Что такое ториевый двигатель
Нет урана — берите торий
У начале этой недели популярное гонконгское издание South China Morning Post (SCMP) официально анонсировало событие, которого давно ждали специалисты в области атомной энергетики. Запущенная еще в 2011 году в КНР госпрограмма по разработке и экспериментальному тестированию подпитываемых торием жидкосолевых ядерных реакторов (ЖСР) наконец достигла важной промежуточной цели.
Разрабатываемый в течение последнего десятилетия в Китае реактор-прототип, Thorium Molten Salt Reactor (TMSR) в Вувэе (северо-западная провинция Ганьсу) с заявленной мощностью 2 МВт практически готов к тестовому запуску.
Разрабатываемый в течение последнего десятилетия в КНР реактор-прототип, Thorium Molten Salt Reactor в Вувэе с заявленной мощностью 2 МВт практически готов к тестовому запуску
В довольно-таки скупом техническом описании достижений китайских ученых и технологов в SCMP в том числе отмечается, что «команды исследователей со всей страны были мобилизованы для решения многочисленных технических проблем, которые сорвали предыдущие попытки [запуска реактора], к числу которых прежде всего относилась разработка эффективного сплава, способного выдерживать излучение ториевой соли при температуре почти 1000 градусов Цельсия… И хотя в прошлом году проект отставал от запланированного графика, что, отчасти, объяснялось влиянием пандемии, строительные работы на TMSR должны завершиться в следующем месяце, а тестовый запуск оборудования может начаться уже в сентябре».
В материале гонконгского СМИ также содержится немало ссылок на статью специалистов Шанхайского института прикладной физики (Shanghai Institute of Applied Physics), опубликованную на прошлой неделе в китайском издании научного журнала Nuclear Techniques.
Профессор Янь Жуй и его коллеги в этой статье, в частности, констатировали, что «малогабаритные реакторы имеют значительные преимущества с точки зрения эффективности, гибкости и экономичности. Они могут сыграть ключевую роль в будущем переходе к экологически чистой энергии. Ожидается, что уже в ближайшие несколько лет такие реакторы получат широкое распространение». Китайские ученые также добавляют, что «преимущества реактора на расплавах солей заключаются в его многоцелевом назначении, небольших размерах и высокой гибкости. Его так же легко спроектировать, как и малогабаритный ядерный реактор».
Коммерческий реактор, разработанный этой командой, согласно комментариям в SCMP, «может генерировать до 100 МВт, это меньше, чем урановый реактор, но все же достаточно для обеспечения энергией современного жилого района, где проживает 100 тысяч человек». Разработчики предполагают, что строительство первого коммерческого реактора будет завершено к 2030 году.
Новая плеяда жидкосолевых реакторов, построенных на малонаселенном западе страны, в перспективе сможет «обеспечивать чистую, стабильную подачу электроэнергии на густонаселенный восток в сочетании с ветряными и солнечными электростанциями»
И, как подчеркивают авторы публикации в SCMP, еще одна весьма привлекательная составляющая новой энергетической программы для Китая заключается в том, что он обладает одними из крупнейших в мире запасов тория: по расчетам местных аналитиков, их может хватить для удовлетворения энергетических потребностей страны «как минимум на 20 тысяч лет». Тем временем оценочные запасы урана в Китае одни из самых низких среди всех стран, обладающих ядерным потенциалом, и хотя в ближайшие несколько лет должно начаться строительство «семи или восьми новых атомных станций», в Пекине растет обеспокоенность тем, что их нехватка может в дальнейшем оказать серьезное негативное воздействие на «общую энергетическую безопасность страны».
Согласно официальному плану китайского руководства, новая плеяда жидкосолевых реакторов, построенных на малонаселенном западе страны, в перспективе сможет «обеспечивать чистую, стабильную подачу электроэнергии на густонаселенный восток в сочетании с ветряными и солнечными электростанциями».
Торий — серебристо-белый блестящий радиоактивный металл. Ученым удалось экспериментально получить более 30 различных изотопов тория, но практически весь природный торий состоит только из одного стабильного изотопа — тория-232.
Торий более распространен в земной коре, чем уран, с концентрацией 0,0006% против 0,00018% у урана (иными словами, запасов тория больше, чем урана примерно в три раза). Это соотношение очень часто упоминается в различных публикациях как важный аргумент в пользу тория, однако торий, который добывается в основном из монацитовых песков/концентратов (минералов, относящихся к классу фосфатов лантаноидов) в качестве побочного продукта при добыче редкоземельных металлов, не образует богатых месторождений, и в целом технология его извлечения из руд заметно сложнее, чем давно отработанные схемы по урану.
И в целом запасы экономически извлекаемого тория и урана, по текущим оценкам, практически одинаковы. Кроме того, значительная часть урана содержится в растворенном виде в морской воде, тогда как тория там в 86 тыс. раз меньше (в Мировом океане содержится 1,4 × 10 21 кг воды, из которой потенциально можно получить 56 тыс. тонн тория и 4,62 млрд тонн урана). И хотя добыча урана из морской воды пока не может конкурировать с традиционной добычей (последняя пока дешевле примерно в четыре раза), она может стать экономически выгодной уже в относительно скором будущем.
Наконец, как считают многие эксперты, самая большая проблема с торием, по сути, заключается в том, что у человечества просто нет реального опыта его практического использования, а с учетом того, что мировая атомная промышленность весьма консервативна, «очень трудно заставить людей отказаться от привычного, когда на кону стоят большие деньги» (здесь мы цитируем один из типичных комментариев на авторитетном интернет-сайте Whatisnuclear.com). В частности, эксперты отмечают наличие действующих крупных промышленных и инженерно-технических проектов и контрактов на строительство и эксплуатацию различных видов традиционных ядерных реакторов (таких как ЛВР, ВТГР и РБМК), констатируют значительное технологическое отставание в области создания жидкосолевых реакторов-бридеров и их последующей эффективной и безопасной эксплуатации, а также общее отсутствие действенных стимулов для осуществления полномасштабных промышленных инвестиций в подобные «альтернативные» атомные проекты.
Более чистый актинид
Сам по себе торий не является ядерным топливом «в чистом виде», потому что он недостаточно радиоактивен (не содержит достаточно делящегося материала для начала ядерной цепной реакции). Чтобы запустить необходимые ядерные реакции, его нужно смешивать с ураном, плутонием или другими радиоактивными материалами.
И реакторы, использующие торий (как те немногие, что уже протестированы на практике, так и существующие лишь в виде проектов), работают по так называемому торий-урановому (Th-U) топливному циклу: торий должен быть сначала подвергнут бомбардировке нейтронами для получения высокорадиоактивного изотопа урана-233 (при захвате теплового нейтрона торий-232 в итоге превращается в уран-233), поэтому на самом деле «ториевые реакторы» — это реакторы на основе U-233, расщепляющегося искусственного изотопа урана, который и становится основным ядерным топливом. Сама же эта технологическая схема схожа с процессами, происходящими в урановых реакторах-бридерах (размножителях), где изотоп урана U-238 поглощает нейтроны, образуя расщепляющийся изотоп плутоний-239.
Базовая технология работы жидкосолевых реакторов с использованием тория (или ряда других актинидов), по крайней мере в теории, считается значительно более «чистой» по сравнению с традиционными атомными реакторами
Экспериментальный жидкосолевой реактор MSRE (Molten-Salt Reactor Experiment), запущенный в американской Ок-Риджской национальной лаборатории (ORNL, Ноксвилл, штат Теннесси) в 1965 году (подробнее об этом важнейшем эксперименте см. ниже) впервые в мире использовал в качестве топлива торий, обогащенный до урана-233.
И именно это специфическое направление — разработка и опытная эксплуатация жидкосолевых реакторов, в которых качестве солей могли бы использоваться главным образом различные фториды актинидов, а главным актинидом-кандидатом, соответственно, является торий, — уже довольно давно рассматривается как одно из наиболее перспективных для атомной энергетики будущего. В частности, исследователи ORNL еще в конце 1950-х пришли к выводу, что графитовые тепловые реакторы, работающие на ториево-урановом топливном цикле, могут стать наиболее эффективными расплавленно-солевыми системами с экономической точки зрения.
Кроме того, базовая технология работы жидкосолевых реакторов с использованием тория (или ряда других актинидов), по крайней мере в теории, считается значительно более «чистой» по сравнению с традиционными атомными реакторами.
Это связано в том числе с тем, что вместо твердых топливных стержней (ТВЭЛов), используемых на традиционных АЭС, торий предварительно растворяется в расплавленной соли, и этот расплав затем протекает через реактор при высокой температуре, при этом давление остается низким. Причем жидкая соль выступает и в качестве теплоносителя, что дополнительно избавляет от необходимости наличия систем водяного охлаждения под большим давлением, а в случае возможной аварии и выброса топлива в атмосферу она быстро охлаждается и затвердевает. Соответственно, по сравнению с «обычным» ядерным реактором, который может быстро покрыть радиоактивным материалом огромные территории, эксплуатация ЖСР потенциально представляет куда меньшую опасность.
Ториевые циклы также позволяют использовать исключительно тепловые реакторы-размножители (в отличие от реакторов на быстрых нейтронах). Это означает, что если топливо перерабатывается, то реакторы могут дозаправляться исходным материалом без нового извлечения из земных недр U-235 (в традиционных реакторах необходимо извлекать отработанное топливо и отправлять его на дорогостоящую переработку чтобы отделить наработанное топливо от осколков деления), что, опять-таки в теории, обещает значительную экономию ресурсов ядерного топлива на нашей планете — по оценкам, примерно на два порядка по сравнению с текущей динамикой добычи.
Наконец, тот же топливный цикл Th-U не использует уран-238 и поэтому не производит трансурановые (более крупные, чем уран) атомы, такие как плутоний, америций, кюрий и др., которые представляют собой основную опасность при долговременном хранении ядерных отходов.
Торий более распространен в земной коре, чем уран, с концентрацией 0,0006% против 0,00018% у урана (иными словами, запасов тория больше, чем урана примерно в три раза)
Разумеется, у альтернативной ториевой технологии существует и немало теоретических и практических проблем, многие из которых вплоть до настоящего времени считаются «не до конца разрешимыми». В частности, облученный торий более радиоактивен по сравнению с традиционными материалами в краткосрочной перспективе. В цикле Th-U неизменно производится некоторое количество урана-232, который, в свою очередь, распадается на таллий-208, обладающий энергией гамма-излучения 2,6 МэВ. Вызывает беспокойство у специалистов и образующийся заодно висмут-212. Это гамма-излучение довольно трудно экранировать, что, по идее, предполагает задействование более дорогостоящих технологий обработки отработанного топлива и (или) его переработки.
Можно также упомянуть и ряд других недостатках (в данном случае речь идет о наиболее перспективной технологии ЖСР с использованием тория), среди которых наиболее часто упоминаются более высокая коррозия от солевых расплавов, более низкий коэффициент воспроизводства по сравнению с жидкометаллическими реакторами с натриевыми теплоносителями, нехватка эффективных конструкционных материалов.
Ториевая энергетика — новый вызов России?
Стремясь снизить свою зависимость от стран-экспортеров энергоресурсов, правительства в странах всего мира продолжают думать над тем, как обеспечивать энергетические нужды.
Возобновляемые источники энергии требуют больших площадей для генерации. Атомная энергетика оставляет после себя массу дорогих в утилизации отходов.
Недавно ученые обратили внимание на торий — еще один радиоактивный элемент системы Менделеева. Он встречается по всему миру, и, как утверждают специалисты, его расщепление не оставляет отходов, которые надо хранить веками.
Норвежская частная компания при поддержке британского правительства проводит исследования на экспериментальном ядерном реакторе. Представители компании говорят, что эксперименты идут хорошо. Похожие работы ведутся в Индии, Китае, Японии.
Говорит представитель компании Thor Energy Ойстен Аспхьелл: «Тория в мире очень много, распространен он широко по всему земному шару. В реакторах он обладает физическими и химическими свойствами, которых нет у урана. В результате использования нет отходов, которые нужно долго хранить».
Есть выгодные отличия с точки зрения безопасности: когда цунами ударила по АЭС на «Фукусиме» в Японии, реакция в урановом реакторе вышла из-под контроля, специалисты из Норвегии говорят, что с торием такого бы не случилось.
Помимо избавления от зависимости от углеводородного топлива, применение ториевых реакторов позволяет радикально снизить выбросы парниковых газов в атмосферу, а также уменьшить стоимость электроэнергии.
Серьезным сдерживающим фактором, препятствовавшим широкому распространению атомной энергетики, являлся риск аварии на АЭС с урановым реактором. Новые безопасные ториевые реакторы лишены этого недостатка.
В 2011 году правительство Великобритании обнародовало список из восьми мест в Англии и Уэльсе, где к 2025 году будут построены АЭС нового поколения, пока еще с урановым реактором. Новые АЭС будут построены с учетом причин аварии на японской АЭС «Фукусима-1». Реакторы нового поколения практически безопасны, и, в отличие от многих других видов получения энергии, они оказывают наименьшее воздействие на экологию. Четыре из восьми станций будут построены компанией Centrica совместно с крупнейшей энергетической компанией Франции EDF.
«Сегодня мы (Великобритания) импортируем около половины необходимого стране газа, а к 2020 году эта пропорция увеличится до 75%», — предупреждает генеральный директор компании Centrica Сэм Лэйдлоу. Такой сценарий развития событий ослабляет безопасность Великобритании, ставя ее в энергетическую зависимость от стран-экспортеров топлива, считает Лэйдлоу.
В 2013 году британское правительство выдало официальное разрешение на строительство первой атомной электростанции в стране за последние 30 лет. Это — коммерческий проект, осуществляемый частными компаниями. Станция «Хинкли-Пойнт-С» будет расположена на месте уже существующей АЭС в графстве Сомерсет на юго-западе Англии. Ее будет сооружать консорциум во главе с французской компаний EDF, в который войдут также в качестве инвесторов китайские государственные компании.
В заявлении британского кабинета говорится, что ввод в строй этой электростанции позволит сократить выбросы парниковых газов в атмосферу, а также снизить стоимость электроэнергии в будущем. Правящая коалиция много говорит о необходимости перевода британской энергетики на альтернативные источники, не основанные на ископаемом топливе.
Строительство АЭС обойдется в 16 млрд. фунтов (около 26 млрд. долларов).
На новой электростанции будет два реактора, срок эксплуатации которых составит около 60 лет. АЭС, строительство которой должно быть закончено через 10 лет, по предварительным данным, будет обеспечивать около 7% электроэнергии Британии. В ходе строительства новой АЭС будет создано около 25 тысяч рабочих мест, а на самой электростанции в течение 60 лет будет работать 900 человек.
Полному отказу от углеводородного топлива также будут способствовать новейшие разработки в области аккумуляторов. В западных странах ведутся разработки электрических авиационных двигателей. Так, например, компания Rolls-Royce на проходившем в этом году Парижском авиасалоне представила концепт электрического авиационного двигателя.
По данным Американского Института Нефти, в США 43% нефтепродуктов используется в качестве топлива для автомобилей, 9% — в качестве авиатоплива, 11% — как дизельное топливо, 16% — идет на изготовление асфальта, пластика, масел и т. п., 4% — используется для отопления домов, 5% — в качестве корабельного топлива, 12% — для иных нужд.
Как видно, более половины всех нефтепродуктов используется в качестве топлива.
В случае широкого распространения атомных электростанций с ториевым реактором произойдет огромное падение спроса на углеводороды. Причем в этой ситуации окажется не только Россия, но и другие страны-экспортеры углеводородов (Саудовская Аравия, Венесуэла, Катар, Объединённые Арабские Эмираты и пр.). Это, в свою очередь, приведет к гигантскому переизбытку предложения углеводородов над спросом. Слабоиндустриальные страны не смогут удовлетворить такое предложение, что приведет к чудовищному падению цен на нефть и газ.
Вывод: Россия должна в срочном порядке изменить структуру экономики, чтобы слезть с «нефтяной иглы», иначе это приведет к краху российской экономики.
- В новости упоминаются
В случае широкого распространения атомных электростанций с ториевым реактором произойдет огромное падение спроса на углеводороды. Причем в этой ситуации окажется не только Россия, но и другие страны-экспортеры углеводородов (Саудовская Аравия, Венесуэла, Катар, Объединённые Арабские Эмираты и пр.). Это, в свою очередь, приведет к гигантскому переизбытку предложения углеводородов над спросом. Слабоиндустриальные страны не смогут удовлетворить такое предложение, что приведет к чудовищному падению цен на нефть и газ.
бУ-ХА-ХА-ХА! Интересный, однако вывод. Так и напрашивается фраза: размечтались глупые!
По данным Американского Института Нефти, в США 43% нефтепродуктов используется в качестве топлива для автомобилей
Это тоже будет заменяться ториевыми реакторами?! Интересно взглянуть как это у вас (Англии) получится!
Вывод: Россия должна в срочном порядке изменить структуру экономики, чтобы слезть с «нефтяной иглы», иначе это приведет к краху российской экономики.
Это мы и без вас (Англии) прекрасно знаем, и стремимся к этому. Тоже мне, открыли Америку!
Вывод: Англию сильно задевает что Россия является одним из крупнейших экспортёров углеводородного топлива. В связи с чем, озаботилась бедовыми идеями пропаганды отказа от Российского углеводородного топлива.
Недавно ученые обратили внимание на торий
бугагашечки, журналажники как обычно не в теме:
http://www.arhimed007.narod.ru/g_toriy-2.htm
«Ториевой энергетикой наши ученые заинтересовались еще в далеких 40-х годах. 27 сентября 1947 года на стол Иосифу Сталину положили письмо с проектом Постановления СМ СССР по добыче ториевых руд и производству концентратов тория и металлического тория. В апреле 1948 года Берия направил Сталину письмо с проектом постановления СМ СССР «Об организации добычи тория в Алданском районе Якутской АССР». В письме, в частности, отмечалось, что в Алданском районе были открыты россыпи монацитовых песков с содержанием тория более 1000 тонн. Предполагалось начать его добычу с 1949 года. «
«А с торием у нас в России полный порядок. В 20 км от Сибирского химического комбината (СХК) в Томске-7 находится гигантское ториевое месторождение. Рядом расположена железная дорога, развита промышленная структура СХК. Российский торий будет предельно дешевым. Гигантские месторождения тория есть и в районе Новокузнецка. Если учесть, что к ним практически никто не прикасался, то сегодня мы имеем очень дешевые месторождения. «
Россия теряет патент на ториевую энергетику в этом году и
«- Ториевый цикл произведет революцию в атомной энергетике и позволит делать АЭС совершенно безопасными, — уверен физик Максимов.
Что еще важно? Россия вообще может потерять статус ядерной державы, если мы не начнем действовать. Изобретенная Евгением Адамовым (атомным министром с сильно подмоченной репутацией) и утвержденная правительством «Стратегия развития атомной энергетики России до 2013 года» ориентировала страну на развитие так называемых быстрых реакторов, которые нарабатывают плутоний. Вопросы же ториевой энергетики в документе были указаны как второстепенные, разработкой которых Минатом (Росатом) намеревался заняться лишь после 2013 года. Примечательно, что именно к этому сроку Россия обязана отдать весь свой оружейный уран в США. Что еще любопытно?
Исходный базовый патент Льва Максимова на приоритетные права России в ториевой энергетике теряет юридическую силу именно в 2013 году.
«
http://www.arhimed007.narod.ru/g_toriy.htm
В итоге у англичан готовый проект а унас нет
В 2013 году британское правительство выдало официальное разрешение на строительство первой атомной электростанции в стране за последние 30 лет. Это — коммерческий проект, осуществляемый частными компаниями. Станция «Хинкли-Пойнт-С» будет расположена на месте уже существующей АЭС в графстве Сомерсет на юго-западе Англии. Ее будет сооружать консорциум во главе с французской компаний EDF, в который войдут также в качестве инвесторов китайские государственные компании
STARTUP NEWS
Поиск по этому блогу
- Получить ссылку
- Электронная почта
- Другие приложения
«Вечный» двигатель уже существует!
- Получить ссылку
- Электронная почта
- Другие приложения
Автомобиль, который может ездить целый век без заправки — реальность!
Американская научно-исследовательская компания Laser Power Systems уже несколько лет работает над созданием нового турбогенератора, который приводится в движение так называемым «ториевым лазером». Проще говоря, это концепт автомобиля Thorium с двигателем, работающим на ядерной энергии от радиоактивного элемента торий.
По словам ученых, такое средство передвижения может ездить абсолютно без заправки дольше, чем любой человек на планете может прожить. Восьми граммов тория хватит на 480 тысяч километров хода автомобиля, и одной фабричной зарядки хватит на весь срок службы.
Торий — один из самых плотных элементов на планете, который дает энергии в 20 млн раз больше, чем уголь. Ученые использовали радиоактивный элемент в разработке лазера, который тратит свою энергию не на направленный луч света а на нагрев воды, приводя в движение энергетическую турбину.
Мощность такого двигателя может составит 250 кВт (335 л.с.), а вес — примерно 230 кг, что вполне приемлемо для установки на современные легковые автомобили.
Идея использования в транспортных средствах двигателей на ядерной энергии пришла еще из научной фантастики 50-летней давности. В середине прошлого века торий рассматривался как альтернатива плутонию и урану. Помните автомобиль DeLorean профессора Эммета Брауна из кинофильма «Назад в будущее», работающий на плутонии?
Запасы тория в земной коре превышают запасы урана в три раза. Этот элемент содержится в десятках минералов, месторождения которых обнаружены в Индии, Австралии, Норвегии, США, Бразилии, Пакистане и других странах.
Компания Laser Power Systems не первая предложила использовать торий в качестве топлива. В 2009 году Cadillac представил автомобиль World Thorium Fuel Concept. Однако это был лишь макет с футуристичным дизайном. И разработкой Cadillac был ядерный реактор, а не лазер — впрочем, его не стали воплощать в реальность.
Инженеры Laser Power Systems ушли дальше и сделали образец такого двигателя на базе турбины Теслы. Однако доктор Чарльз Стивенс, генеральный директор компании, говорит, что в ближайшее время (что, по всей видимости, означает в ближайший век) Thorium-мобиль не появится на рынке. Это, по словам ученого, связано с тем, что автопроизводители не хотят сегодня покупать новые технологии и сосредоточены на классических двигателях. Поэтому компания заявляет о том, что намерена продвигать свою разработку в других сферах: турбины размером с кондиционер могут обеспечить недорогой энергией жилые дома, рестораны, отели, офисные здания и даже небольшие города в районах мира, лишенных электричества.
Стивенс понимает, что люди могут опасаться радиоактивного элемента, однако утверждает, что беспокойство напрасно: «Излучение в лазерах, которые мы разрабатываем, может быть ограждено одним листом алюминиевой фольги. Вы получите больше излучения, делая рентген на приеме у стоматолога».
В общем, автомобилей со столетним двигателем и дизайном DeLorrean нам пока не видать.
Если Вам понравилась заметка, нажмите на кнопочку «Нравится»!
Что такое ториевый двигатель
Астронавт придумал, как добраться до Марса за 39 дней
На конференции NewSpace 2010 бывший астронавт Франклин Чанг-Диас объявил о том, что он уже договорился с НАСА об испытании в 2014 году своего прототипа магнитоплазменного реактивного двигателя VF-200 на МКС. Если придуманная им концепция окажется успешной, это позволит сократить время перелета на Марс до 39 дней.
Пилотируемой миссии к Марсу предстоит решить огромное количество проблем. Одна из самых сложных — длительное время путешествия. За год полета к Красной планете и еще один — обратно космонавт рискует получить необратимые изменения организма. Космическое излучение, дистрофия мышц, психологические проблемы — все это является реальной угрозой человеческой жизни, миссии и самой идее межпланетных перелетов. Пока биологи бьются над проблемой на своем поле боя, инженеры предлагают очевидный выход – создать быстрый корабль, который доставит людей с Земли на Марс и обратно в кратчайшие сроки. В настоящее время самая быстрая траектория предполагает перелет к Марсу за шесть месяцев. Бывший астронавт Франклин Чанг-Диас планирует сократить это время до фантастических 39 дней.
Его концепция предусматривает использование магнитоплазменного реактивного двигателя с переменным импульсом (VASIMR) и ядерного бортового реактора мощностью 200 мегаватт.
VASIMR использует пару радиоантенн для ионизации и разогрева газов (например, аргона) и ускорения реактивной струи с помощью силовых линий магнитного поля. В отличие от обычных химических ракетных двигателей VASIMR развивает меньшую тягу. Однако по сравнению с распространенным ионными ракетными двигателями он должен обладать довольно большим удельным импульсом — до 30000 секунд — и скоростью истечения реактивной струи до 300 км/с. Двигатель также способен регулировать тягу, он сравнительно конструктивно прост и компактен и использует очень высокие уровни энергии, измеряемые мегаваттами. Благодаря этому VASIMR может обеспечить в десятки раз большую тягу, при условии наличия подходящего источника электроэнергии. VASIMR также может непрерывно работать в течение нескольких дней или недель и потребляет мало топлива, что позволяет разогнать корабль до больших скоростей, а потом так же затормозить его. Это сокращает продолжительность миссии на Марс почти в пять раз.
Однако у концепции есть и серьезные недостатки. Прежде всего, это не очень большая полезная нагрузка, поскольку малый импульс двигателя медленно разгоняет массивный корабль. Чем тяжелее корабль – тем дольше миссия. Эта проблема частично снимается тем, что полет продлится не очень долго, и космонавтам не потребуется много воздуха, воды и пищи. Также можно снять вопрос массы, заранее разместив на орбите Марса беспилотные грузовые корабли, оборудованные стыковочными узлами, которые смогут обеспечить экипаж всем необходимым для выполнения миссии.
Но самый главный вопрос — это источник энергии. Для быстрого перемещения по солнечной системе Чанг-Диасу потребуется генератор мощностью не менее 200 Мвт. Для сравнения: каждый из 4-х энергоблоков Ленинградской АЭС имеет мощность 1000 МВт. Естественно, на солнечные батареи рассчитывать не приходится. Единственный вариант – ядерный реактор. Однако самый мощный космический ядерный реактор ТОПАЗ в СССР выдавал 10 киловатт и имел показатель удельной мощности (альфа) 100 килограммов на киловатт. В свое время НАСА для отмененной ныне программы Prometheus хотело получить показатель удельной мощности до 65 кг/кВт. И руководитель этой программы считает, что вряд ли при современных технологиях возможен космический реактор с показателями 20 кг/кВт. Однако VASIMR-у и кораблю марсианской миссии массой около 600 тонн нужна альфа 1 кг/кВт. Многие специалисты считают это фантастикой. Надо отметить, что у современных корабельных коммерческих реакторов этот показатель 54 кг/кВт. У атомных субмарин альфа лучше – около 45 кг/кВт. Но даже эти технически совершенные машины далеки от требуемого уровня технологии VASIMR. При мощности 200 Мвт космический реактор должен весить около 4 тонн, в то время как самые современные реакторы атомных субмарин схожей мощности весят около или более 10 тонн.
Тем не менее, Франклин Чанг-Диас не просто так взялся за испытания своего двигателя. Перспективы создания компактного реактора весьма хорошие. В 2003 году студенты Массачусетского технологического института предложили проект компактного солевого ядерного реактора на быстрых нейтронах с альфой менее 3 кг/кВт. Их проектный образец имеет мощность 4 Мвт, вес ядра — всего 185 кг, а размеры — 20X20X20 см.
Еще один интересный вариант — это представленный в начале этого года проект миниреактора компании Hyperion, масштабное производство которого начнется в 2013 году. Это компактный реактор размером 1,5х2,5 метра, мощностью 25Мвт и альфой 2 кг/кВт.
Также весьма перспективны для космоса ториевые реакторы Карло Руббиа. В них ядерная реакция запускается при помощи ускорителя частиц, что делает реактор компактным, абсолютно безопасным и не требующим тяжелого экранирования. Широкое внедрение этой технологии «запланировано» на 2025-2030 годы.
Таким образом Франклин Чанг-Диас не поторопился, а лишь предвидел развитие технологий в области создания компактных ядерных источников питания. Объединение VASIMR с малогабаритным мощным ядерным реактором подарит человечеству всю Солнечную систему и сделает путешествие к ближайшим планетам таким же «обыденным» занятием, как полеты на орбиту Земли сегодня.
8 грамм тория обеспечат энергией «ядерный» автомобиль на все время его жизни
Начиная с момента, когда в 1886 году появился первый автомобиль с двигателем внутреннего сгорания, автомобильная промышленность проделала длинный путь от больших двигателей, имеющих всего несколько лошадиных сил мощности, до высокоэффективных и более экологически чистых компактных двигателей современных автомобилей, мощность которых исчисляется сотнями лошадиных сил. Но проблемы, связанные с увеличением стоимости жидкого топлива и забота о сохранности окружающей среды вынуждают автомобилестроителей постоянно искать альтернативные варианты источников энергии, которые будут двигать транспортные средства будущего.
В последнее время мы все чаще и чаще можем встретить на дорогах гибридные и полностью электрические автомобили, за которыми, как считается, стоит будущее. Но пока такие автомобили обладают массой недостатков, среди которых малая дальность поездки и высокая стоимость самого автомобиля, что делает автомобили с бензиновыми двигателями более привлекательным выбором для большинства покупателей. Существуют еще и технологии применения водородных топливных элементов, которая, несмотря на огромные перспективы, из-за проблем с безопасностью пока так и остаются на экспериментальном уровне. К счастью, помимо вышеперечисленных, существуют и другие области энергетики, в которых инициативные исследователи ищут источники энергии для автомобилей будущего.
Идея использования ядерной энергии для движения транспортных средств далеко не нова. В распоряжении людей уже имеются атомные морские суда и подводные лодки, реакторы которых могут обходиться без перезарядки топливом в течение десятилетий. Но создание малогабаритного и полностью безопасного ядерного реактора, который можно устанавливать в автомобиле, является в настоящее время невозможным как с технической точки зрения, так и с точки зрения безопасности. Несколько иное направление использования ядерной энергии выбрала компания Laser Power Systems из Коннектикута, специалисты которой занимаются разработкой энергетической системы, которая будет преобразовывать тепло радиоактивного тория в электрическую энергию.
Выделяемое торием огромное количество тепла можно использовать разными способами. Его можно направить в термоэлектрический генератор, подобный генератору, установленному на марсоходе Curiosity, но инженеры компании Laser Power Systems поступили иначе. Тепловая энергия накачивает ториевый лазер, излучение которого заставляет испаряться воду. Нагретый до высокой температуры пар вращает турбину, вал которой связан с валом электрического генератора, имеющего мощность, достаточную для удовлетворения всех потребностей автомобиля.
Чарльз Стивенс (Charles Stevens), президент компании Laser Power Systems, сообщил, что энергии, заключенной всего в 8 граммах тория, вполне достаточно для обеспечения автомобиля на протяжении всего его жизненного цикла. Впервые опытный образец ториевого автомобиля Cadillac World Thorium Fuel Concept (WTF) был представлен в 2009 году, но, как говорится, «воз и ныне там», а связано это, в первую очередь с проблемами безопасности, которые возникнут вследствие наличия в автомобиле радиоактивного и токсичного химического элемента.
Для справки следует отметить, что в настоящее время торий, несмотря на его достаточно высокую энергетическую емкость, не рассматривается в качестве промышленного источника энергии. Причиной этому является достаточно малая распространенность этого химического элемента, основные месторождения которого располагаются с США, Австралии и Индии.
