Razvoj jedrske energije se nadaljuje in eno njenih najbolj zanimivih področij je ustvarjanje kompaktnih in mobilnih elektrarn. Imajo pomembne prednosti pred tradicionalnimi stacionarnimi jedrskimi elektrarnami in se lahko uporabljajo na različnih področjih. V zadnjih letih se je pri nas razvilo več podobnih projektov, najbolj znan pa je že začel delovati.
Plavajoča elektrarna
22. maja 2020 je bila v komercialno obratovanje dana prva domača plavajoča jedrska termoelektrarna (FNPP) "Akademik Lomonosov", pr. 20870. Postaja je nameščena v pristanišču Pevek (Chukotka Autonomous Okrug). Decembra lani je lokalnim električnim omrežjem dala prvi tok, junija pa se je začela oskrba s toploto.
Glavni element plavajoče jedrske elektrarne je plavajoča agregata-plovilo brez lastnega pogona posebne zasnove s prostornino več kot 21,5 tisoč ton. Pogonska enota je opremljena z dvema reaktorskima enotama KLT-40S in dvema parnima turbinama. "Akademik Lomonosov" lahko proizvaja električno energijo in paro za ogrevanje, pa tudi razsoljevanje morske vode.
Napajalnik deluje skupaj s posebnimi objekti na kopnem. Pred ledom je zaščiten s posebnim pomolom. Na kopnem je tudi infrastruktura za prenos električne energije in pare v lokalna distribucijska omrežja.
Največja zmogljivost najnovejše plavajoče jedrske elektrarne glede na električno energijo je 70 MW. Največja toplotna moč je 145 Gcal / h. Trdijo, da take lastnosti zadostujejo za zagotovitev poravnave na 100 tisoč prebivalcev. Zanimivo je, da je celotno prebivalstvo Čukotskega avtonomnega okrožja za polovico manjše, glede na zmogljivosti pa obstaja resna rezerva.
"Akademik Lomonosov" bo lahko delal do 35-40 let. Letno vzdrževanje in popravila lahko izvajate med letom. Po 10-12 letih obratovanja so v tovarni potrebna srednja popravila, po katerih se lahko pogonska enota vrne na privez in nadaljuje z proizvodnjo energije.
Rosatom že predlaga nov projekt FNPP z izboljšanimi lastnostmi. Z zamenjavo dveh enot KLT-40S z izdelki RITM-200 je mogoče generacijo povečati na 100 MW in izboljšati druge parametre.
Doslej je bila na aveniji 20870 zgrajena le ena plavajoča elektrarna, ki zdaj oskrbuje oddaljeno regijo z električno energijo. Hkrati se je za tuje države že začelo zanimati več tujih držav, v bližnji prihodnosti pa se lahko pojavijo resnična naročila. Rusija je precej aktivna pri "trgovanju" s stacionarnimi jedrskimi elektrarnami na kopnem, zdaj pa se lahko izvoz poveča na račun plavajočih postaj.
Žepna enota za napajanje
Izjemni rezultati so bili doseženi tudi na področju ultra kompaktnih elektrarn. Tako nacionalna raziskovalna tehnološko univerza "MISiS" zadnjih nekaj let dela na "jedrski bateriji" - t.i. vir beta-voltaičnega toka na osnovi niklja-63. Prvi prototip takšne naprave je bil predstavljen leta 2016 in se je še dodatno izboljšal.
Načela delovanja betavoltaičnega sistema so precej preprosta. Baterija vsebuje radioaktivni element, ki razpade in tvori β-delce. Slednji padejo na polprevodniški pretvornik, kar vodi v nastanek električnega toka. Z uporabo različnih cepljivih materialov, polprevodniških konfiguracij itd. Lahko ustvarite baterije z različnimi lastnostmi.
"Jedrske baterije" podjetja MISIS imajo zanimivo zasnovo. Ta element vsebuje 200 plasti niklja-63 z debelino 2 mikronov, ločenih z 10-mikronskimi diamantnimi pretvorniki. Slednji imajo mikrokanalno tridimenzionalno strukturo, kar omogoča skoraj popolno absorpcijo nastalih β-delcev.
Končana baterija ima minimalne dimenzije - debelina ni večja od 3-4 mm, ob upoštevanju ohišja. Teža - 0,25 g. Hkrati je zmogljivost prav tako majhna. Električna moč je le 1 μW. Vendar se novi izdelek podjetja MISIS primerja z drugimi dosežki s povečano učinkovitostjo in nižjimi stroški. Poleg tega je sposoben zagotavljati tok več desetletij.
Trenutno domača "jedrska baterija" beta-voltaičnega tipa postaja tema objav v znanstvenih revijah in potekajo dogodki za mednarodni patent. V prihodnosti je mogoče takšne naprave uvesti v prakso. Glavno področje uporabe bodo različne raziskave in posebne naprave z nizko porabo energije in visokimi zahtevami za čas delovanja. Lahko je na primer oprema za raziskovanje morja ali vesolja.
Prej so poskušali uvesti jedrske vire energije v medicino, vendar so jih morali opustiti zaradi negativnih stranskih učinkov. Nova različica baterije ne ogroža zdravja ljudi, zaradi česar jo je mogoče uporabiti pri nevro- in srčnih spodbujevalnikih, različnih vsadkih itd.
Mobilni telefon majhne velikosti
V preteklosti so pri nas nastajale majhne jedrske elektrarne na samohodni ali vlečni šasiji. Potem niti en tovrstni projekt ni dosegel množične proizvodnje in uporabe. Pred nekaj leti je postalo znano o ponovni vzpostavitvi te smeri.
Septembra 2017 so se v domačih medijih pojavili podatki o začetku del na dveh novih majhnih jedrskih elektrarnah (MAEU). Razvoj se izvaja na zahtevo Ministrstva za obrambo in predvideva oblikovanje pogonskih enot z močjo 100 kW in 1 MW. Zgrajeni morajo biti na vlečenem podvozju, ki omogoča hitro prenašanje in namestitev na novo lokacijo.
Trdili so, da bo razvoj dveh MAEU trajal pribl. 6 let. Namen takšnih izdelkov ni bil razkrit, so pa bile ocene njihove možne uporabe za oskrbo z električno energijo oddaljenih vojaških ali civilnih objektov. Poleg tega so bili podani predlogi o možni uporabi MAEU kot dela obetavnih orožnih sistemov z visoko porabo energije. V začetku leta 2018 so bili napovedani bistveno novi vzorci - mobilne elektrarne pa bi jih lahko dopolnile.
Skoraj tri leta so minila od prvih poročil o razvoju IEAU za obrambno ministrstvo, nove podrobnosti pa se še niso pojavile. Morda se bodo naslednje novice pojavile kasneje, bližje določenemu datumu zaključka. Ni pa mogoče izključiti drugega scenarija - projekt bi lahko zaključili, zato novic ni mogoče pričakovati.
Na vseh področjih
Kljub vsem težavam in dvoumnemu ugledu je jedrska energija v velikem interesu za vojaške in civilne strukture. Eno najpomembnejših in obetavnih področij postajajo majhne in mobilne elektrarne z različnimi zmogljivostmi.
Ruska jedrska industrija je aktivno vključena na to področje in redno prejemajo novice o novih uspehih, obetavnem razvoju in že pripravljenih vzorcih. To nam omogoča optimistične napovedi za prihodnost in čakanje na naslednje dosežke - znanstvene, tehnične, praktične in komercialne.
