行到 1965 年几乎没有发生故障,这证实了这个方向的前景。

下一步是 Pamir-630D,它的开发始于 1965 年,但原型机直到 1985 年才组装完成。 工程师在移动装置上测试了带有基于四氧化二氮的冷却剂的单回路反应堆,这预示了设计的复杂性。 据推测,与履带式底盘不同,MAZ 的轴距允许沿着公共基础设施的道路行驶。 如果不是因为切尔诺贝利和与之相关的恐惧症,人们可能会想到帕米尔并投入使用。


TES-3综合体的机器之一

60 年代,他们在美国试验了移动式核电站。 特别是,他们为五角大楼的需要建造了一个实验性的 ML-1。 与苏联技术不同,该装置装在四个集装箱中,并试图进行空运。 一切都在六个街区内完成,但输出功率低于设计,项目被关闭。

移动核电站的话题广泛而有趣,如果读者对这个故事感兴趣,那么很有可能深入研究试点项目的技术特点。


产品“Pamir-630D”

比移动式陆地平台大得多的是浮动核电站,例如俄罗斯项目 Akademik Lomonosov。 2019 年,Akademik 为楚科奇自治区的佩韦克镇提供了第一批电力。 该船有两个压水反应堆,容量高达 70 兆瓦,并可选择海水淡化。 预计使用寿命 - 长达 40 年。

未来,将出现容量为 100 兆瓦的优化浮动 OPEB 装置,与 Akademik Lomonosov 相比,它们的尺寸和最终成本都更小。 但这些项目有利于远北地区的沿海地区,尤其是那些毗邻北海航线的地区。

那么远离“大陆”的具有战略意义的物体呢?

非和平核电站


俄国防部偏远设施供电是军事发展的优先任务之一。 北极不会远离我们,但北约每年都会越来越多地侵犯它。 当然,你可以用老式的方式进口煤炭和燃料油,但安装小型核电站效率更高(也更有效)。 唯一不利的是,一旦发生战争,反应堆的毁坏会造成不小的环境灾难。 看看扎波罗热核电站周围的热情就足以了解民用原子军事用途的所有细微差别。

一时间,国防部启动了Grom-2016研究项目,目的是估算极北地区军队设施的供电成本。 我们谈论的是驻扎在弗兰格尔岛、新地群岛、北地群岛、法兰士约瑟夫群岛、新西伯利亚群岛和施密特角的部队。 像 Akademik Lomonosov 这样的浮动核电站可以安装到每个基地,但它很昂贵,而且船上反应堆的功率过大。

随着时间的推移,这项研究的结果应该被推断到俄罗斯领土深处的物体。 每个军事设施所需的电力不超过1,0-2,0兆瓦,这比正在运行甚至计划中的浮动核电站要少好几倍。

应该指出的是,圣彼得堡军事系统研究所 RF 武装部队后勤研究所的项目作者选择了热电子核电站方案作为优先事项。 作为参考,此类设备用于为航天器提供动力,它们结构紧凑,但也相当昂贵。

俄罗斯已经掌握了生产 2,5 至 7 千瓦的 Buk 和 Topaz 型小型热电子核电站的能力。 重量因版本而异,在900-1公斤以内,而且资源稀少——不超过一年。 它应该开发一个热离子核电站的原型,位于一个直径为 000 米、深度约一米的混凝土竖井中,顶部覆盖着一个可拆卸的盖子。 如此紧凑的反应堆至少应产生 0,42 千瓦的电力,并可使用约 100 年。

一个基于“矿山”的核电站的成本约为十亿卢布。 仅纸面上的总开发成本就超过 XNUMX 亿卢布。 然而,这只是提供的选项之一——其他类型的产品出现在最终报告中。

配备经典涡轮发电机的发电厂的功率是原来的十倍,价格是原来的三倍。 预计开发成本约为8,6亿元。 军事工程师建议以 60-80 年代的发展为基础,包括上面提到的 TPP-3 和 Pamir-630D。 小型核电站的每个模块不应长于 16 m,宽于 3,2 m,高于 4 米。 重量在 120 吨以内。

有趣的是,该报告提到了一项特殊的“远程监视和控制物体状态的任务,并可能在敌人迫在眉睫的捕获威胁的情况下对其进行清算”。


核反应堆 - 转换器“黄玉”。 有人提议利用该项目的开发成果为偏远的军事驻地供电。 来源:wikipedia.org

无论军事科学发展看起来多么奇妙,它们背后都有相当切实的基础。 国外已经在这样做了。 美国人正在研究 Delithium 计划,其中包括几个项目。 最小的是西屋公司的 E-Vinci 系列。 对核电站的要求——自主运行超过八年,在 30 天内在设施安装,总容量为 5 兆瓦至 13 兆瓦的热和电的产生。 这样一个奇迹装置的一个模块应该能装进一个标准集装箱,重量不超过 40 吨。

第一批原型预计在 2025 年问世。 Filippone and Associates LLC 的 Holos 微型模块化核电站的工作也在进行中。 该装置应由 C-5 和 C-17 飞机运送到远离大陆的驻军。

有趣的是,建造小型核电站的优先目标之一是减少军队车队的损失。 逻辑如下——Holos 减少了对液体燃料军事设施的需求,这意味着燃烧燃料的卡车将会减少。 据统计,在阿富汗,美国人每支车队损失 0,042 人,在伊拉克损失 0,026 人。 从经济的角度来看,Holos 将在 500 天内在部署地点获得回报。

将小型核电站用于军事用途不会从根本上改变战区,但可以成为相应民用方向发展的强大动力。 正如历史上不止一次发生的那样。
42 评论
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  1. +14
    11二月2023 04:52

    大车... 微笑
    有趣的是,佩韦克的雪现在是白的还是黑的……毕竟曾经有一个燃煤电站……有人抱怨环境。
    写,亲爱的作者,关于这个话题的续篇……毫无疑问,这很有趣。 hi
    1. +12
      11二月2023 11:09
      写,亲爱的作者,关于这个话题的续篇……毫无疑问,这很有趣。 你好

      我完全赞成和支持 非常好
      1. +2
        11二月2023 21:51
        感谢作者加入我! 让我们坐等话题的继续! hi
    2. +3
      11二月2023 14:02
      Chaunskaya CHPP 仍在运作......................
  2. +12
    11二月2023 05:40
    写得好。 我们期待继续,有趣! 非常好 饮料
  3. +6
    11二月2023 06:33
    军事发展不可避免地进入民用领域,否则它是非常具有破坏性的。
  4. EUG
    +3
    11二月2023 06:54
    嗯 .. 不能将这些装置用作 NPL 的 VNEU 吗? 或者作为微型核潜艇的主引擎? 特别是如果通过第一回路的自然(无泵)循环进行这样的安装是现实的..
    1. +5
      11二月2023 11:16
      这些装置可以用作不良贷款的 VNEU 吗?

      简而言之,你不能。
      整个问题在于裂变反应的控制,在核电站,它以更稳定的模式发生,在潜艇,负载是可变的,需要不断调整反应堆功率。
      通过第一回路的自然(无泵)循环进行这样的安装是现实的..

      由于温差小,自然循环效率低下,如果降低冷凝温度,则这项工作的全部意义就消失了。
      1. 0
        12二月2023 20:50
        你不能建造一个混合动力车吗? 反应堆会不断产生一定的能量,为电池和电容器供电,它们会在某些时刻补偿负载……
        1. 0
          14二月2023 12:49
          你不能建造一个混合动力车吗?

          混合发电厂始终是一种妥协,而不是最佳解决方案。 以柴电潜艇为例,当你在柴油发动机下行走时,你携带着电池形式的压载物,一旦你切换到电动船上,带有燃料供应的柴油发动机就会进入压载物。
          任何发电厂都是为特定负载设计的,核电站适合稳定负载。
          在某种程度上,核电站与经典水力发电厂和火力发电厂共生,一旦负载开始跳跃,就会出现这种“混合”问题。 一个很好的例子就是404的情况,我们的变压器和火力发电厂一开始停工,我们就不得不关闭核电站。
  5. KCA
    +10
    11二月2023 08:02
    小型核电站这个话题在我看来有点秘密,海神号就是这么想的,100吨的无人机总质量,占不了核电站的一半,我怀疑第二个电路有蒸汽驱动,显然有涡轮机和发电机电流,波塞冬无人居住,但放射性辐射会烧毁所有电子设备,因此级别的保护不难在任何底盘或容器中放置最大 50 吨
    1. ar
      0
      17 March 2023 11:33
      Quote:KCA
      波塞冬无人居住,但放射性辐射会烧毁所有电子产品
      哦,是真的吗? 笑 笑 笑
      但是电子设备在最普通的民用核电站中是如何工作的呢?
      传感器无处不在,甚至在反应堆中......
      液位、流速、温度……
      https://www.niiis.nnov.ru/production/ptsAscTpNps/izdeliya/uran_duu/

      器具
      • 非接触式自动测量非沸腾液体产品的液位,包括粘稠的、不均匀的、沉淀的、易爆的、辐射的;
  6. -1
    11二月2023 08:27
    花费数十亿美元用于该站将产生 100 千瓦的事实? 要么这是一个错误,要么是非常昂贵且成本高昂。那么最好开始使用桶装燃料油
    1. +4
      11二月2023 11:26
      这是一个错误或非常昂贵和昂贵。那么最好开始使用桶装燃料油

      您将如何向太空运送燃料油?
      谁来为北海航线上一座无人居住的灯塔上的柴油发电机组加油?
      1. 0
        12二月2023 19:38
        Quote:波潘多斯
        您将如何向太空运送燃料油?

        18 年 2021 月 1 日,航海者一号飞越了太阳 23 亿公里。 它从 1977 年开始飞行。没有燃油。没有 TENPP。
        Ru-238 上的 RTG 功率为 7 千瓦,现在为 400 瓦。 它自己飞。
        总重量:798 公斤。
        YaEU-25M (10kW) 的最小质量 = 1820。
        热量 873K(-效率)必须放在某处,这是一个非常大的问题。 散热器的面积将约等于太阳能电池板的面积。
        Quote:波潘多斯
        谁来为北海航线上一座无人居住的灯塔上的柴油发电机组加油?

        - 同位素源 - 将被盗用和滥用。
        他们会杀死自己和其他人。
        1998 年 XNUMX 月,萨哈林州科萨科夫港,在废金属收集点发现了俄罗斯国防部的一台已拆卸的 RTG。
        1999 年列宁格勒地区的 RTG 被有色金属猎人洗劫一空。 在 Kingisepp 的一个公交车站发现了放射性元素(背景接近 - 1000 R/h)。

        - 风力发电机或太阳能电池。 如果天气条件不允许:备用柴油。
        你还需要服务。
        在位于波罗的海伊尔本海峡米哈伊洛夫斯卡亚银行附近的伊尔本斯基海上灯塔,有一个RTG,目前伊尔本斯基灯塔由太阳能供电,并有备用柴油发电机......
        1. 0
          14二月2023 13:03
          你是对的,但如果你需要 3~5 兆瓦的本地能源怎么办?
          RITEG 被盗的事实不是发明者的错,而是国家的错。
  7. +6
    11二月2023 09:04
    一个有趣的话题,+绝对! 期待更详细的文章!
  8. +4
    11二月2023 09:36
    方向很有希望。 传统的化石资源是有限的,替代资源是不稳定的。 因此,如果没有选择,微型核电站将出现在自然界并投入使用,问题是它们何时才能使它们达到回报水平。
    1. +4
      11二月2023 10:49
      我们最新的核潜艇有非常好的反应堆。 在民用版中,他们在最新系列的破冰船上。 而且功率和尺寸也不错。
      我认为它们已经在某些设施中运行。 只是现在直到特定的操作时间才发布广告。
      波塞冬的发动机反应堆不是原子。 他是负责人的一部分。
      1. +3
        11二月2023 11:34
        引用: 斯沃罗波诺夫
        我们最新的核潜艇有非常好的反应堆。

        谁在海军中考虑回报? 但是,例如,在极地,车站没有这样的反应堆,即使在中国的车站也没有,尽管中国正在被驱动。 在缩影中,他们领先于其他人。
        正如他们上面所说,它还没有得到回报 - 携带日光浴室更便宜。
        还有波塞冬……还有宇宙飞船。 事实是,比如说,月球车上就塞了镅,我就是在这个渣土上工作的,我负责任地声明,原则上镅不会进入平民生活。 即使没有发生事故,他妈的周围的一切,也有可能在鱼雷上的太空中 - 谁想在那里破坏。
        没错,在月球车上,反应堆并不多,称其为加热系统更为正确……
        1. +2
          12二月2023 06:31
          来自宾果游戏的报价
          但是,例如,在极地,车站没有这样的反应堆,即使在中国的车站也没有,尽管中国正在被驱动。 在缩影中,他们领先于其他人。

          你说的是南方还是什么? 所以有一个完全无核区! “米哈伊尔·索莫夫”不仅在半年的时间里在冰上咯咯作响了几次,没有什么可以从囚禁中释放出来的,简单的破冰船没有足够的能力。
        2. ar
          0
          17 March 2023 11:48
          来自宾果游戏的报价
          但是,例如,在极地,车站没有这样的反应堆,甚至在中国的车站也没有,
          美国人在南极洲有这样一个站(麦克默多)
          她工作了 10 年,1962-1972。
          但是在这种类型的反应堆上发生了瞬发中子加速事故,该计划被关闭。
    2. 0
      11二月2023 14:51
      因此,如果没有选择,微型核电站将出现在自然界并投入使用,问题是它们何时才能将其带入投资回收期。


      如果问题是关于化石能源的枯竭,那么当你可以建造大型核电站时,为什么还要微型。
      1. +2
        11二月2023 17:48
        在任何地方都不可取 - 极地站,高山 - 你不能在那里铺设电线,在郊区的某个地方驻军,再次是村庄,远北的某种城市定居点 - 成熟的核电站在哪里? 从它拉一根电源线一千公里到最近的大消费者是愚蠢的
        1. 0
          12二月2023 18:59
          结果,获得了一个市场很小的非常“利基”的解决方案,在遥远的北方有多少这样的城市住区。
          1. 0
            14二月2023 12:57
            远北地区有多少这样的城市定居点。

            有多少城市需要淡水? 海水淡化器需要大量能源。
            1. 0
              16二月2023 10:40
              如果您需要大量能源,那么建造一座大型核电站更有利可图。
    3. 0
      12二月2023 22:34
      方向很有希望。 传统的化石资源是有限的,替代资源是不稳定的。 因此,如果没有微核选项,将会有

      现在(2018年)全世界有451座核电站在运行,
      另有 59 座正在建设中,其中
      2017 年,五个车站被永久关闭,一年前还有四个。 根据国际能源署 (IEA) 的预测,到 2030 年,全球电力消耗将增长 18%,到 2050 年将增长 39%。
      根据当前的需求动态,已探明的铀储量将持续约 118 年。
      使用油更容易:
      这份按已探明石油储量列出的国家/地区名单是根据美国中央情报局截至 2018 年在《世界概况》中公布的估计得出的。
      https://nonews.co/directory/lists/countries/oil-reserves
      还有煤(能用1000年)
  9. +5
    11二月2023 12:52
    为什么会有一张运输装卸单元的黑白照片? 他来自战略导弹部队,完全不符合本文的主题。 除非拖拉机与帕米尔高原的拖拉机相同-第537 mazyuka。
  10. +3
    11二月2023 14:48
    我经常阅读国际原子能机构关于小型核电站的报告,平均每年发布两次,现在世界上大约有 70 个不同的小型核电站项目,容量高达 300 兆瓦,但到目前为止显然离广泛分布还很远,尽管核电站很小,但这个核电站和全面增长仍然会带来安全问题,废物问题,所获得的能源价格使得实际开始使用燃料油更便宜/ 柴油燃料 / 气体。
    1. +2
      11二月2023 16:59
      所接收能源的价格使得启动燃油/柴油/天然气实际上更便宜。

      你胡说八道!
      核电站的发电价格是最低的之一。
      罗斯托夫核电站生产一度电的成本仅为 1,3-1,4 卢布。 伏尔加顿斯克核科学家正是以这个价格向批发市场出售电力。
      同时,一月份收据中的人口价格为 5,65 卢布。
      在俄罗斯,现在是时候转向以核电厂为主的发电,首先是分阶段关闭燃煤 TPP。
      模块化微型核电站可能是这个问题的最佳解决方案,可以显着改善俄罗斯许多地区的环境状况。
      一个100万人口的城市对电力的需求=20兆瓦+工业生产。
      1. 0
        12二月2023 02:54
        你胡说八道!


        当您胡说八道,而且如此沉着,这里是大型核电站(您提到的罗斯托夫核电站)时,谈话是关于根本不同的核电站,即所谓的 SMR(小型模块化反应堆),这里是国际原子能机构世界上几乎所有项目的报告 https://aris.iaea.org/Publications/SMR_booklet_2022.pdf

        模块化微型核电站可能是这个问题的最佳解决方案,可以显着改善俄罗斯许多地区的环境状况。


        太阳能也可能变成,看起来,这里是一个巨大的热核反应堆,发光,吸收并使用它的能量,但有细微差别。 看了400多页的各种项目报告,有意思的不少,但处处有差距,虽然迷你,但一切都跟核电站一模一样,作为一个燃气微型火力发电厂,你可以只是放在定居点,这些模块化核电站的成本甚至不小,自主的你做不到,为了安全你需要工程人员经常在场,严格的安全,因为恐怖袭击在这样的核电站和有条件的气体小型热电联产的恐怖袭击在后果上是不同的,再加上废物问题,由于效率较低,整个 SMR 将产生比一个耐心 NPP 更多的废物。

        一个100万人口的城市对电力的需求=20兆瓦+工业生产。


        好吧,在俄罗斯不为一个拥有 100 万人口的城市提供天然气是很奇怪的,好吧,这个村庄不是真空,而是在有条件的地区建造大型核电站,为该地区和邻近地区提供电力地区可以。
      2. +1
        12二月2023 22:45
        罗斯托夫核电站生产一度电的成本仅为 1,3-1,4 卢布。

        难以置信:
        IAEA 1989 年的报告与您的数据相矛盾
        https://www.iaea.org/sites/default/files/32304781823_ru.pdf
        是的,RosAtom 的全新外观就足够了 - 完全不同的数字
        https://rosatom.ru/upload/docs/Poln_zatr.pdf
    2. +2
      11二月2023 22:19
      核电站越小,效率越低,它产生的“寄生”热量相对于发电量的份额就越大。 此外,由于小型核电站的规模,通常很难确保其适当的安全性和可控性——设计(尤其是尺寸)的冗余度。 而且您必须选择比典型核电站更昂贵的解决方案(相对于整个结构价格的百分比)。
      所以这个想法很好,但我更愿意押注于提供自治对象而不是定居点。 在我们中。 要点 没有“快速部署”的要求——你可以建造一个仓库更大、效率更高的成熟大型火力发电厂。 城市会存在10+年以上,一个自治体不是事实。
  11. 0
    11二月2023 17:19
    华沙妇女将对小型核反应堆进行现代化改造,而他们 15 年多来未能解决的不依赖空气装置的问题将自行解决。
  12. +1
    11二月2023 17:31
    我记得在 90 年代有一些“科学和设计”的兴奋区......迷你?微型?-NPP! 这种兴奋是被“海底”核反应堆的处置问题刺激起来的! 他们将在“遥远的北方”和“以各种方式”使用“退役”的反应堆! 1.有人建议在现有矿山中“掩埋”反应堆...... 2.有人获得合适的船只(例如,集装箱船......)并将从潜艇上拆除的反应堆放在那里...... 3.最后 - 然后(! ),在不从退役潜艇上拆除核反应堆的情况下,将这些潜艇“改装”成“紧凑型”核电站,必要时可以重新安置! 顺便说一句,与此同时,有人提议使用退役的核潜艇作为货船,“全年”向同一个“北方”运送货物!
  13. +1
    11二月2023 21:51
    我们在 Ritm-200 反应堆和低功率核电站的基础上进行了有趣的开发。 第一个已经在建设中。 在雅库特,其中。
  14. +1
    11二月2023 22:12
    热辐射是一条死胡同,因为效率可以忽略不计,由于元素的辐射暴露,效率下降得相当快。 是的,价格与可靠性-耐用性-效率-功率参数有关。 对于空间来说,这通常是一个合适且有趣的解决方案(由于缺乏替代品以及需要以某种方式和某种方式消散的寄生热能的限制),作为地面紧凑型(根据指定尺寸)能源来源-这将是一种罕见的精神错乱。
    用像美国 Kilopower 这样的反应堆进行实验要实用得多,它可以统一用于潜在的行星际任务或车辆,以及地面条件。
    当然,热机越大,它的效率就越高——但是,在这种情况下,我认为“用于军事设施”的单一且相对较大的解决方案似乎并不合乎逻辑。 军事对象的消耗不同,最好开发小型模块化设计,如 Kilopower,一种可以当场放置的电池,创造所需的一代(没有多余的),同时适合作为解决方案更紧凑的任务(例如可能包括月球任务)。

    就该产品的功率而言,没有给出 Kilopover 的示例 - 我认为统一反应器的功率(电)应该在 100-200 kW 的范围内。 如果 TPP-3 的效率约为 15%(8.8 MW 热能,1.5 MW 电能),那么,考虑到更小的设计但更好的材料以及核工业 60 年的进步,在效率不差的情况下,热能产品的功率将约为 600 kW,此类参数为 -1.2 MW。 反过来,与效率约为 1-2 MW 的怪物相比,它可以更灵活地驱散和使用。 20+%(和 5-10 MW 的热功率,其消除将是自然痔疮)。

    我总结一下——我认为 1-2 MW 的“典型”解决方案的容量是多余的,并且与其他方向的统一性很差。 按设计 - 没有替代发电机涡轮机。
    根据热载体 - 水 - 水或熔体。
    当然,我绝不是专家,只是因为我认为它更有前途和普遍性。
  15. 0
    12二月2023 16:06
    我对原子这个话题完全是门外汉,但在我看来,热电子原子电源不能称为反应堆,它们更接近于原子电池。 毕竟,他们指的是 RITEG(放射性同位素热电发生器)? 同样简单、紧凑(相对)、可靠和低功耗。 它们已经使用了很长时间,例如,在遥远的北方用于无人居住的无线电信标。 这样的东西,用车子搬走很容易,但就是这辆车也没有足够的力气搬走。 我的那个版本是否试图制造一个具有更高功率和微薄资源的巨型原子电池?
  16. 0
    13二月2023 10:54
    感谢作者的一篇有趣的文章。 具有讽刺意味的是,将小型反应堆用于民用目的,我可以说一切都很顺利,直到俄罗斯瓦尼亚叔叔或来自 Voghera 的非常意大利的家庭主妇决定用电工胶带、铁丝或夹子修理它。 笑
  17. 0
    17二月2023 18:21
    有很多地方需要这样的反应堆,我希望我们的反应堆能够应付。
  18. 0
    23 March 2023 08:57
    感谢作者的文章。 信息丰富,专业且没有歇斯底里的抽泣,这是该站点上良好形式的规则。