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 raznim područjima. Posljednjih godina u našoj zemlji razvijeno je nekoliko sličnih projekata, a najpoznatiji je već stavljen u funkciju.
Plutajuća elektrana
Dana 22. svibnja 2020. u promet je puštena prva domaća plutajuća nuklearna termoelektrana (FNPP) "Akademik Lomonosov", pr. 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 tisuća tona. Pogonska jedinica opremljena je s dvije reaktorske jedinice KLT-40S i dvije jedinice parne turbine. "Akademik Lomonosov" može proizvoditi električnu energiju i paru za grijanje, kao i provoditi desalinizaciju morske vode.
Pogonski agregat radi zajedno s posebnim kopnenim objektima. Od leda zaštićen je posebnim gatom. Na kopnu se nalazi i infrastruktura za prijenos električne energije i pare do lokalnih distribucijskih mreža.
Maksimalni energetski kapacitet najnovije plutajuće nuklearne elektrane u pogledu električne energije iznosi 70 MW. Maksimalna toplinska snaga je 145 Gcal / h. Tvrdi se da su takve karakteristike dovoljne da osiguraju naselje na 100 tisuća stanovnika. Zanimljivo je da je čitavo stanovništvo Čukotskog autonomnog okruga upola manje, a postoji i ozbiljna rezerva u smislu kapaciteta.
"Akademik Lomonosov" moći će raditi do 35-40 godina. Godišnje održavanje i popravci mogu se obavljati u hodu. Nakon 10-12 godina rada potrebni su prosječni popravci u tvornici, nakon čega se agregat može vratiti na vez i nastaviti proizvoditi energiju.
Rosatom već predlaže novi projekt FNPP -a s poboljšanim karakteristikama. Zamjenom dviju jedinica 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. Istodobno, 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 nuklearnim elektranama na kopnu, 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 Nacionalno istraživačko tehnološko sveučilište "MISiS" posljednjih nekoliko godina radilo na "nuklearnoj bateriji" - tzv. izvor beta-naponske struje na bazi nikla-63. Prvi prototip takvog uređaja predstavljen je 2016. godine, a dodatno je unaprijeđen.
Principi beta -naponskog sustava prilično su jednostavni. Baterija sadrži radioaktivni element koji se raspada i tvori β-čestice. Potonji padaju na poluvodički pretvarač, što dovodi do stvaranja električne struje. Korištenjem različitih cijepljivih materijala, konfiguracija poluvodiča itd. Mogu se stvoriti baterije različitih karakteristika.
"Nuklearne baterije" tvrtke MISIS imaju zanimljiv dizajn. Ovaj element sadrži 200 slojeva nikla-63 debljine 2 mikrona, odvojenih dijamantnim pretvaračima od 10 mikrona. Potonji imaju mikrokanalnu trodimenzionalnu strukturu, što omogućuje gotovo potpunu apsorpciju nastalih β-čestica.
Gotova baterija ima minimalne dimenzije - debljina nije veća od 3-4 mm, uzimajući u obzir kućište. Težina - 0,25 g. Istodobno, performanse su jednako male. Električna snaga iznosi samo 1 μW. Međutim, novi proizvod MISIS -a povoljno se uspoređuje s drugim razvojima s povećanom učinkovitošću i nižim troškovima. Osim toga, sposoban je isporučivati struju mnogo desetljeća.
Trenutno domaća "nuklearna baterija" beta-naponskog tipa postaje tema objavljivanja u znanstvenim časopisima i u tijeku 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, no morali su ih napustiti zbog negativnih nuspojava. Nova verzija baterije ne ugrožava zdravlje ljudi, zahvaljujući čemu se može koristiti u neuro- i srčanim stimulatorima srca, raznim implantatima itd.
Mobilni uređaj male veličine
U prošlosti su u našoj zemlji nastajale male nuklearne elektrane na samohodnim ili vučenim šasijama. Tada niti jedan projekt ove vrste nije dosegao 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 prijenosa i razmještanja na novo mjesto.
Tvrdilo se da će razvoj dvaju MAEU -a trajati cca. 6 godina. Svrha takvih proizvoda nije otkrivena, ali postojale su procjene njihove moguće uporabe za napajanje udaljenih vojnih ili civilnih objekata. Osim toga, dani su prijedlozi o mogućoj uporabi MAEU -a kao dijela obećavajućih oružanih sustava s velikom potrošnjom energije. Početkom 2018. najavljeni su bitno novi uzorci - a mobilne elektrane mogle bi ih nadopuniti.
Gotovo su tri godine prošle od prvih izvješća o razvoju IEAU -a za Ministarstvo obrane, a novi detalji još se nisu pojavili. 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 stoga ne mogu očekivati nikakve vijesti.
U svim područjima
Unatoč svim poteškoćama i dvosmislenom ugledu, nuklearna energija od velikog je 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 omogućuje da optimiziramo prognoze za budućnost i čekamo sljedeća postignuća - znanstvena, tehnička, praktična i komercijalna.
