Rozvoj jadrovej energie pokračuje a jednou z jej najzaujímavejších oblastí je vytváranie kompaktných a mobilných elektrární. Majú významné výhody oproti tradičným stacionárnym jadrovým elektrárňam a môžu byť použité v rôznych oblastiach. V posledných rokoch bolo u nás vyvinutých niekoľko podobných projektov a ten najznámejší bol už uvedený do prevádzky.
Plávajúca elektráreň
22. mája 2020 bola do komerčnej prevádzky uvedená prvá domáca plávajúca jadrová tepelná elektráreň (FNPP) „Akademik Lomonosov“, pr. 20870. Stanica je nasadená v prístave Pevek (Chukotka Autonomous Okrug). V decembri minulého roku dala prvý prúd do miestnych rozvodných sietí a v júni sa začali dodávky tepla.
Hlavným prvkom plávajúcej jadrovej elektrárne je plávajúca energetická jednotka-plavidlo bez vlastného pohonu špeciálnej konštrukcie s výtlakom viac ako 21,5 tisíc ton. Energetická jednotka je vybavená dvoma reaktorovými blokmi KLT-40S a dvoma blokmi parnej turbíny. "Akademik Lomonosov" môže vyrábať elektrickú energiu a paru na vykurovanie, ako aj vykonávať odsoľovanie morskej vody.
Energetická jednotka je prevádzkovaná spolu so špeciálnymi zariadeniami na pevnine. Z ľadu ho chráni špeciálne mólo. Na pevnine je aj infraštruktúra na prenos elektriny a pary do miestnych distribučných sietí.
Maximálny výkon najnovšej plávajúcej jadrovej elektrárne z hľadiska elektrickej energie je 70 MW. Maximálny tepelný výkon je 145 Gcal / h. Tvrdí sa, že tieto vlastnosti sú dostatočné na zabezpečenie osídlenia na 100 tisíc obyvateľov. Je zvláštne, že celá populácia autonómneho okruhu Chukotka je o polovicu menšia a existuje vážna rezerva z hľadiska kapacity.
"Akademik Lomonosov" bude môcť pracovať až 35-40 rokov. Ročnú údržbu a opravy je možné vykonávať za behu. Po 10 až 12 rokoch prevádzky sú v továrni potrebné stredné opravy, po ktorých sa pohonná jednotka môže vrátiť do kotviska a pokračovať v generovaní energie.
Rosatom už navrhuje nový projekt FNPP so zlepšenými vlastnosťami. Nahradením dvoch blokov KLT-40S výrobkami RITM-200 je možné priviesť výrobu na 100 MW a zlepšiť ďalšie parametre.
Na avenue 20870 bola doteraz postavená iba jedna plávajúca elektráreň, ktorá teraz dodáva energiu do odľahlého regiónu. Zároveň sa o ruské plávajúce jadrové elektrárne už začalo zaujímať niekoľko zahraničných krajín a v blízkej budúcnosti sa môžu objaviť skutočné objednávky. Rusko je dosť aktívne v „obchodovaní“so stacionárnymi pozemnými jadrovými elektrárňami a teraz sa vývoz môže rozšíriť na úkor plávajúcich staníc.
Vrecková pohonná jednotka
Pozoruhodné výsledky boli získané aj v oblasti ultrakompaktných elektrární. Národná výskumná technologická univerzita „MISiS“teda posledných niekoľko rokov pracovala na „jadrovej batérii“- tzv. zdroj beta-voltového prúdu na báze niklu-63. Prvý prototyp takéhoto zariadenia bol predstavený v roku 2016 a bol ďalej vylepšovaný.
Princípy betavoltaického systému sú celkom jednoduché. Batéria obsahuje rádioaktívny prvok, ktorý sa rozkladá a vytvára β-častice. Posledne uvedené spadajú na polovodičový menič, čo vedie k tvorbe elektrického prúdu. Použitím rôznych štiepnych materiálov, polovodičových konfigurácií atď. Je možné vytvoriť batérie s rôznymi charakteristikami.
„Jadrové batérie“od MISIS majú zaujímavý dizajn. Tento prvok obsahuje 200 vrstiev niklu-63 s hrúbkou 2 mikróny, oddelených 10-mikrónovými diamantovými meničmi. Posledne uvedené majú trojrozmernú štruktúru v mikrokanálikoch, čo umožňuje takmer úplnú absorpciu vytvorených β-častíc.
Hotová batéria má minimálne rozmery - hrúbka nie je väčšia ako 3-4 mm, berúc do úvahy prípad. Hmotnosť - 0,25 g. Zároveň je výkon rovnako malý. Elektrický výkon je iba 1 μW. Nový produkt od MISIS je však so zvýšenou účinnosťou a nižšími nákladmi v porovnaní s iným vývojom priaznivo. Okrem toho je schopný dodávať prúd po mnoho desaťročí.
V súčasnosti sa domáca „jadrová batéria“beta-voltového typu stáva témou publikácií vo vedeckých časopisoch a prebiehajú akcie pre medzinárodné patentovanie. V budúcnosti je možné zaviesť takéto zariadenia do praxe. Hlavnou oblasťou použitia bude množstvo výskumných a špeciálnych zariadení s nízkou spotrebou energie a vysokými požiadavkami na trvanie operácie. Môže to byť napríklad zariadenie pre morský alebo vesmírny výskum.
Predtým sa pokúšali zaviesť jadrové zdroje energie do medicíny, ale museli ich opustiť kvôli negatívnym vedľajším účinkom. Nová verzia batérie neohrozuje ľudské zdravie, vďaka čomu je možné ju použiť v neuro- a srdcových kardiostimulátoroch, rôznych implantátoch a pod.
Mobil malých rozmerov
V minulosti u nás vznikali malé jadrové elektrárne na samohybných alebo ťahaných podvozkoch. Potom ani jeden projekt tohto druhu nedosiahol sériovú výrobu a využitie. Pred niekoľkými rokmi sa začalo hovoriť o obnovení tohto smeru.
V septembri 2017 sa v domácich médiách objavili informácie o začatí prác na dvoch nových malých jadrových elektrárňach (MAEU). Vývoj sa realizuje na žiadosť ministerstva obrany a počíta s vytvorením pohonných jednotiek s výkonom 100 kW a 1 MW. Mali by byť postavené na ťahanom podvozku, ktorý poskytuje možnosť rýchleho prenosu a nasadenia na nové miesto.
Argumentovalo sa, že vývoj dvoch MAEU bude trvať cca. 6 rokov. Účel takýchto výrobkov nebol zverejnený, ale existovali odhady ich možného použitia na napájanie vzdialených vojenských alebo civilných predmetov. Okrem toho boli predložené návrhy na možné využitie MAEU ako súčasti sľubných zbraňových systémov s vysokou spotrebou energie. Začiatkom roku 2018 boli oznámené zásadne nové vzorky - a mobilné elektrárne by ich mohli dopĺňať.
Od prvých správ o vývoji IEAU pre ministerstvo obrany uplynuli takmer tri roky a nové detaily sa zatiaľ neobjavili. Možno sa ďalšie správy objavia neskôr, bližšie k uvedenému dátumu dokončenia. Vylúčiť však nemožno ani iný scenár - projekt mohol byť ukončený, a preto nemožno očakávať žiadne novinky.
Vo všetkých oblastiach
Napriek všetkým ťažkostiam a nejednoznačnej povesti je jadrová energia veľkým záujmom vojenských a civilných štruktúr. Jednou z najdôležitejších a najsľubnejších oblastí sa stávajú malé a mobilné elektrárne s rôznymi schopnosťami.
Ruský jadrový priemysel sa v tejto oblasti aktívne angažuje a pravidelne dostávajú správy o nových úspechoch, sľubnom vývoji a pripravených vzorkách. To nám umožňuje vytvárať optimistické predpovede do budúcnosti a čakať na ďalšie úspechy - vedecké, technické, praktické a obchodné.
