Интерес армии США к малым реакторам в последние годы значительно возрос. Возможные выгоды от их применения проанализировали авторы статьи в журнале "Journal of Defense Management" (том 8, вып.1, 2018) Кеннет Аллен и др., представляющие военную академию США (Нью-Йорк).
Реактор "Holos"
В своей статье американские авторы рассмотрели проект микромодульного реактора "Holos Highly Integrated Micro Modular Reactor" ("Holos" HI-MMR), разработанный компанией "Filippone and Associates LLC".
Активная зона реактора "Holos" состоит из длинного узкого псевдоцилиндрического массива тепловыделяющих сборок, расставленных вокруг центрального канала для органов управления. Число сборок в активной зоне варьируется в зависимости от мощности реактора, для целей статьи выбрана компановка из 78 кассет.
Каждая ТВС состоит из массива топливных каналов и каналов теплоносителя, окружённого стальной оболочкой. Топливо - шаровое, TRISO, плотность упаковки 0,4. Обогащение урана для целей статьи было выбрано равным 10%.
В качестве теплоносителя авторы статьи для своего моделирования взяли чистый гелий. На рисунке ниже гелий показан жёлтым цветом, а корпус реактора, выполненный из оксида бериллия и играющий роль отражателя - зелёным.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра
Нейтронно-физические параметры
С помощью широко известного монте-карловского кода MCNP6.1, авторы провели расчёты некоторых нейтронно-физических параметров реактора "Holos" (с учётом принятых допущений).
Для свежего топлива в горячем состоянии (900 градусов Кельвина) значение kэфф составило 1,05810±0,00166. Это достаточно большой запас реактивности, и для его компенсации в проекте должны быть предусмотрены соответствующие средства.
В холодном состоянии (при комнатной температуре) запас реактивности ещё больший, значение kэфф достигает 1,094. Температурный коэффициент реактивности, как и следовало ожидать, отрицательный и равен -0,0000338±0,000005 Δk/k.
Интересное поведение реактивность демонстрирует при выгорании (расчёты велись для мощности 30 МВт(т)).
Во-первых, исходного запаса реактивности хватает на 35-40 лет работы. Однако следует учесть, что этот результат был получен для идеализированной модели, в которой не учитывался паразитный захват в органах регулирования, компенсирующих превышение реактивности над нулём. Расчёты по моделям, более приближенным к реальным условиям работы, дают значение кампании порядка 13 лет.
Во-вторых, в первые 100 суток работы реактора реактивность не падала, а слегка возрастала. Это связано с более высоким, по сравнению с легководными аппаратами, значением коэффициента воспроизводства в реакторе "Holos".
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра
Сравнение для Баграма
Во второй части статьи авторы проанализировали возможности применения малых реакторов для баз передового развёртывания (forward operating base), использовав для сравнения данные по базе "Баграм" в Афганистане.
Потребности базы "Баграм" в электроэнергии составляют 56 МВт(э). Их обеспечивают, в общей сложности, 15 генераторов.
Авторы статьи предложили рассмотреть следующий вариант - четыре реактора "Holos" мощностью 13,5 МВт(э) каждый и 10 генераторов мощностью по 1 МВт(э) каждый. Кампания реакторов составляет в этом сравнительном расчёте 13 лет.
Сравниваемые варианты для базы "Баграм"
В следующей таблице рассмотрены возможные варианты доставки генераторов и реакторов воздушным и наземным путём с точки зрения соответствия по габаритным размерам и весу.
Как видно из таблицы, "Holos" может быть доставлен к месту службы военно-транспортными самолётами C-5 и C-17.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра
В следующей таблице приводятся данные по экономике проекта "Holos Quad", одного из вариантов в линейке проектов "Holos".
Для демонстрационного аппарата (FOAK) приведены два набора данных. Первый учитывает все затраты, включая подготовку площадки, топливо и лицензирование. Второй набор приведен для собственно реактора.
Как видно из таблицы, в первом случае демонстрационный аппарат обойдётся в сумму свыше 180 миллионов долларов, во втором речь идёт о примерно 50 миллионах долларов. Для серийных аппаратов стоимость существенно снижается.
Экономические параметры "Holos Quad"
Наконец, следующие данные, использованные при анализе, касались потерь (casualties), понесённых армией США при прохождении конвоев с топливом.
Авторы взяли статистические данные, в соответствии с которыми в Ираке потери составляли 0,026 человека на конвой, а в Афганистане - 0,042 человека на конвой.
Итоговый вывод, к которому пришли авторы статьи после завершения моделирования и сравнительного анализа, таков.
С экономической точки зрения, применение реакторов "Holos" для электроснабжения баз передового развёртывания становится выгодным примерно через 500 суток. Таким образом, если база создаётся на срок два года и более, то её снабжение с помощью реакторов имеет экономический смысл.
С точки зрения потерь личного состава, применение реакторов "Holos" позволяет снизить потери на порядок за счёт существенного сокращения числа конвоев.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра
Комментарии
Поскольку реактор хотят использовать военные и в местах отдалённых , то вопрос защиты и безопасности такой маленькой атомной бомбы встаёт ребром и в полный рост.
Реактор это не бомба. Взоварваться он не может даже если сильно захотеть. Другой вопрос радиоктивное заражние в случае разрушения защиты.
правильней будет взорваться он может, но не как ядерная бомба, т.е давлением/ температурой корпус разворотить теоретически можно, но взрыв будет иметь тепловую природу.
Ну общем ты меня понял. Я для непосвященых. Атомный или Ядреный взрыв на атомной станции невозможен в принципе. В Чернобыле не было атомного или Ядерного взрыва. Был просто взрыв водорода. Который раскидал радиоактивный материал.
Это тут почти все понимают. Но это доступ к материалам и потенциал хорошего теракта или шантажа. Но по теме, я очень сомневаюсь в реализации. Одно дело посчитать сферическую курицу в вакууме, а другое сделать в реальности.
Ну, именно в тех местах - это хорошая заявка заполучить "грязную бомбу" в руках талибов или еще каких бармалеев. Этих ребят будет интересовать не столько возможность оное чудо техники немножко подвзорвать, сколько заполучить делящиеся материалы в количестве.
Кто-ж позволит на игры тапочников тратить драгоценное топливо?
У тапочников много хозяев, и не все они друг с другом ладят, прямо скажем.
Транжир среди них нет, как только тапочники потеряли смысл их слили.
Это был ВТОРОЙ взрыв. Первый - паровой, как в обычном паровом котле...
В случае попадания снаряда в этот реактор личному составу будет все равно на природу этого взрыва и характер реакций, атомный реактор кстати даже более неприятен в этом плане т. К. Будет ещё долго фонить и выбрасывать радиоактивную пыль в атмосферу.
Предполагается развёртывание этого добра в странах куда американский солдат понесёт демократию и свободу.
Чтобы разнести реактор до разваливания его ядра по местности надо будет знатно отбомбиться -
так что личному составу в итоге на радиоактивное заражение.. будет уже до лампочки.
Относительно компактный "атомный остров", очевидно, будут защищать покруче "Бункеров Хуссейна".
Бетонные перекрытия многослойные - чтобы в крышку даже "бетонобоями на 60+ метров" не пробить.
Диверсанты прорвутся? Вытащить не вытащат - утащить может что и утащат (но есть куча способов куда более эффективнее умереть).
Взорвать - ну пусть взорвут: будет ядерный могильник готовый.
Обвязку попортят а-ля Фукусима? Предусмотреть глушение вручную. В крайнем случае полчаса на эвакуацию у (основной массы) персонала будет.
Ну перенесут базу на 20 км в сторону от развалин старого реактора - делов то.
"Чтобы разнести реактор до разваливания его ядра по местности надо будет знатно отбомбиться " - или один раз удачно попасть в мишень
Относительно компактный "атомный остров", очевидно, будут защищать покруче "Бункеров Хуссейна".
Бетонные перекрытия многослойные - чтобы в крышку даже "бетонобоями на 60+ метров" не пробить. - тогда эффективность работы военной базы будет очень низкой, т.к. все пойдут в охранение, а военная база станет стационарной и дико дорогой по строительству.
"Взорвать - ну пусть взорвут: будет ядерный могильник готовый." - вместе с базой.
Знаний студента второго курса химфака достаточно, чтобы из содержимого
этого "реактора" сляпать "грязную бомбу". Там для этого полный комплект
Вот только студенту химфака заполучить содержимое этого реактора как на Луну слетать и грунта накопать.
Мало того что его наковырять непросто - так вокруг злые реднеки с автоматическим оружием под прикрытием авиации.
Как минимум в бункере с под грудой бетона и подходами, заваленными при экстренном отступлении взрывами.
Что, в армии нет отчисленных студентов?
Кстати, в соседнем топике тут ржут над глупыми-глупыми американцами, которые помимо дизелей собираются разворачивать на своих базах массированно солнечные батареи.
Хотя арифметика как бы подсказывает нам, что при удельной массе 50 кило на кВт и КПД дизеля в реальной работе 30%, солнечная батарея "окупает" себя сэкономленной массой топлива уже через несколько недель.
СЭС очень не устойчивы к осколкам и прочим радостям. Одна мина посечет осколками несколько палаток. Но есть и преимущество маленький вес, простота установки... Для сидения на базе в пустыне подойдет, если периметр на пару км контролировать.
Так а что при это с СБ-то будет? См. типичную схему коммутации элементов: частично выйдут из строя (потеряют в выработке) продырявленные элементы и соотвествующие столбцы.
Токоплёночные батареи даже разворачивать не нужно, если они нашиты на палатках. Полатку поставил - сразу ток есть, кондей работает. Площади палаток такие, что вполне адекватно говорить о частичном (днём) солнечном отоплении избытками энергии зимой и кондиционировании летом.
А на бабло военным пофиг, эта сотня тысяч ни на что толком не влияет, одиин потеряный в засаде конвой - в десятки раз дороже.
С Луганска пользователь СЭС писал что во время заварушки у него часть панелей именно осколками побило, пришлось ему их выкинуть из-за полной не работоспособности. Ну это в любом случае лучше чем взрыв склада ГСМ или осколка в дизель. Энергоснабженияснизилось, но не до нуля же.
Да, наверное, мы даже одного и того же человека читали. Ну так у него было стекло. Осколок, попав в стекло, раскалывает и его, и - как следствие - сразу несколько элементов. Представьте себе тоже самое, но на поликарбонатной (к примеру) подложке. Там один пробитый элемент - это один пробитый элемент.
Тонкопленочные имеют кпд 10%... да и посчитать бы не плохо в общем.
Какие именно?
А то вот 3-переходные арсенид-галлиевые тоже тонкопленлёночные. :)
CdTe - около 17% сейчас.
Ну может.
Цена высокая, и это еще демпингуют, а реальная значительно выше. Дешевле использовать U233 в вакуумной камере с приёмной пластинкой, для съёма заряда - лет на 150-200 хватит, с рассчётом на киловатт с квадратного метра, да это не ахти что - но автономность высокая, только бронировать придётся серьёзно и защиту от тормозного излучения делать.
Кстати и я над ними ржу. Ты упомянул про базы, а военная база не может зависеть от солнца или ветра. Дизель или газ надежней.
там смысл не в том чтоб заменить дизель, смысл экономить топливо для дизеля. Меньше жрет топлива меньше конвоев надо вести. А дизель как был так и останется.
АСММ они рассматривают чтоб минимально доставкой топлива заниматься, так как бензовоз подорвать ума много не надо в отличии от жрачки...
Поле с панелями солнечными захерачить можно имея пару минометов из-за соседней горы. Как тебе такой расклад.
Как и базу, как и людей. Причём, люди в палатках ГОРАЗДО более уязвимы: они полностью выходят из строя из-за отдой дырки, проделанной осколком. СБ - нет.
Я таки подозреваю,что 50% потребляемой военными базами энергии - это моторное топливо,так что конвои как были,так и останутся.Про потери конвоев из-за засад просто смешно слышать при нынешнем уровне технических средств разведки и обнаружения.
Ну,а так да,мы за ценой не постоим.Почему бы и не попилить госбюджет.
не поленитесь посчитайте сколько литров жрет дизельная станция в 56 МВт в час. У меня при нагрузке в 75% вышло 11 000 л, в час. 1 бензовоз на 2 часа или 5-7 на 1сутки.
При таком расходе топлива на технику у нее моторесурс кончится за месяц если не раньше.
Сколько там в Баграме военных? Где-то 5000.Т.е. по 10 кВт мощности на рыло.А харя не треснет от такого изобилия?Или там секретный алюминиевый завод?
Ну так Вы подозреваете. А люди электропотребление базы рассчитывают. :)
Смешно-не смешно... 0.04 человека на конвой - это 15000$ только на прямые выплаты по страховкам. С каждого конвоя.
Ну и глупо же.
Дизель само собой. Но соляру нужно доставлять и хранить. Доставлять соляру по вражеской территории - очень дорого, и в жизнях, и в деньгах, да и силы небесконечны. У американцев в Ираке в плохие дни до 80% личного состава занималось обеспечением логистики - сопровождением конвоев. Нахрена такие вояки нужны, если вся их война - за самообеспечение? База в эти дни была полностью бесполезна - не могла выделить людей и средства для какой-то иной задачи.
Грузовики и БРЭДЛИ как поедут на солнечной энергии. Вы вообще со своей энергией зеленой ......
Чего?
Простите, Вы дурак?
Речь идёт о самообеспечении базы - компьютеры, связь, освещение, кондиционеры, системы очистки воды, насосы... вот всё это добро сейчас работает на круглосуточно молотящем дизеле и жрёт прорву горючки. Которую на не своей территории с риском для жизни нужно доставлять на базу. Эти доставки нужно сокращать. Вон - выше предложен реактор. Что само по себе крайне спорное решение.
СБ со всех сторон гораздо проще, надёжнее и дешевле. А 100% резервирование у вояк уже есть по определению.
Конечно я идиот. Увидев как в прошлом году в конгресе допрашивали американского генерала из Афгана, куда были истрачены 500 млн. долларов. Он сказал построили 2 бензозаправки и купили 10 ангорских коз,9 из которых умерли. Все остались в конгресе довольны.
Синдром рассеянного внимания? Не можете закончить мысль?
Как связано топливо с козами?
Станция как в статье жрет не меньше 10 тыс литров в час, т.е на сутки надо несколько бензовозов пригнать.
А охранять поле в несколько гектаров. Причем это энергонезависимость. В Афгане это бред. Амеры не совсем идиоты, в отличи от....
А разве США строят свои базы в пустыне?Что-то мне подсказывает,что большинство их баз расположены в вполне обжитых районах,где даже существуют энергосистемы.А в полевых условиях никто АЭС возить с места на место не будет.
Понятно, что на своей земле в обжитых областях лучше всего запитаться от гражданских сетей. Но это же не все случаи, а реактор - именно для случаев крайних.
Типичный пользователь реактора - база ПВО/ПВО, радар NORAD, удалённая долговременная база в необитаемой местности.
Русские тоже думают о реакторе на северах.
СЭС хоть безопаснее, чем атом в случае диверсий и боевых действий.
И дешевле, и мгновенно монтируется, и не требует обслуживания... СБ - практически идеальная энерготехнология для вояк.
ЕМНИП Овче наш топил за это с полгодавзад- солнечьенопанельки для боевыхпидарасовипиндосовнашефсё - мы только ЗА!
Реактор в Баграме? талибы говорят пиндосам "огромное человеческое спасибо"!
Входит ли в стоимость этого сооружения и работы по утилизации его?Планируется перевозить его в случае закрытия базы, или просто оставить туземцам?
Планируют мобильность это одно из требований к АСММ для военных США.
А как его перевозить при, например, 10 -летней эксплуатации? Он же светиться как новогодняя ёлка будет.
В спец контейнер погрузят и повезут. Сейчас эшелонами у нас возят распиленные лодочные реакторы через пол страны на переработку\утилизацию.
Страницы