В США начали сборку первого военного микрореактора

Компания ВWXT объявила о начале производства активной зоны реактора в 1,5 мегаватта электрической мощности. Эти работы ведутся в рамках проекта «Пеле» и направлены на энергетический запуск реактора в 2028 году. Необычными, для военного реактора, частями проекта можно назвать две его ключевые особенности. Во-первых, он использует урановое топливо, обогащенное по урану-235 почти до 20% — такое топливо получают, искусственно обедняя оружейный уран из старого ядерного оружия США. Во-вторых, вместо паровой турбины микро-АЭС будет производить электричество с помощью газовой турбины, которую сейчас разрабатывает крупный британский производитель таких турбин Rolls-Royce.

Почти все современные АЭС используют паровые турбины потому, что температура активной зоны большинства реакторов ниже плюс 600 градусов Цельсия. А это слишком мало, чтобы теплоноситель оттуда мог обеспечить работу газовой турбины с приличным КПД. Паровая турбина, напротив, может обеспечить 30-40% КПД даже при теплоносителе с температурами до плюс 500 градусов Цельсия. Однако у газовых турбин есть и серьезное преимущество: они намного компактнее паровых, намного меньше весят.

Проект «Пеле» требует от всей микро-АЭС способности перевозиться в четырех стандартных 20-футовых морских контейнерах, причем как на грузовиках, так и на самолете С-17. Общая предельная масса контейнеров — лишь 40 тонн. То есть система должна иметь материалоемкость ниже 27 тонн на мегаватт. Размещаться он должен «уметь» в том числе на открытых площадках. Для сравнения, типичный гигаваттный энергетический реактор современности имеет 900 тонн оборудования и строительных конструкций на мегаватт электрической мощности.

То есть задача разработчиков из ВWXT довольно амбициозная. Если они смогут решить ее, теоретически ничто не мешает построить им не только микро-, но и просто малые АЭС, скажем, на 150 мегаватт, с массой конструкций в районе 4000 тонн. Это будет все еще существенно меньше, чем у современных коммерческих реакторов сходной мощности. Скажем, российская плавучая станция ПАТЭС, близкая по электрической мощности, расположена на борту несамоходного судна с водоизмещением 20 тысяч тонн.

К сожалению, многие технические подробности о проекте из-за военного статуса понятны лишь приблизительно. Так, глава разработчиков в интервью упоминал, что реактор будет «буквально производить горячий воздух», это позволит использовать его и для отопления. Но неизвестно, будет ли турбина в нем работать по открытому или закрытому циклу. Первый проще и дешевле, однако имеет низкий КПД, последний — напротив, дороже и сложнее, но показывает КПД повыше.

Известно, что топливо для газоохлаждаемого микрореактора будет состоять из шариков диоксида урана, покрытого слоями графита. Это обеспечит ему стойкость к плавлению до плюс 1800 градусов, что выше температуры плавления стали, из которой построен сам реактор. Одна топливная загрузка будет содержать до миллиона шариков, по размеру подобных тем, что в шариковой ручке. Даже если часть из них будет разгерметизирована близким взрывом, основная часть топлива останется внутри капсул. Предположительно, этого будет достаточно, чтобы даже при разрушении реактора ракетным ударом зона радиоактивного заражения не превысила размер площадки размещения реактора.

В то же время создатели не планируют, что такие системы будут размещать на передовой. Их назначение — снабжение электричеством тыловых военных баз США, которых в мире очень много. Все они должны находиться не далее сотен километров от линии фронта.

ВWXT держит в поле зрения не только военную тематику. Ранее они отвечали за ядерный ракетный двигатель для космоса в рамках проекта DRACO, но нынешние сокращения бюджета NASA ставят этот проект под угрозу. Потенциально компанию могут привлечь и для разработки ядерного реактора для открытого космоса или марсианских условий: отказ от паровой турбины и компактность ее разработок в теории упрощают решение таких задач. Источник материала и фото: "Naked Science"