Как построить атомный реактор дома
Ядерный реактор – дома с нуля
Некоторое время назад я публиковал статью о самодельных микропроцессорах, сегодня же мы затронем более сложную и щекотливую тему (особенно в свете событий на Фокусиме) – создание ядерного реактора, способного генерировать энергию в домашних условиях. И перед тем как вы начнете волноваться, вспоминая о негативных опытах в прошлом (см. Радиоактивный бойскаут – наковырявший прилично амерция-241 из детекторов дыма) заранее скажу, что все что описано в этой статье – относительно безопасно (по крайней мере не опаснее работы с фтороводородной кислотой дома), но крайне не рекомендуется к повторению. Перед любыми действиями проконсультируйтесь со своим адвокатом — законы разные в разных странах. Много кто уже сидит.
Какие у нас есть пути создания домашнего ядерного реактора?
Термоядерная реакция
Тяжелый водород (дейтрий) относительно несложно получить и в домашних условиях — всего то нужен многостадийный электролиз обычной воды. Но вот с реактором до сих проблемы даже у ученых, и не первый десяток лет (и это не учитывая, что дейтрий — далеко не самое легкое в использовании термоядерное топливо)
Ядерная реакция деления
В простейшем случае — нужен просто природный уран без обогащения и немного воды (хехе, «Просто добавь воды»: вода — и замедлитель, и отражатель нейтронов). Проблема в том, что надо этого добра сотни тонн, и за вами точно придет доктор, даже если вы 0.1 грамма попробуете найти / купить / унести.
Тут в унынии нам остается обратить взоры в небо, и посмотреть на чем летают межпланетные корабли — там просто кусок радиоактивного материала, который за счет естественного распада нагревается, и элементами пельтье получают энергию. (Кстати естественный распад — собственно главная физическая причина всех бед на Фокусиме — после остановки ядерного реактора в первые минуты за счет распада выделяется 7% номинальной мощности, в первые недели — ~1%, затем падает до 0.1%. Т.е. от 700МВт реактора в первые недели надо отводить 7МВт тепла, и этот процесс не остановить)
Попробуем подумать в этом направлении: Есть 3 основных вида радиоактивного распада:
Гамма-распад
Источники гамма излучения широко используются в медицине и промышленности, в основном на основе Кобальта-60/Цезия-137 (печально известного по ядерным катастрофам). Проблема в том, что излучение их очень жесткое, крайне опасное, и от него и сантиметром свинца не защититься (см. веселое свечение Вавилова-Черенкова справа — выбитые гамма-квантами электроны, движущиеся в воде со сверхсветовой скоростью излучают энергию в видимом диапазоне). Так что обходим их стороной как можно дальше. Ну и кроме того, за нелегальную сбыт/покупку гамма-источников каждый год садится куча людей
PS. Справедливости ради стоит заметить, что гамма-квант в данных случаях выделяется не непосредственно, а в результате распада одного из дочерних короткоживущих элементов.
Альфа-распад
Источники альфа-излучения активно применяются в детекторах дыма, для облегчения зажигания искры, в некоторых радиолампах. Один из наиболее известных — упомянутый в начале Америций-241. От альфа-излучения легко защититься даже листком бумаги, но с ними другая опасность: они чрезвычайно опасны если их вдохнуть/проглотить. См. миф об отравлении Кровавой Гэбней Литвиненко. Кроме того, наковырять количества больше микрограммов нереально, потому о термоэлектрических генераторах придется забыть. А жаль — ведь на основе альфа-распада работают наиболее эффективные генераторы энергии. Самый лучший — Плутоний-238 (Не путать с 239) — отдает 0.5 Ватта тепла на 1 грамм массы, полураспад 87 лет (цена — 1 мегабакс за кило).
Бета-распад
Источники мягкого бета-излучения (в сущности, электроны/позитроны) умеренно хорошо экранируются, и обладают чертовски полезным качеством: при попадании электрона в люминофор можно вызвать его свечение. Ну и как побочный эффект — в большинстве стран мира «безопасные» бета-излучатели достаточно легальны. Чем и пользуются изготовители всяких светящихся брелков, как на первой фотографии. Пожалуй, на основе бэта-распада мы и будем строить свой ядерный реактор.
Основа нашего реактора — капсула с тритием, с небезызвестного сайта DealExtreme — www.dealextreme.com/p/mini-tritium-glowring-keychain-10-year-green-glow-6830. 9.7$. Формально радиоактивные материалы так просто почтой слать нельзя, но DealExtreme про это видимо не знает.
О безопасности
Мягкое бета-излучение за пределы капсулы выйти не может, гелий не радиоактивен. Проблема может быть лишь в случае повреждения капсулы. Если тритий вдохнуть — то заражение будет минимальным, т.к. водород напрямую организмом не усваивается. Но если он сгорит, то вода может стать частью клеток, и тогда вы получите всё облучение, которое может только выжать этот микроскопический кусочек трития. Так что, не ломайте, не сжигайте и не вдыхайте то что получилось.
Итак, Тритий — сверхтяжелый водород, период полураспада 12.32 года. На выходе имеем гелий и очень «мягкие» электроны — 6.5кЭв (+антинейтрино, для ценителей). Энергию будем собирать солнечной батареей, подавать на вход Step-Up стабилизатора MCP1640 — работает до десятых вольта на входе, на выходе — ионистор на 1 Фарад и 5В. В нашем случае нагрузкой будет красный светодиод.
Для того, чтобы собрать как можно больше света, нашу капсулу с тритием помещаем в отражатель из фольги.
Для фокусировки используем 2 линзы по 10 диоптрий, видна солнечная батарея до приклеивания, капсула не установлена.
Подключаем, выключаем свет, ждем минуту для первоначального заряда ионистора, и вот результат:
Первая электроэнергия, произведенная ядерным реактором, созданным в домашних условиях 🙂
Халява?
О нет 🙂 В среднем реактор выдает мощность около 7 милливатт (а через 12.32 года будет 3.5 ), и хоть для светодиода этого достаточно, ноутбук от него не зарядить ) Но с другой стороны, десяток таких модулей вполне сможет держать сотовый телефон в режиме ожидания пару десятков лет 🙂 Правда цена… Капсула стоит 9.7$, солнечная батарея 5$, линзы 13.8$*2 — уже 42$ за модуль. А за десяток придется отдать 420$… С другой стороны — на сайте есть капсулы побольше — но за 35.
Комментарии/вопросы/мнения — в студию.
UPDATE: Товарищи, поднимаем перевод на английский на Reddit
https://www.reddit.com/r/technology/comments/ggg43/guys_ive_just_built_tiny_nuclear_reactor_at_home/
Источник
Ядерный реактор своими руками в домашних условиях
Атенсион, комрады!
Дисклаймер: данная статья написана просто в развлекательных целях. И написана по впечатлениям от открытой информации, найденной так же в интернете, и просто из-за природного любопытства и очумелых рук. Повторение описанного ниже, хоть и, скорее всего, не несет никаких проблема вам в плане здоровья (при соблюдении минимальной техники безопасности), при желании запросто подтягивается под статью уголовного кодекса в части радиации. Учитывая безумные прецеденты по некоторым товарам с Али, наши доблестные правоохранительные органы запросто организуют дело по редкой, но крайне любопытной статье УК РФ. Так что перед повторением проконсультируйтесь у адвоката.
Что вообще такое радиация?
Она самая
Это спонтанное изменение состава ядра путем испускания элементарных частиц. Каких именно, пусть ковыряют физики, для нас важен тот факт, что процесс этот идет с высвобождением энергии. Соответственно, для постройки собственного реактора, нам понадобится топливо. Ядерное. Радиактивное. Где его взять?
Что такое тритий?
Тритий это радиактивный изотоп водорода. По химическим свойствам — практически полный аналог обычного водорода. От нормального водорода отличается наличием пары «лишних» нейтронов в ядре. Не стабилен. Т.е., радиактивен. Разваливается на атом гелия, электрон, и еще какую-то фигню. Нам это не особо интересно. Естественно, с выделением энергии. Пусть и не очень большой.
Данное излучение считается не опасным, частицы не в состоянии преодолеть кожный покров человека. Однако, при попадании в организм, становится потенциально опасным, поэтому не нужно вдыхать этот газ, подобно гелию. Так же, поскольку тритий с точки зрения химии — водород, вполне себе горит. В результате горения образуется тяжелая вода, тоже не стабильная. Если вы попьете такую водичку, то по ночам будете светиться. Впрочем, есть мнения, что это тоже не опасно. Есть желающие проверить?
И где нам разжиться тритием?
Как ни странно, но это достаточно просто. Идем на Алиэкспресс, и так и пишем в строку поиска «тритий»:
Куча светящихся брелков и прочий фигни. Погодите. Они светятся без батарейки?! Да, дружок, это радиация.
Как «работает» эта подсветка. Вместе с тритием в колбу замешивается люминофор — вещество, способное поглощать энергию и преобразовывать ее в световое излучение. Т.е., если на пальцах, в результате радиактивного распада трития выделяемая энергия трансформируется в световую.
Я бы рекомендовал самую большую
Короче говоря, это то, что нам надо. Но еще раз, возможно стоит поискать что-то подобное на локальном рынке, вдруг на таможне окажется любитель ядерной физики, который изучив вашу посылку, придет к выводу, что… Ну вы поняли. Учитывая сегодняшний контингент людей в погонах это крайне маловероятно, но вдруг. Так же, я вполне допускаю, что эти штуки вполне себе легальны. Я не знаю. Я отобрал у ребенка.
Вообще китайцы по этому поводу не парятся от слова совсем:
Китайские физики-ядерщики одобряют
Что бы вы понимали, носить такую штуку в качестве сувенира на связке ключей в кармане джинсов — идея так себе. Как и на груди, есть поделки в виде крестика. Впрочем, китайцы ни в Христа, ни в Аллаха не верят, им пофиг. Ты для них неверный. Про 25 лет привирают, период полураспада 12 с небольшим хвостиком лет. Т.е. через 12 лет эта штуковина станет в 2 раза тусклее.
273 мкР/час. Не смертельно, но нафиг надо. Фото с Али от довольного клиента.
Преобразуем свет в электричество
Дабы далеко не ходить, на том же али вбиваем «солнечная батарея» и находим такой девайс:
Такая батарея «переварит» 20 тритиевых колбочек. Один элемент при кустарном опыте вырабатывает примерно 0.1 вольт.
А еще нам понадобиться фольга (в самом простом случае). Желающие заморочиться с зеркалами — все в ваших руках. Цель проста, максимум света на панель, минимум в окружающую среду. Можно состроить куб из панелей, разместив в середине источник (и не один), можно поэксперементировать с фокусировкой света. И все это замотать.
К слову, именно на таком принципе запитываются бортовые потребители этих ваших кораблей, типа американских Пионеров, которые бороздят… Причем бороздят в противоположную от Солнца сторону, где батареи направлять в сторону нашего светила уже без толку.
Теперь о плохом. Затея эта экономически не выгодна. Даже если просто покупать пальчиковые батарейки. Это без учета деградации питательных элементов, за 12 лет мощность вашего домашнего реактора упадет на половину.
Тем не менее, собрать подобный реактор вполне себе реально. В идеале только в каком-нибудь металлическом ящике. И никому про него не говорить.
И да, свинцовые трусы тоже лучше носите постоянно.
Источник
Ядерный реактор в домашних условиях
У ядерных реакторов одна задача: расщепить атомы в результате контролируемой реакции и использовать выделенную энергию, чтобы генерировать электрическую мощность . На протяжении многих лет реакторы рассматривались и как чудо, и как угроза.
Но можно ли собрать такое устройство у себя дома?
Дуглас Коултер из штата Вирджиния утверждает, что у себя дома он смастерил не что-нибудь, а настоящий термоядерный реактор в миниатюре! Коултер всю жизнь служил в разведывательном управлении при правительстве США.
Главная сложность, касающаяся реакторов термоядерного синтеза – это как сделать так, чтобы они давали больше энергии, чем в них подаётся. По словам Коултера, он сумел решить эту проблему, и более того – обнародовал свои данные, сделав их доступными для всех.
Реактор Kodak
Американская компания Kodak, производитель фототехники, признала, что с 1974г. владела небольшим ядерным реактором. Об установке знали несколько человек – ученые и инженеры. Размещался реактор в подвале штаб-квартиры Kodak в Рочестере, штат Нью-Йорк. Об этом сообщают западные СМИ.
В Kodak утверждают, что более 30-ти лет ядерная установка не представляла ни малейшей опасности для окружающих. Тем не менее реактор работал почти на 1,5 килограммах урана, обогащенного до 93,4%, то есть уровня, вполне достаточного для применения в атомной бомбе.
В фотолаборатории компании, где брали анализы химических веществ на присутствие загрязнений, а также проводилась нейтронная радиография, использовали калифорнийский умножитель потока нейтронов. Так разрабатывалась технология, улучшающая качество изображения.
Ядерный реактор размером с холодильник находился в подвале с бетонными стенами толщиной 60 сантиметров и управлялся дистанционно. О его существовании не знали ни власти Рочестера, ни власти штата.
Дэвид Хан
Дэвид Хан отказался от медицинского обследования «Я думаю, что отнял у себя не больше пяти лет жизни»
Он также известный как «Радиоактивный бойскаут» — человек, прославившийся тем, что пытался в 17-летнем возрасте создать самодельный ядерный реактор-размножитель в сарае рядом со своим домом на окраине Детройта.
Хан выдавал себя за взрослого учёного или школьного учителя физики для того, чтобы заслужить доверие специалистов, с которыми он успешно переписывался, несмотря на очевидные ошибки в письмах. Те сообщили ему некоторые основы о путях достижения цепной ядерной реакции. Эти знания мальчик решил использовать для постройки «реактора».
Дэвид смешал радий и америций, которые находились у него на руках вместе с бериллием и алюминием. Смесь была завернута в алюминиевую фольгу, из которой он попытался сделать подобие активной зоны ядерного реактора. Радиоактивный шар был окружён небольшими кубиками из ториевой золы и урановой пудры, завернутыми в фольгу и связанными вместе сантехнической лентой.
Хотя его самодельный «реактор», конечно, не мог достичь критического состояния, он представлял собой слабый нейтронный источник с повышенным уровнем ионизирующего излучения, который вблизи примерно в 1000 раз превышал обычные фоновые показатели для этой местности. Испугавшись показаний счётчика Гейгера (хотя они были в общем-то неопасны для здоровья, в отличие от контактов с радиоактивными веществами и вдыханием их аэрозолей и частиц, которые совершал юноша), Хан решил закончить со своими экспериментами, «утилизировав» все составляющие части своего реактора в лесу.
Во избежание лишних вопросов, погрузку опасного груза он решил производить глухой ночью 31 августа 1995 года, чем привлёк внимание полиции.
Ричард Хандл
Полиция шведского города Энгельхольм в среду, 3 августа, задержала, а впоследствии отпустила мужчину, который собрал ядерный реактор у себя на кухне. 31-летний Ричард Хандл хотел узнать, законен ли его эксперимент, в связи с чем обратился в Шведское управление по ядерной безопасности. До этого власти ничего не знали об эксперименте, несмотря на то, что Хандл не скрывал своих намерений и описывал все свои действия в блоге.
По словам мужчины, ядерной физикой он интересуется с детства. Для сборки реактора он заказывал радиоактивные вещества из-за рубежа, а недостающие детали собирал из подручных средств. В интервью шведской газете Helsingborgs Dagblad мужчина заявил, что ему удалось самостоятельно собрать действующий ядерный реактор, потратив на это около 6 000 шведских крон (или 950 долларов США).
После инцидента с полицией, конфисковавшей самодельный реактор, экспериментатор пообещал в дальнейшем сосредоточиться на теоретических аспектах ядерной физики.
Источник
Ядерный реактор для дома
Вы всё ещё топите дом газом или дровами, и не можете нормально подключиться к электросетям? А что вы скажите про ядерный реактор, установленный в подвале вашего коттеджа?
Как известно пользователям forumhouse.ru вопрос, чем отопить и осветить дом волнует каждого. Особенно на фоне постоянного роста цен на энергоносители. И если вы ещё не решили, откуда получать тепло и электричество, то исследователи из Америки предлагают избавить вас от этой головной боли на ближайшие 10 лет.
Десять лет тепла и света по цене в 10 центов за один киловат/час. Звучит заманчиво, не правда ли? По крайней мере, именно об этом говорится в пресс-релизе компании Hyperion Power Generation, продвигающей на рынокчастного домостроительствапортативную атомную установку под названием Hyperion.
Отличаясь необычайно малыми размерами – высота установки около трёх метров, и автономностью – срок работы реактора на одной заправке больше десяти лет, мини-станция мощностью в 25 мегаватт сможет стать незаменимым источником энергии для коттеджных поселений, фермерских хозяйств и небольших промышленных предприятий.
Как сделать очаг из обычной свечи читайте здесь.
И хотя цена в 25$ миллионов поначалу может показаться неоправданно высокой, представители компании говорят, что если Hyperion купят примерно 10 тысяч домовладельцев, то затраты каждого не превысят 2500$.
А учитывая низкую стоимость электроэнергии вырабатываемой установкой, и безопасность её работы, такое частное поселение становится полностью энергонезависимым от государственных энергосетей.
Несмотря на то, что в последние годы было несколько аварий, связанных с утечкой радиоактивных элементов – достаточно вспомнить катастрофу в Японии на АЭС Фукусима, разработчики Hyperion заявляют – их установка, работающая на низкообогащённом уране, может быть смонтирована даже в цокольном этаже частного дома.
Конечно, в реальной жизни так никто поступать не будет – ректор должен находиться глубоко под землёй в специальной бетонной рубашке. Но отсутствие сложной автоматики, саморегулирующуюся система охлаждения и конструкция реактора не позволяет ему выйти на сверхкритический режим работы, при котором было бы возможно расплавление ядра, что обеспечивает гораздо большую безопасность работы, чем обычная АЭС.
Систему не требуется обслуживать. Процесс перезагрузки топлива происходит на заводе изготовителе – для чего раз в 10 – 15 лет реактор потребуется извлечь и отвезти для перезаправки.
Hyperion Power Generation уже поставила несколько таких реакторов в Румынию, а благодаря повышенному интересу к разработке, уже ведутся переговоры по установке Hyperion в коттеджные поселения в Южной Америке. Всего же компания предполагает продать больше 4000 реакторов за ближайшие 10 лет.
Но если американцы только в начале пути, то японская компания Toshibaуже давно предложила жителям маленького города Галена, что расположен на Аляске, установить сверхминиатюрный ядерный реактор Toshiba 4S.
Причём поселенцам в количестве всего в 700 человек даже не придётся тратиться на покупку реактора размером с холодильник. Специалисты из компании Toshiba в рамках рекламной компании предложили им бесплатную установку и обслуживание мини-станции 4S мощностью всего в 10 мегаватт.
Жители удалённого городка, обогревающие свои дома дизельным отоплением , будут платить от 5 до 10 центов за киловатт-час. А срок службы установки до первой перезагрузки топлива составит 30 лет.
О том, как выбрать источник альтернативного отопления для дома рассказывается в этой статье.
Японцы предлагают использовать данный реактор в качестве элемента питания для опреснительной установки по производству чистой воды, которая может быть востребована в жарких странах расположенных на берегах океанов и морей.
Также представители компании заявляют о начале разработки ещё более компактной модели портативного ядерного реактора мощностью в 200 киловатт, предназначенной для системы электроснабжения, отопления и водоснабжения одного коттеджа на протяжении более 40 лет.
Подведя итог можно сказать, что если раньше владельцы частных домов стремились подключиться к централизованным энергоносителям, то сейчас, всё большую популярность приобретает движение за полностью энергонезависимое жилище.
О том, как построить полностью автономный дом пользователи forumhouse.ru могут в этой ветке нашего форума. Обсуждение чем топить большой дом при отсутствии газа ведётся здесь.
А в этом видеосюжете рассказывается о том, как увеличить электрическую мощность вашего дома с помощью инвертора.
Источник