• Sunday July 21,2019

Potențialul mare al Micro Nukes

Anonim

fotografie de Nicholas Eveleigh

Stau la 20 de picioare de miezul puternic luminos al unui reactor de laborator nuclear de laborator, de dimensiunea unei camionete, iar contorul Geiger de lângă mine se strică. Dar nu-ți face griji, i-am spus. Lumina, vizibilă pe un monitor din apropiere, conectată la o cameră din interiorul reactorului, nu provine din fisiune nucleară; este emisia inofensivă a electronilor care zipesc din miez și își varsă energia în apa care o înconjoară. Și fluxul de particule care provoacă strigătul de la contorul Geiger nu este deloc din reactor. Doar pentru un chicot, managerul reactorului a plasat detectorul lângă o ceașcă Fiestaware, care se întâmplă să fie unul dintre numeroasele obiecte de zi cu zi care sunt ușor radioactive. Îl păstrează la îndemână pentru a-i tachina pe vizitatori. De fapt, am mai puțin radiații aici decât aș fi pe plajă sau într-un avion.

Va trebui să iertați pe cei de la Centrul de Radiație al Universității de Stat din Oregon pentru că vă distrați puțin. Puterea nucleară a căzut într-un funky lung, după topirea parțială a nucleului de la reactorul Three Mile Island din Pennsylvania, în 1979. Toate construcțiile centrale nucleare din Statele Unite s-au oprit și, înainte de recuperarea industriei, încălcarea reactorului din 1986 Centrala nucleară de la Cernobâl din Ucraina părea să sigileze soarta energiei nucleare în această țară. Acum, tehnologia este din nou caldă - de data aceasta într-un mod bun - deoarece produce aproape nicio emisie de carbon și ne sprijină de politica turbulentă și economia petrolului.

Inginerii nucleari ai OSU se luptă cu această strălucire. În timp ce industria a fost în stare de îngheț, au continuat să promoveze una dintre cele mai promițătoare tehnologii emergente în domeniul energiei: reactoare nucleare de dimensiuni mici, centrale energetice complet funcționale mult mai aproape de mărimea reactorului de testare, . Este un strigăt departe de instalația nucleară standard - mărimea unui oraș mic, care coboară suficientă electricitate pentru a conduce un oraș important - fără a mai vorbi despre plantele și mai mari care se ridică în China și Franța.

Având în vedere economiile de scară din industria energetică, de ce ar vrea cineva să meargă la teen? "Există și economii de mici", spune Jose Reyes, președintele departamentului de inginerie nucleară al OSU și șef de tehnologie al departamentului NuScale Power din apropiere, o divizie comercială a departamentului. Într-un fel, explică Reyes, centralele miniaturizate sunt suficient de mici pentru a produce în masă, reduc costurile și pot fi expediate aproape oriunde, cu camion sau cu barcă, chiar și în locații care se află în afara rețelei. De asemenea, microactele pot fi proiectate pentru a funcționa mult timp fără întreținere sau realimentare. Acestea ar putea fi sigilate ca o baterie mare și îngropate subterane timp de trei decenii, astfel încât teroriștii nu puteau intra în ele și deșeurile nucleare nu puteau ieși. Un microuclear uzat ar putea fi pur și simplu eliminat din pământ și transportat întreg la o instalație de prelucrare sau reciclare a deșeurilor oriunde în lume; cel vechi ar putea fi schimbat pentru unul nou, stil cartuș. În schimb, o instalație nucleară convențională necesită mai mulți ani de proiectare și construcții personalizate, iar la sfârșitul vieții sale sunt necesari câțiva ani mai mult pentru ao dezmembra și a decontaminiza site-ul masiv din jurul său. Toshiba, producția de energie electrică Hyperion, laboratoarele Sandia National Labs și TerraPower - o companie subscrisă în parte de Bill Gates - au redus, de asemenea, conceptele reactorului nuclear în lucrări.

Inițial, microelectrele ar putea fi instalate în clustere ca înlocuiri mai sigure și mai simple pentru reactoarele comerciale existente care au nevoie de dezafectare. Dar, în deceniul următor, nukelets precum NuScale pot eclipsa energia solară și vântul ca energia verde de alegere, aducând electricitate abundentă miliardelor de oameni care îi lipsesc și, eventual, alimentând cartierele individuale în orașe.

Reactorul lui NuScale trebuie să fie primul dintre noile centrale nucleare care vor intra pe linie. La fel ca reactoarele principale, este vorba de un design "ușor de apă": reactorul este presurizat și umplut cu apă curată care trece prin miez, unde decăderea radioactivă a uraniului-235 generează căldură intensă. Curentul încălzește un rezervor separat de apă și îl transformă în abur, care la rândul său conduce turbinele care produc electricitate. Dar există diferențe. O instalație convențională necesită o gamă vastă și complexă de pompe, țevi și supape pentru a deplasa cantități enorme de apă între vasul reactorului, o cameră separată de generare a aburului și un rezervor de răcire. NuScale păstrează lucrurile mai simple cu un design înalt, subțire, cu un singur recipient. Apa încălzită de miez se ridică într-o structură metalică în interiorul reactorului, apoi se varsă peste partea de sus a coșului de fum și se scufundă în jos pe pereții interiori ai reactorului pentru a repeta călătoria. Presiunea ridicată în interiorul reactorului împiedică fierberea apei supraîncălzite. Pe măsură ce apa urcă pe partea superioară a coșului de fum în reactorul NuScale, trece peste o bobină lungă de țeavă, transferând o mare parte a căldurii sale în apă în interiorul bobinei. Presiunea scăzută în bobină permite ca apa să fiarbă, iar aburul rezultat se deplasează în sus pentru a alimenta o turbină.

Acest design simplificat este la fel de eficient ca și cel al unei instalații nucleare convenționale. NuScale susține că va fi capabil să producă energie la aproximativ șapte până la nouă cenți pe kilowatt-oră - aproximativ la fel ca și centralele nucleare mari, doar cu câteva centi mai mult decât cele mai ieftine fabrici moderne cu gaz natural sau pe cărbune, în al treilea rând costul unui generator diesel tipic. Michael Corradini, care conduce programul de inginerie nucleară de la Universitatea din Wisconsin din Madison, observă că, în timp ce economia micro-nucleelor ​​are sens, cel mai mare avantaj al abordării ar putea fi faptul că există atât de puțin pentru a merge prost. "Designul NuScale are o mulțime de siguranță inerentă, ceea ce face ca acesta să fie foarte atrăgător", spune el.

NuScale Power 's reacrot compact este proiectat să fie
modular: Unitățile multiple ar putea înlocui existența mare
reactori simplificând proiectarea și reducând costurile.

H2H Grafica si Design

OSU găzduiește o versiune de test de o treime a reactorului NuScale, fidelă faptului real, cu excepția barelor de încălzire cu tensiune electrică care stau în miezul radioactiv. Funcționând din 2008, arta necomplicată pare a fi genul de lucru pe care v-ați aștepta să-l găsiți în spatele unui mic brewpub. Dar dispozitivul rulează ca un vârf, trimițând un râu abundent de abur în aerul de deasupra clădirii. (Reyes a aplicat o schemă de studenți pentru a vopsi verde cu abur și a-l lega într-un fluier.)

NuScale intenționează să-și prezinte proiectul Comisiei de Reglementare în domeniul Nuclear din SUA la începutul anului 2012. Se așteaptă ca NRC să dureze cel puțin trei ani pentru ao aproba, datorită unei restanțe a cererilor la agenție și a noilor modele de microucleu. Totuși, aceasta este, probabil, cu câțiva ani mai devreme decât majoritatea celorlalte microacuzii se pot aștepta să primească un semn; tehnologia de apă luminoasă a reactorului NuScale este destul de similară cu abordarea standard a industriei, cu care NRC este familiar. Pentru a accelera lucrurile, NuScale își comercializează inițial micro-nucleele în pachete de 12 seturi pentru a înlocui centralele nucleare existente - ceea ce înseamnă că compania nu va trebui să aștepte aprobarea anumitor site-uri, la loc. Având o bază instalată de reactoare care funcționează în condiții de siguranță ar trebui să ușureze obținerea aprobării pentru vânzarea unităților în mod individual sau în pachete mai mici, susține Reyes. "Vom învăța o cantitate imensă de construire și de funcționare a reactoarelor de fiecare dată când vom produce un lot de 12", spune el. NuScale se află în discuții active cu mai mulți clienți de utilitate.

Lipirea cu tehnologia dovedită de apă luminoasă are unele dezavantaje, recunoaște Reyes. Pentru a menține apa la fierbere și a-și pierde proprietățile de transfer termic, reactoarele de apă lumină nu pot funcționa la temperaturile ridicate care sunt cele mai eficiente pentru producerea energiei. Și chiar și la temperaturi mai scăzute, prevenirea fierberii necesită o presiune ridicată. În cazul puțin probabil ca un miez de supraîncălzire să provoace o încălcare a reactorului, presiunea ar putea provoca o aerisire explozivă a gazelor radioactive în mediul înconjurător.

Pentru a rezolva aceste probleme, japonezii Toshiba și Hyperion Power Generation din Santa Fe, New Mexico, împingă reactoarele micro-rivale. Versiunile lor, care au fost în curs de dezvoltare pentru mai mult de un deceniu, utilizează circa metal topit-sodiu și respectiv bismut de plumb, ca lichide de răcire și conducte de căldură în loc de apă. Fără riscul de fierbere în apă, reactoarele pot funcționa la temperaturi mai ridicate, producând suficientă căldură pentru a extrage hidrogen din apă pentru a fi utilizate în celulele de combustie. Și dacă unul dintre acești reactoare s-ar fi topit, nu va mai exista aerisire, doar o subterană de apă caldă.

Design-ul reactorului Toshiba de 10 megawați promite să fie o minune a întreținerii reduse. Se intenționează să fie sigilat și rulat timp de până la 30 de ani fără realimentare, bazându-se pe uraniul îmbogățit cu aproape 20% uraniu-235. (Reactoarele tipice utilizează un amestec care reprezintă doar aproximativ 5% uraniu-235 bogat în energie, restul fiind mai uraniu-238.) Prototipul Hyperion de 25 de megawați, care se bazează pe tehnologia dezvoltată la laboratorul național din Los Alamos din apropiere și este similar cu reactorii folosiți de-a lungul submarinelor rusești, ajungând la niveluri convenționale de îmbogățire a uraniului, dar ar putea să funcționeze încă între 8 și 10 ani fără realimentare. Un dezavantaj important pentru reactoarele din metal lichid: proiectarea lor nouă ar putea necesita un studiu mai detaliat efectuat de către NRC, adăugând potențial doi sau mai mulți ani la procesul de aprobare.

Microelemente nu pot corespunde costului energiei electrice provenite din gaze naturale sau cărbune în zone în care acești combustibili sunt ieftini. Dar economia lor ar străluci într-adevăr pentru orașele izolate, a căror lipsă de acces la rețelele centrale de electricitate le-a forțat să se bazeze pe generatoare de motorină murdare și costisitoare. În Statele Unite, care înseamnă în mod special Alaska: Orașul Galena are un acord slab cu Toshiba pentru a deveni un client timpuriu și atât Hyperion, cât și NuScale spun că și ei au vorbit cu comunitățile din stat.

Pe masura ce presiunile se ridica la reducerea consumului de combustibili fosili, iar impozitele punitive pe energia non-verde arunca in urmatorii cativa ani, micro-nucleele ar putea ajunge pe o piata mai larga. Ele sunt mai fiabile decât energia eoliană și mai ieftine decât energia solară. Acestea ar fi mult mai ușor de planificat, amplasat, înființat și exploatat decât instalațiile nucleare convenționale, care în prezent sunt greu de solicitat pentru a atrage sprijinul investitorilor în această țară. Iar microelectrele ar putea să apeleze la companii - centre de date pentru calculatoare, fabrici, instituții financiare, spitale și altele - care acum cheltuiesc milioane de dolari pe generatoare de motorină și bănci de baterii ca rezervă pentru a evita o pierdere dezastruoasă a puterii. Aceste beneficii au o pondere în plus în majoritatea țărilor din Europa, Asia și în alte părți ale lumii, unde combustibilii fosili sunt mult mai costisitori decât în ​​Statele Unite.

Pentru toate apelurile lor, microactele au aceleași dezavantaje care au paralizat industria energiei nucleare din această țară. În primul rând, un pachet de microacuzii ar produce în mod colectiv la fel de mult deșeuri nucleare ca și o instalație convențională care generează aceeași putere. "Ei produc mai puțin deșeu pe plantă, dar nu mai puțin deșeuri pe unitatea de energie produsă, deci nu este neapărat un avantaj", spune Corradini. Nici un reactor nuclear nu poate fi 100% sigur. În prezent, NRC necesită numai ca constructorul să demonstreze că șansele unei topiri pentru un anumit reactor dintr-un an dat sunt mai puțin de 1 din 10.000.

Încă o dată, avocații nucleari subliniază faptul că există numeroase probleme legate de emisiile de combustibili fosili - și nu doar de dioxidul de carbon. Un raport citat pe larg, raportat la Clean Air Task Force, a constatat că poluarea cu energie electrică reduce durata vieții a 24.000 de americani pe an. Secretarul american al Energiei, Steven Chu, a susținut sprijinul guvernamental al micilor centrale nucleare. Minusurile minuscule ar putea îmbunătăți în mod deosebit calitatea vieții în regiunile sărace, care altfel nu ar avea opțiuni clare și accesibile pentru electricitate. Directorul executiv al Hyperion, John Deal, insistă asupra faptului că micro-jadele vor reduce drastic mizeria, bolile și sărăcia în toată lumea în curs de dezvoltare prin alimentarea sistemelor de tratare a apei (precum lămpile, mașinile de cusut și orice altceva electric)

"Suntem aici pentru a curăța apa", spune Deal. "Aceste reactoare se întâmplă să fie cel mai bun mod de a face acest lucru".


Articole Interesante

Cyborg Bugs!  Cercetătorul controlează gandacii cu antenă radio

Cyborg Bugs! Cercetătorul controlează gandacii cu antenă radio

Ideea organismelor cibernetice, cunoscută sub numele de cyborgs, devine din ce în ce mai puțin ficțiune științifică și mai multă realitate. Cercetarea de la Cyborg a ajutat la "mersul paralizat, vorbirea mutei și revenirea la viață". Dar cyborgs nu trebuie întotdeauna să fie umani. Universitate

În timp ce unele părți ale SUA sunt umede și înghețate, sud-vestul este uscat și încă așteaptă să ajungă iarna

În timp ce unele părți ale SUA sunt umede și înghețate, sud-vestul este uscat și încă așteaptă să ajungă iarna

O arie largă în jurul regiunii Four Corners din sud-vestul SUA este acum în secetă severă - iar perspectivele de trei luni sunt sumbre În timp ce străzile din centrul orașului Boston au fost inundate și apoi înghețate ca urmare a ciclonei puternice de bombe care a împușcat Costul de Est al SUA, oamenii din SUA de Sud-Vest au fost fără îndoială întrebați când ar putea primi chiar și un mic gust de iarnă. Din 1 octombrie până

Purtătorii de păsări britanici au împărțit coșurile negre în două grupuri distincte genetic

Purtătorii de păsări britanici au împărțit coșurile negre în două grupuri distincte genetic

În pădurile din Germania trăiesc un număr mare de coșuri negre, o mică specie de păsări de cântătoare. Toate arată foarte asemănătoare, dar aparțin de fapt unor două grupuri distincte din punct de vedere genetic care devin din ce în ce mai disparate în timp. Pentru moment, cel mai bun mod de a le spune în afară este să aștepți iarnă. Pe măsură ce se răceș

O viață reală R2-D2 se îndreaptă spre spațiu

O viață reală R2-D2 se îndreaptă spre spațiu

Dacă ați fost fantezii despre o realitate Hal sau R2-D2, atunci visele tale sunt pe cale să se întâmple. Sau cel puțin, parțial. Centrul German de Aerospace a cerut producătorilor de aeronave Airbus și designerilor de inteligență artificială la IBM să creeze CIMON (Crew Interactive Mobile Companion), primul asistent de astronaut pe baza AI. CIMON, care

Explorarea lunilor pierdute ale sistemului nostru solar

Explorarea lunilor pierdute ale sistemului nostru solar

Marți, Jupiter a câștigat oficial 10-12 luni. Dar asta nu se face pentru zecile de luni pe care sistemul solar le-a pierdut în timp. Spre deosebire de recolta recentă, lungii lungi pierduți aveau o dimensiune destul de substanțială. Aceasta include chiar și câteva luni dispărute pentru Jupiter. Regele pl

Citirea ceasului corpului cu un calendar molecular, inspirat de flori

Citirea ceasului corpului cu un calendar molecular, inspirat de flori

Cât este ceasul? Acest lucru este ușor de verificat: uita-te doar la un ceas sau la un ceas. Ce oră este în interiorul corpului tău ? Asta eo intrebare mai grea. Organismul își păstrează timpul. Are un ceas "circadian" de 24 de ore care conduce creșterea și căderea multor molecule. Totul, de