Razvoj nuklearne energije nastavlja se, a jedno od njezinih najzanimljivijih područja je stvaranje kompaktnih i mobilnih elektrana. Imaju značajne prednosti u odnosu na tradicionalne stacionarne nuklearne elektrane i mogu se koristiti u različitim područjima. Posljednjih godina u našoj zemlji razvijeno je nekoliko sličnih projekata, a najpoznatiji je već stavljen u funkciju.
Plutajuća elektrana
Dana 22. maja 2020. godine puštena je u komercijalnu upotrebu prva domaća plutajuća nuklearna termoelektrana (FNPP) "Akademik Lomonosov", broj 20870. Stanica je postavljena u luci Pevek (Čukotski autonomni okrug). U prosincu prošle godine dala je prvu struju lokalnim električnim mrežama, a u lipnju je započela opskrba toplinom.
Glavni element plutajuće nuklearne elektrane je plutajući agregat-ne-samohodno plovilo posebnog dizajna istisnine veće od 21,5 hiljada tona. Pogonski agregat opremljen je s dvije reaktorske jedinice KLT-40S i dvije parne turbine. "Akademik Lomonosov" može proizvoditi električnu energiju i paru za grijanje, kao i desalinizaciju morske vode.
Pogonska jedinica radi zajedno sa posebnim kopnenim objektima. Od leda je zaštićen posebnim gatom. Na kopnu se nalazi i infrastruktura za prijenos električne energije i pare do lokalnih distributivnih mreža.
Maksimalni kapacitet električne energije najnovije plutajuće nuklearne elektrane je 70 MW. Maksimalna toplinska snaga je 145 Gcal / h. Tvrdi se da su takve karakteristike dovoljne da osiguraju naselje na 100 hiljada stanovnika. Zanimljivo je da je čitavo stanovništvo Čukotskog autonomnog okruga upola manje, a postoje i ozbiljne rezerve u pogledu kapaciteta.
"Akademik Lomonosov" moći će raditi do 35-40 godina. Godišnje održavanje i popravke mogu se obavljati u hodu. Nakon 10-12 godina rada potrebni su prosječni tvornički popravci, nakon čega se agregat može vratiti na vez i nastaviti proizvoditi energiju.
Rosatom već predlaže novi projekt FNPP -a s poboljšanim karakteristikama. Zamjenom dva bloka KLT-40S proizvodima RITM-200 moguće je generaciju dovesti do 100 MW i poboljšati ostale parametre.
Do sada je izgrađena samo jedna plutajuća elektrana duž pr 20870, koja sada daje energiju udaljenoj regiji. U isto vrijeme, nekoliko stranih zemalja već se zainteresiralo za ruske plutajuće nuklearne elektrane, a stvarne narudžbe mogle bi se pojaviti u bliskoj budućnosti. Rusija je prilično aktivna u "trgovanju" stacionarnim kopnenim nuklearnim elektranama, a sada se izvoz može proširiti na račun plutajućih stanica.
Džepna jedinica za napajanje
Izuzetni rezultati postignuti su i na području ultrakompaktnih elektrana. Tako je Nacionalni istraživačko tehnološki univerzitet "MISiS" posljednjih nekoliko godina radio na "nuklearnoj bateriji" - tzv. izvor beta-voltaične struje na bazi nikla-63. Prvi prototip takvog uređaja predstavljen je 2016. godine, a dodatno je unaprijeđen.
Principi beta -naponskog sistema su prilično jednostavni. Baterija sadrži radioaktivni element koji se raspada i stvara β-čestice. Potonji padaju na poluvodički pretvarač, što dovodi do stvaranja električne struje. Korištenjem različitih cijepljivih materijala, poluvodičkih konfiguracija itd. Mogu se stvoriti baterije različitih karakteristika.
"Nuklearne baterije" iz MISIS -a imaju zanimljiv dizajn. Ovaj element sadrži 200 slojeva nikla-63 debljine 2 mikrona, odvojenih dijamantskim pretvaračima od 10 mikrona. Ovi posljednji imaju mikrokanalnu trodimenzionalnu strukturu, što omogućava gotovo potpunu apsorpciju formiranih β-čestica.
Gotova baterija ima minimalne dimenzije - debljina nije veća od 3-4 mm, uzimajući u obzir kućište. Težina - 0,25 g. U isto vrijeme performanse su jednako male. Električna snaga iznosi samo 1 μW. Međutim, novi proizvod iz MISIS -a povoljno se uspoređuje s drugim razvojima s povećanom efikasnošću i nižim troškovima. Osim toga, sposoban je isporučivati struju desetljećima.
Trenutno domaća "nuklearna baterija" beta-naponskog tipa postaje tema objavljivanja u naučnim časopisima i u toku su događaji za međunarodno patentiranje. U budućnosti je moguće takve uređaje uvesti u praksu. Glavno područje primjene bit će razna istraživanja i posebni uređaji s niskom potrošnjom energije i visokim zahtjevima za vrijeme trajanja rada. Na primjer, to može biti oprema za istraživanje mora ili svemira.
Ranije su pokušali uvesti izvore nuklearne energije u medicinu, ali su ih morali napustiti zbog negativnih nuspojava. Nova verzija baterije ne ugrožava zdravlje ljudi, zahvaljujući čemu se može koristiti u neuro- i srčanim pejsmejkerima, raznim implantatima itd.
Mobilni uređaj male veličine
U prošlosti su u našoj zemlji nastajale nuklearne elektrane malih dimenzija na samohodnim ili vučenim šasijama. Tada niti jedan projekt ove vrste nije dostigao masovnu proizvodnju i upotrebu. Prije nekoliko godina postalo je poznato o ponovnom pokretanju ovog smjera.
U rujnu 2017. godine u domaćim medijima pojavila se informacija o početku radova na dvije nove nuklearne elektrane male veličine (MAEU). Razvoj se provodi na zahtjev Ministarstva obrane i predviđa stvaranje energetskih jedinica snage 100 kW i 1 MW. Trebali bi biti izgrađeni na vučenoj šasiji koja pruža mogućnost brzog prebacivanja i postavljanja na novu lokaciju.
Tvrdilo se da će za razvoj dva MAEU -a biti potrebno cca. 6 godina. Svrha takvih proizvoda nije otkrivena, ali postojale su procjene njihove moguće upotrebe za napajanje udaljenih vojnih ili civilnih objekata. Osim toga, dani su prijedlozi o mogućoj upotrebi MAEU -a kao dijela obećavajućih sistema naoružanja s velikom potrošnjom energije. Početkom 2018. najavljeni su fundamentalno novi uzorci - a mobilne elektrane mogle bi ih nadopuniti.
Skoro tri godine su prošle od prvih izvještaja o razvoju IEAU -a za Ministarstvo obrane, a još se nisu pojavili novi detalji. Možda će se sljedeće vijesti pojaviti kasnije, bliže navedenom datumu završetka. Međutim, ne može se isključiti drugi scenarij - projekt je mogao biti prekinut, pa se ne mogu očekivati nikakve vijesti.
U svim oblastima
Unatoč svim poteškoćama i dvosmislenoj reputaciji, nuklearna energija je od velikog interesa za vojne i civilne strukture. Male i mobilne elektrane s različitim mogućnostima postaju jedno od najvažnijih i obećavajućih područja.
Ruska nuklearna industrija aktivno je uključena u ovo područje, a redovito se primaju vijesti o novim uspjesima, obećavajućem razvoju i gotovim uzorcima. To nam omogućava da stvaramo optimistične prognoze za budućnost i čekamo sljedeća postignuća - naučna, tehnička, praktična i komercijalna.
