Bohužiaľ nie je možné vytvoriť mikroatómový reaktor pre domáce potreby a tu je dôvod. Prevádzka atómového reaktora je založená na reťazovej reakcii štiepenia jadier uránu-235 (²3⁵U) tepelným neutrónom: n + ²3⁵U → ¹⁴¹Ba + ⁹²Kr + γ (202,5 MeV) + 3n. Obrázok štiepnej reťazovej reakcie je uvedený nižšie
Na obr. je možné vidieť, ako neutrón vstupujúci do jadra (²3⁵U) ho excituje a jadro sa rozdelí na dva fragmenty (¹⁴¹Ba, ⁹²Kr), γ-kvantum s energiou 202,5 MeV a 3 voľné neutróny (v priemere), ktoré postupne môže rozdeliť ďalšie 3 jadrá uránu, ktoré sa im postavili do cesty. Počas každej štiepnej udalosti sa teda uvoľní asi 200 MeV energie alebo ~3 × 10⁻¹¹ J, čo zodpovedá ~80 TerraJ/kg alebo 2,5 miliónkrát viac, ako by sa uvoľnilo pri rovnakom množstve spaľovania uhlia. Ale ako nás poučuje Murphy: „ak sa má stať niečo zlé, stane sa to“ a niektoré neutróny produkované štiepením sa stratia v reťazovej reakcii. Neutróny môžu uniknúť (vyskočiť) z aktívneho objemu alebo byť absorbované nečistotami (napríklad kryptónom). Pomer počtu neutrónov nasledujúcej generácie k počtu neutrónov v predchádzajúcej generácii v celom objeme média množiaceho neutróny (aktívnej zóny jadrového reaktora) sa nazýva faktor násobenia neutrónov, k. Pri k<1 цепная реакция затухает, т.к. число поглощенных нейтронов больше числа вновь образовавшихся. При k>1 takmer okamžite dôjde k výbuchu. Keď sa k rovná 1, dôjde k riadenej stacionárnej reťazovej reakcii. Neutrónový multiplikačný faktor (k) je najcitlivejší na hmotnosť a čistotu jadrového paliva (²³⁵U). V jadrovej fyzike sa minimálna hmotnosť štiepneho materiálu potrebná na spustenie samostatnej štiepnej reťazovej reakcie (k≥1) nazýva kritická hmotnosť. Pre urán-235 sa rovná 50 kg. Mikroveľkosť to určite nie je, ale ani veľa. Aby sa predišlo jadrovému výbuchu a vytvorila sa schopnosť riadiť reťazovú reakciu (násobiaci faktor), musí sa zvýšiť množstvo paliva v reaktore a podľa toho sa musia uviesť do prevádzky absorbéry neutrónov (moderátory). Práve toto inžinierske a technické vybavenie reaktora za účelom trvalo udržateľného riadenia reťazovej reakcie, chladiaceho systému a doplnkových štruktúr pre radiačnú bezpečnosť personálu si vyžaduje veľké objemy.
Ako palivo môžete použiť aj California-232 s kritickou hmotnosťou asi 2,7 kg. V limite je asi celkom možné dostať reaktor do veľkosti gule s priemerom niekoľkých metrov. S najväčšou pravdepodobnosťou sa to pravdepodobne robí na jadrových ponorkách. Myslím si, že priblíženie sa k takýmto reaktorom by malo byť veľmi nebezpečné ☠ kvôli nevyhnutnému neutrónovému pozadiu, ale mali by ste sa spýtať bojovníkov na ďalšie podrobnosti.
Californian nie je vhodný ako jadrové palivo kvôli jeho enormným nákladom. 1 gram California-252 stojí asi 27 miliónov dolárov. Ako jadrové palivo sa široko používa iba urán. Palivové prvky na báze tória a plutónia ešte nie sú široko používané, ale aktívne sa vyvíjajú.
Relatívne vysokú kompaktnosť podmorských reaktorov zabezpečuje rozdielnosť konštrukcie (obvykle sa používajú vodou chladené vodné reaktory, VVER/PWR), rozdielne požiadavky na ne (iné bezpečnostné a núdzová zastávka; na palube zvyčajne nevyžaduje veľa elektriny, na rozdiel od reaktorov pozemných elektrární, ktoré boli vytvorené len na elektrickú energiu) a použitie rôznych stupňov obohatenia paliva (koncentrácia uránu-235 vo vzťahu ku koncentrácii urán- 238). Palivo pre námorné reaktory zvyčajne používa urán s oveľa vyšším stupňom obohatenia (od 20 % do 96 % pre americké lode). Taktiež na rozdiel od pozemných elektrární, kde je bežné používanie paliva vo forme keramiky (oxid uraničitý), lodné reaktory najčastejšie využívajú ako palivo zliatiny uránu so zirkónom a inými kovmi.
Generujúce zariadenia elektriny ako výsledok využitia jadrovej rozpadovej energie, boli dobre študované (od roku 1913) a dlho ovládané vo výrobe. Používajú sa najmä tam, kde je potrebná relatívna kompaktnosť a vysoká autonómia – pri prieskume vesmíru, podvodných dopravných prostriedkoch, bezpilotných a bezpilotných technológiách. Vyhliadky na ich použitie v domácich podmienkach sú pomerne skromné, okrem radiačného nebezpečenstva je väčšina druhov jadrového paliva vysoko toxická a v zásade mimoriadne nebezpečná pri kontakte s životné prostredie. Napriek tomu, že v anglickej literatúre sa tieto zariadenia nazývajú atómové batérie a nie je zvykom nazývať ich reaktory, možno ich za také považovať, pretože v nich prebieha rozkladová reakcia. V prípade potreby môžu byť takéto zariadenia prispôsobené pre domáce potreby, čo môže byť relevantné pre podmienky napríklad v Antarktíde.
Rádioizotopové termoelektrické generátory existujú už dlho a plne vyhovujú vašej požiadavke - sú kompaktné a pomerne výkonné. Fungujú vďaka Seebeckovmu efektu a nemajú žiadne pohyblivé časti. Ak by to nebolo v rozpore so zdravým rozumom, bezpečnostnými opatreniami a trestným zákonom, takýto generátor by mohol byť zakopaný niekde pod garážou v krajine a napájať z neho aj pár žiaroviek a notebook. Obetovať takpovediac zdravie potomkov a susedov pre sto či dva watty elektriny. Celkovo bolo v Rusku a ZSSR vyrobených viac ako 1000 takýchto generátorov.
Ako už odpovedali iní účastníci, vyhliadky na miniaturizáciu „klasických“ jadrových reaktorov využívajúcich parné turbíny na výrobu elektriny sú značne obmedzené fyzikálnymi zákonmi a hlavné obmedzenia nie sú dané ani tak veľkosťou reaktora, ale veľkosť ostatných zariadení: kotly, potrubia, turbíny, chladiace veže. S najväčšou pravdepodobnosťou nebudú existovať žiadne „domáce“ modely. Napriek tomu sa teraz aktívne vyvíjajú dosť kompaktné zariadenia, napríklad sľubný reaktor NuScale s výkonom 50 MWe má rozmery len 76 krát 15 palcov, t.j. asi dva metre krát 40 centimetrov.
S energiou jadrovej fúzie je všetko oveľa komplikovanejšie a nejednoznačnejšie. Na jednej strane môžeme hovoriť len o dlhodobom horizonte. Zatiaľ ani veľké jadrové fúzne reaktory neposkytujú energiu a o ich praktickej miniaturizácii sa jednoducho nehovorí. Napriek tomu množstvo serióznych a ešte vážnejších organizácií vyvíja kompaktné zdroje energie založené na fúznej reakcii. A ak v prípade Lockheed Martin slovo „kompakt“ znamená „veľkosť dodávky“, tak napríklad v prípade americkej agentúry DARPA, ktorá vo fiškálnom roku 2009 pridelila
Čínski vedci pracujúci v Inštitúte technológie bezpečnosti jadrovej energie začali pracovať na vytvorení jadrovej elektrárne, ktorá bude najmenšou na svete. Informuje o tom .
Jadrová elektráreň bude reaktor s rýchlymi neutrónmi. Samotní vedci to nazvali „prenosná jadrová batéria“. Táto konštrukcia umožní reaktoru fungovať bez náročných podmienok údržby po dobu 5 rokov. Na chladenie sa použije roztavené olovo.
Malá elektráreň bude schopná vyrobiť až 10 megawattov elektriny. Navyše jeho rozmery budú len 2 metre na šírku a 6 metrov na výšku. Ako poznamenávajú vedci, bude schopný zásobovať energiou približne 50 tisíc domácností. Napriek tomu vedci zvolili za prvé miesto prevádzky nového reaktora zariadenie na odsoľovanie vody, ktoré sa nachádza v Juhočínskom mori.
Čínske úrady majú v úmysle uviesť takéto „prenosné jadrové batérie“ do prevádzky v priebehu nasledujúcich 5 rokov.
Dokáže si budova plne zabezpečiť elektrinu, teplo, horúca voda a zároveň časť prebytočnej energie predať na stranu?
Určite! Ak si spomenieme na starý dobrý atóm a vybavíme svoj dom miniatúrnym jadrovým reaktorom. A čo ekológia a bezpečnosť? Ukazuje sa, že tieto problémy možno vyriešiť pomocou moderných technológií. Presne to si myslia odborníci z amerického ministerstva energetiky, zaoberajúci sa realizáciou konceptu tzv. „utesnený“ reaktor.
Samotná myšlienka vytvorenia takéhoto zariadenia vznikla asi pred desiatimi rokmi ako recept na efektívne zásobovanie rozvojových krajín energiou. Jeho kľúčovým prvkom je Small Sealed Transportable Autonomous Reactor (SSTAR), vyvinutý v Lawrence Livermore National Laboratory. Lawrence (Kalifornia).
Zvláštnosťou tohto produktu je úplná nemožnosť extrakcie rádioaktívnej látky (nehovoriac o možnosti jej úniku). To mala byť hlavná podmienka dodávok prístrojov do štátov tzv. „tretieho“ sveta, aby sa eliminovalo pokušenie použiť jeho obsah na vytvorenie jadrových zbraní. Kompletne utesnený kufrík vybavený spoľahlivým poplašným systémom pre prípad pokusu o jeho otvorenie a v jeho vnútri je reaktor s parným generátorom, zapečatený ako džin vo fľaši.
Ako sa rozpory na globálnom trhu s energiou prehlbujú, trh čoraz viac diktuje dopyt po autonómnych systémoch zásobovania energiou. Z právneho hľadiska rozšírené používanie malých reaktorov vo vyspelých krajinách sľubuje oveľa menej ťažkostí ako ich dodávky do rozvojových krajín. Výsledkom je, že sen o mikrojadrovej elektrárni sa čoraz viac premieňa na myšlienku vytvorenia bodového generátora energie pomocou „večného“ paliva.
Existujúce technológie SSTAR neumožňujú dobíjanie jadra a predpokladaná životnosť nepretržitej prevádzky je 30 rokov. Po uplynutí tejto doby sa navrhuje jednoducho vymeniť celý blok za nový. Všimnite si, že reaktor s výkonom 100 megawattov sa zmestí do „fľaše“ vysokej 15 metrov a priemeru 3 metre.
Tieto ukazovatele, na elektráreň veľmi skromné, sa zdajú byť stále významné, pokiaľ ide o energetické zásobovanie jednotlivých zariadení. Kreatívny vývoj projektu však ukázal možnosť výrazného zníženia hmotnostných a rozmerových charakteristík s adekvátnym znížením výkonu.
V budúcnosti plánujú konštruktéri pokračovať v práci na miniaturizácii pohonnej jednotky a zlepšovaní riadiacich systémov. Ďalšou dôležitou oblasťou je predĺženie životnosti „jadrovej tablety“ na 40-50 rokov, na čo sa do nej plánuje inštalovať ďalšie tieniace systémy.
Je teda možné, že v blízkej budúcnosti bude možné inštalovať takmer večný zdroj energie priamo v pivnici každého domu.
