शांतिपूर्ण परमाणु हर घर में नहीं है: रेडियोन्यूक्लाइड ऊर्जा स्रोतों के लिए अप्रत्याशित विकल्प

20 वीं शताब्दी के मध्य में रेडियो आइसोटोप सस्ते बिजली के लगभग अंतहीन स्रोत की तरह लग रहा था - रिएक्टर हवाई जहाज, कारों और यहां तक ​​कि घरों में आने वाले थे, उन्होंने तब सोचा था। लेकिन यह केवल फॉलआउट की दुनिया में हुआ। परमाणु ऊर्जा एक गतिरोध पर क्यों है और क्या हम इसका सूर्यास्त पकड़ेंगे? इस लेख में, हम लोगों के पास एक शांतिपूर्ण परमाणु बनाने के असफल प्रयासों के बारे में बात करते हैं - हम ऊर्जा स्रोतों के बारे में पोस्ट की एक श्रृंखला जारी रखते हैं।

एक शांतिपूर्ण परमाणु वैश्विक ऊर्जा उत्पादन को कम किए बिना कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन को कम करने में बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकता है। लेकिन नहीं खेले।

चेरनोबिल आपदा के बाद, परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के लिए उत्साह कम हो गया - किसी को भी पूरे क्षेत्रों की एक संभावना नहीं, लेकिन संभव रेडियोधर्मी संदूषण पसंद आया। फुकुशिमा आपदा ने केवल यूरोप में परमाणु ऊर्जा के परित्याग को गति दी। यूरोपीय संघ में, जहां, सीमा से सीमा तक, मोटे तौर पर, "हाथ में" परमाणु ईंधन के किसी भी रिसाव से कई देशों को एक बार में कवर किया जाएगा।

इटली में, आखिरी परमाणु ऊर्जा संयंत्र 1990 में खड़ा था। 2000 के बाद से, जर्मनी ने व्यवस्थित रूप से परमाणु ऊर्जा छोड़ना शुरू कर दिया, और फुकुशिमा दुर्घटना के बाद, देश में 17 में से आठ रिएक्टर एक बार में बंद हो गए। बेल्जियम 2025 तक अपने सभी सातों रिएक्टरों को बंद कर देगा। स्विट्जरलैंड 2034 तक रिएक्टरों को बंद कर देगा। अमेरिका, मध्य पूर्व और एशिया के देश अपने परमाणु ऊर्जा संयंत्रों को रोकने की जल्दी में नहीं हैं और यहां तक ​​कि नए निर्माण भी कर रहे हैं, लेकिन साथ ही वे सक्रिय रूप से हरित ऊर्जा विकसित कर रहे हैं। और जर्मनी में 2019 में, सूरज, हवा, पानी और बायोमास से प्राप्त बिजली की मात्रा परमाणु, ईंधन सहित जीवाश्म में बिजली संयंत्रों से अधिक हो गई।


देशों में परमाणु ऊर्जा का हिस्सा। 10 साल बाद, यूरोप में हरे धब्बे गायब हो जाएंगे। और यहां तक ​​कि चीन ने पवन और सौर स्टेशनों के निर्माण में $ 380 बिलियन का निवेश किया है। स्रोत: PRIS - देश सांख्यिकी / विकिमीडिया

एनपीपी के पास दुनिया की बिजली का लगभग 10% हिस्सा है, और उनकी हिस्सेदारी धीरे-धीरे घट रही है। और नवीकरणीय स्रोतों के लिए - 20%, सबसे बड़ी वृद्धि पवन ऊर्जा (10 वर्षों में 4.5 गुना) और सौर स्टेशनों (10 वर्षों में 25 बार) द्वारा दर्शाई गई है। बेशक, परमाणु ऊर्जा संयंत्र को दफनाना बहुत जल्दी है, लेकिन कौन जानता है कि अगले 20 वर्षों में हमें क्या इंतजार है। 1990 के दशक के उत्तरार्ध में, कोई भी यह नहीं सोच सकता था कि पवन ऊर्जा और सौर पैनल वैश्विक ऊर्जा उद्योग में कम से कम एक महत्वपूर्ण हिस्से पर कब्जा कर लेंगे।

परमाणु के स्वर्ण युग के दौरान, वैज्ञानिकों ने इन तकनीकों को अधिक सुरक्षित, लोगों के लिए अधिक सुलभ और समझने योग्य बनाने की कोशिश की, लेकिन कई अनसुलझे और अनसुलझी समस्याओं ने आशाजनक विचारों को दफन कर दिया या उनके आवेदन के दायरे को कम से कम कर दिया। यहाँ इन विचारों में से कुछ हैं।

एक उड़ान रिएक्टर जो बंद नहीं हुआ

1950 के दशक में, जब परमाणु भविष्य के लिए रोमांटिक स्वभाव अभी तक दूर नहीं हुआ था, परमाणु रिएक्टरों ने जहां भी संभव हो, प्रयोग करने की कोशिश की। यह कोई रहस्य नहीं है कि संयुक्त राज्य अमेरिका में वैज्ञानिकों का मुख्य ग्राहक और निवेशक रक्षा विभाग है, और फिर यह craziest परियोजनाओं को वित्त देने के लिए तैयार था।

50 के दशक की शुरुआत में, यूएसएसआर के साथ अपरिहार्य युद्ध के बारे में हवा में पहले से ही बात हुई थी, इसके अलावा, एक परमाणु युद्ध। उस समय परमाणु हथियारों की डिलीवरी के साथ परेशानी थी: रॉकेट विज्ञान अपनी प्रारंभिक अवस्था में था, और पहले युद्ध के बाद के बमवर्षकों के पास संघर्ष की स्थिति में संभावित दुश्मन के क्षेत्र में आने का समय नहीं था। यह आवश्यक था कि कथित बमबारी के स्थानों के करीब संभव के रूप में सैन्य विमान लगातार हवा में हों। तो, हमें एक विमान इंजन की आवश्यकता है जो ईंधन भरने के बिना दिन और सप्ताह काम कर सके।

एक हवाई जहाज में परमाणु रिएक्टर स्थापित करने का कार्यक्रम संयुक्त राज्य अमेरिका में 1946 के शुरू में शुरू हुआ। दो सबसे बड़े विमान इंजन डेवलपर्स, जनरल इलेक्ट्रिक और प्रैट एंड व्हिटनी ने एक रैमजेट इंजन के लिए अपने विकल्प प्रस्तुत किए। उनके संचालन का सिद्धांत शानदार ढंग से सरल था: पारंपरिक ईंधन पर टेक-ऑफ के बाद, हवा में प्रवेश करने वाले हवा के रिएक्टर में प्रवेश किया, 1000 डिग्री सेल्सियस से ऊपर गरम किए गए हजारों चैनलों से गुजरा और आउटलेट पर प्रतिक्रियाशील जोर पैदा किया।


प्रत्यक्ष-प्रवाह परमाणु इंजन जनरल इलेक्ट्रिक HTRE-3। स्रोत: संयुक्त राज्य अमेरिका की संघीय सरकार / विकिमीडिया

विचार भयानक था: यहां तक ​​कि रूढ़िवादी अनुमानों के अनुसार, इस तरह के इंजन वाला एक हवाई जहाज हफ्तों के लिए हवा में हो सकता है - जब तक कि चालक दल से पर्याप्त भोजन और पानी था। व्यवहार में, ऐसी समस्याएं थीं जिनके बारे में आपने पहले ही अनुमान लगा लिया था। सबसे पहले, रिएक्टर ने आयनकारी विकिरण का एक लूप बनाया और इसने उस क्षेत्र को काफी खराब कर दिया, जिस पर वह उड़ गया। परमाणु ऊर्जा संयंत्रों की तरह दोहरे सर्किट प्रणाली की मदद से निकास से छुटकारा पाना संभव था, लेकिन फिर इंजन की दक्षता में तेजी से गिरावट आई - विमान शायद ही पेलोड के बिना खुद को ले जा सके। दूसरे, चालक दल का जैविक संरक्षण आदर्श नहीं था, और एक कुशल सैन्य पायलट, विशेष रूप से एक रणनीतिक बमवर्षक पायलट, एक सुनहरा संसाधन है। तीसरा, किसी भी क्षेत्र (दुश्मन को छोड़कर) में इस तरह के विमान का गिरना एक अंतरराष्ट्रीय घोटाले और पर्यावरणीय आपदा को जन्म देगा। सामान्य तौर पर, उन्होंने रिएक्टर को विमान पर रखा, लेकिन केवल एक पर - एकमात्र प्रायोगिक बोर्ड NB-36H था (इस सामग्री में बहुत पहले फोटो में), और उस पर इंजन रिएक्टर से जुड़ा नहीं था।

चालक दल को एक सीसा और रबर संरचना द्वारा संरक्षित किया गया था, जिसने विमान के द्रव्यमान में 11 टन जोड़ा था, लेकिन अभी भी पूरी तरह से विकिरण से लोगों को ढाल नहीं सका। बोर्ड पर बमवर्षक ने 1-मेगावाट जल-ठंडा रिएक्टर का वजन 16 टन रखा। विमान ने 215 घंटे तक उड़ान भरी, जिसमें से 89 घंटे काम कर रहे रिएक्टर के साथ, टेक्सास और न्यू मैक्सिको के रेगिस्तानी क्षेत्रों में विशेष रूप से परीक्षण किए गए।

परमाणु बम के विचार को 1961 में राष्ट्रपति केनेडी द्वारा दो महाशक्तियों के बीच संबंधों में एक "पिघलना" के फैसले के द्वारा छोड़ दिया गया था। लेकिन इसका मतलब यह नहीं था कि अमेरिका ने विमान के लिए परमाणु इंजन कार्यक्रम को पूरी तरह से दफन कर दिया।


35 मेगावाट जनरल इलेक्ट्रिक HTRE-2 और HTRE-3 इंजन अब खुले तौर पर इडाहो नेशनल लेबोरेटरी पार्किंग में पार्क किए गए हैं, जहां उनका परीक्षण किया गया था। स्रोत: वॉट्समंस्की / विकिमीडिया

इसी तरह की परियोजनाएं, जैसा कि आप अनुमान लगा सकते हैं, यूएसएसआर में मौजूद हैं - ग्रह के दोनों किनारों पर, सैन्य मामलों में रुझान समान थे। 1955 में, परमाणु उड्डयन ऊर्जा संयंत्र के निर्माण पर काम शुरू हुआ, और इसके लिए विमान को टुपोलेव और मायाश्चेव के डिजाइन ब्यूरो द्वारा विकसित किया जाना था। परीक्षण के लिए, एक होनहार रणनीतिक टीयू -95 एम बॉम्बर लिया गया (वैसे, यह अभी भी सेवा में है)। 1958 तक, कार्गो डिब्बे में एक रिएक्टर के साथ टीयू -95 एलएएल विमान तैयार था। 1961 की गर्मियों के दौरान, प्रयोगशाला के विमानों ने 34 उड़ानें भरीं। जैसा कि अमेरिकी परियोजना में, टेक-ऑफ के लिए पारंपरिक एनके -12 एम टर्बोप्रॉप इंजन का उपयोग करना था, और रिएक्टर पहले से ही ऊंचाई पर जुड़ा हुआ था।

अमेरिकियों के विपरीत, सोवियत इंजीनियरों ने पॉलीथीन और सेरेसिन से बने विभाजन के साथ चालक दल को बोरोन कार्बाइड के एक एडिटिव के साथ ढाल दिया, जो लीड के साथ रबड़ की तुलना में अधिक प्रभावी और बहुत हल्का था।

इस परियोजना को टीयू -119 नाम दिया गया था, और बमवर्षक आमतौर पर काफी व्यवहार्य था। लेकिन संयुक्त राज्य अमेरिका के बाद, 1960 के दशक की शुरुआत में सोवियत परमाणु हेलीकॉप्टर का विकास रोक दिया गया था। यह संभव है कि उन्हीं कारणों के लिए: "पिघलना", रॉकेट विज्ञान का विकास और पतन का खतरा। और, ज़ाहिर है, कीमत: धारावाहिक उत्पादन में टीयू -119 लाने से 1 बिलियन सोवियत रूबल की लागत आती है।


टीयू -119 की अघोषित योजना रिएक्टर के स्थान को स्पष्ट रूप से दर्शाती है। स्रोत: टुपोलेव डिजाइन ब्यूरो

1960 के दशक ने बमवर्षकों से लेकर अंतरमहाद्वीपीय मिसाइलों तक की सैन्य प्राथमिकताओं में बदलाव को चिह्नित किया। और यहां सिर्फ फ्लाइंग रिएक्टर बहुत बाहर होंगे - रॉकेट में ऐसे लोग नहीं हैं जिन्हें विकिरण सुरक्षा, भोजन और पानी की आवश्यकता होती है, रॉकेट महीनों तक उड़ सकता है, और सही समय पर, पैंतरेबाज़ी करता है और महासागर के दूसरी तरफ से परमाणु अभिवादन करता है।

प्लूटो परियोजना, 1957 में संयुक्त राज्य अमेरिका में शुरू की गई, जिसका उद्देश्य परमाणु बम और एक परमाणु रिएक्टर के साथ एक इंजन के रूप में एक मिसाइल बनाने का था, जैसा कि उन्होंने बम हमलावरों को संलग्न करने का असफल प्रयास किया था।

SLAM (सुपरसोनिक लो एल्टीट्यूड मिसाइल, एक सुपरसोनिक कम ऊंचाई वाले रॉकेट) नामक उत्पाद को 4200 किमी / घंटा की गति से 300 मीटर की ऊंचाई तक उड़ना चाहिए था। लेकिन इस परियोजना को लागू नहीं किया गया था: रॉकेट, यहां तक ​​कि सिद्धांत रूप में, अस्वीकार्य रूप से महंगा और "गंदा" निकला (इस परियोजना के बारे में अधिक यहां वर्णित है )।

इसके अलावा, जब परियोजना औपचारिक रूप से तैयार हो गई, तो पारंपरिक अंतरमहाद्वीपीय मिसाइलों को पहले से ही बचपन की बीमारियों से छुटकारा मिल गया। वे बहुत सस्ते, सुरक्षित और उपयोग में आसान हो गए। और लगता है कि नया समय हमारे लिए रूसी पेट्रेल लाया गया है, लेकिन इसकी समीक्षा इस पद के दायरे से परे है।

हम जोड़ते हैं कि अगर 20 वीं सदी में परमाणु इंजन वाली मिसाइलों का एहसास नहीं हुआ, तो उपग्रह काफी हैं। 1965 में, अमेरिकियों ने स्नैपशॉट को SNAP-10A के साथ कम पृथ्वी की कक्षा में लॉन्च किया। वह एक साल के लिए "शिथिल" होना चाहिए था, जिससे लगभग 500 वाट की विद्युत शक्ति पैदा हुई। लेकिन उड़ान के 43 वें दिन, जहाज पर वोल्टेज नियामक विफल हो गया, बिजली 590 डब्ल्यू पर कूद गई, और रिएक्टर बंद हो गया। यह मान लिया गया था कि अगले 4000 वर्षों तक अंतरिक्ष मलबे के रूप में SNAP-10A कक्षा में रहेगा, लेकिन 2008 तक यह उपकरण 10 सेमी व्यास से कम के कई टुकड़ों में ढह गया था। सबसे अधिक संभावना है, वह अन्य अंतरिक्ष मलबे से टकरा गया।


500W SNAP-10A स्पेस रिएक्टर वह जो अब मलबे के रूप में पृथ्वी के चारों ओर उड़ता है। स्रोत: यूएस डो / विकिमीडिया

यूएसएसआर में, 1970 के बाद से अंतरिक्ष यान पर कम बिजली वाले परमाणु ऊर्जा संयंत्रों का सफलतापूर्वक उपयोग किया गया है। विशेष रूप से, उन्होंने लगभग तीन दर्जन के साथ लेगेंडा प्रणाली के टोही उपग्रहों को खिलाया। लेकिन यहां तक ​​कि घटनाओं की एक श्रृंखला ने परमाणु रिएक्टरों के उपयोग को समाप्त कर दिया - कम से कम पृथ्वी की कक्षा में। और सभी क्योंकि भले ही अंतरिक्ष में कुछ गलत हो, रेडियोधर्मी मलबे अभी भी पृथ्वी पर उड़ते हैं। 1978 में, सोवियत कॉसमॉस -954 उपग्रह के साथ एक अप्रिय घटना घटित हुई थी, जो कि एक परमाणु परीक्षण से सुसज्जित था: एक महीने की कक्षा में काम करने के बाद, अंतरिक्ष यान अनायास पृथ्वी पर घर चला गया, घने वायुमंडलीय परतों में ढह गया और 124 हजार वर्ग मीटर में उदारता से फैल गया। कनाडाई आर्कटिक का किमी 30 किलोग्राम यूरेनियम -235। सौभाग्य से, कनाडा के उत्तरपश्चिमी क्षेत्रों में बहुत कम आबादी ने दुखद परिणामों से बचने में मदद की। खोज अभियानों ने विभिन्न मलबे के 65 किलोग्राम एकत्र किए, उनमें से कुछ 200 एक्स-रे / घंटे के तहत फॉनिल थे।

1983 में, Cosmos-1402 ने हिंद महासागर के गर्म पानी में डुबकी लगाई। हालांकि रिएक्टर वातावरण में जल गया, लेकिन यूरेनियम -235 के बारीक अवशेषों को लंबे समय तक तलछट में दर्ज किया गया।

और जब 1988 में कॉस्मोस -19 1900 दुर्घटनाग्रस्त हो गया, तो यह स्वचालित रूप से दफन कक्षा में भेजा गया था। लेकिन उस समय तक, विश्व समुदाय ने अंतरिक्ष यान में रिएक्टरों के उपयोग के खिलाफ एक बहुत मजबूत पूर्वाग्रह का गठन किया था।

कॉम्पैक्ट फ़्लाइंग रिएक्टर का एक विकल्प रेडियोआइसोटोप थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर है, और यह वह था जिसे अभ्यास में व्यापक आवेदन मिला था। लेकिन यह भी नहीं कि परमाणु ऊर्जा के प्रति उत्साही लोगों ने क्या उम्मीद की थी।

रेडियो आइसोटोप थर्मोइलेक्ट्रिक जेनरेटर (RTG)

1912 में, ब्रिटिश भौतिक विज्ञानी हेनरी मोसले ने पहला रेडियो आइसोटोप पावर स्रोत बनाया: सिल्वर-प्लेटेड दीवारों के साथ एक ग्लास फ्लास्क के केंद्र में, इलेक्ट्रोड पर रेडियम विकिरण स्रोत स्थापित किया गया था, उत्सर्जित बीटा कण चांदी और विकिरण के बीच एक संभावित अंतर पैदा करते हैं, जो बल्ब के इलेक्ट्रोड पर वोल्टेज का कारण बनता है।


हेनरी मोस्ले अपने एक फ्लास्क के साथ एक्स-रे का अध्ययन करते थे। दुर्भाग्य से, प्रथम विश्व युद्ध के दौरान गैलिपोली की लड़ाई में एक होनहार वैज्ञानिक और आविष्कारक का जीवन एक स्नाइपर की गोली से कट गया था। स्रोत: न्यूयॉर्क पब्लिक लाइब्रेरी

रेडियोधर्मी क्षय के दौरान, पदार्थ गर्म होता है, कभी-कभी उच्चतम तापमान तक। उत्पन्न गर्मी आरटीजी को थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर का उपयोग करके बिजली में परिवर्तित किया जाता है।

एक थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर एक सरल लेकिन बहुत ही मनोरंजक चीज है। दो शताब्दियों पहले, 1821 में, जर्मन थॉमस सीबेक ने पाया था कि दो कंडक्टरों के बीच एक तापमान अंतर के साथ, एक कंडक्टर से दूसरे में गर्मी के प्रवाह के दौरान संभावित अंतर के गठन के कारण बिजली उत्पन्न होती है। वैसे, इस घटना का उलटा प्रभाव, जीन-चार्ल्स पेल्टियर द्वारा 1834 में खोजा गया, पेल्टियर तत्वों पर प्रोसेसर कूलर का आधार बना, जो 2000 के दशक की शुरुआत में लंबे समय तक उत्पादित नहीं थे: यदि आप असंतुष्ट कंडक्टरों के बीच वर्तमान करते हैं, तो उनमें से एक गर्म होता है, और दूसरा। इसके विपरीत, यह ठंडा होगा।


थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर की संरचना बहुत सरल और समझने योग्य है, इसलिए आरटीजी के निर्माण ने तकनीकी सीमाओं में नहीं, बल्कि आवश्यक मात्रा में समस्थानिकों की अनुपस्थिति में आराम किया। स्रोत: विकिमीडिया / केन ब्रेजर

यदि गर्मी से बिजली इतनी आसानी से प्राप्त की जा सकती है, जो हमारे ग्रह (सौर, जलतापीय और पेट्रोथर्मल ऊर्जा) पर प्रचुर मात्रा में है, तो थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर पर बिजली संयंत्र क्यों नहीं हैं? क्योंकि इस तरह के एक जनरेटर की दक्षता, इसे हल्के ढंग से डालने के लिए, बहुत नहीं है - लगभग 6-10% थर्मल पावर। पोर्टेबल आरटीजी की कम या ज्यादा सभ्य शक्ति प्राप्त करने के लिए, उच्च गर्मी पीढ़ी और लंबे आधे जीवन के साथ रेडियो आइसोटोप की तलाश करनी होगी।

दूसरी ओर, इतनी कम दक्षता के साथ भी, आप रह सकते हैं और काम कर सकते हैं: एक रेडियो आइसोटोप स्रोत एलईडी लाइटिंग, विभिन्न प्रकार के सेंसर और नियंत्रण प्रणाली को पावर करने और इसके साथ बैकअप पावर को व्यवस्थित करने के लिए पर्याप्त है। प्राकृतिक आपदा की स्थिति में घरों के व्यक्तिगत ऊर्जा की आपूर्ति के लिए कोई विकल्प नहीं है जो बिजली के बिना नहीं रहेगा?

इतने सारे आइसोटोप के गुणों का अध्ययन किया गया था, लेकिन आरटीजीएस के लिए उपयुक्त बहुत कम तत्व थे: बिजली स्रोतों की आवश्यकताएं बहुत कठोर थीं। उदाहरण के लिए, प्लूटोनियम -238, जो अंतरिक्ष यान और पेसमेकर में उपयोग किए जाने वाले कम बीटा और गामा विकिरण के कारण लगभग सुरक्षित है, पदार्थ के प्रति ग्राम 0.54 डब्ल्यू गर्मी का उत्सर्जन करता है, और इसका आधा जीवन 88 वर्ष है। वर्ष के दौरान, प्लूटोनियम -238 पर RTG प्रारंभिक क्षमता का 0.78% खो देगा। एक प्लूटोनियम स्रोत लंबे समय तक चलेगा, लेकिन सौ वाट के एक जोड़े को प्राप्त करने के लिए आपको कुछ किलोग्राम पदार्थ लोड करना होगा।

लेकिन सिर्फ पोलोनियम -210 पर देखें, यह एक वास्तविक "स्टोव" है - 140 ग्राम गर्मी प्रति ग्राम, 2,000 गुना अधिक प्लूटोनियम! हां, यहां समस्या है, पोलोनियम का आधा जीवन केवल 138 दिन है। आप इस तरह के RTG के साथ बहुत दूर नहीं जा सकते।


एक आधुनिक आरटीजी का विशिष्ट डिजाइन: आइसोटोपिक कोर, थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटिंग कंडक्टर के कई जोड़े और शरीर पर एक अनिवार्य रेडिएटर जो अतिरिक्त गर्मी को हटा देता है। स्रोत: नासा / विकिमीडिया

हेनरी मोस्ले की खोज और आरटीजी की उपस्थिति के बीच आधी शताब्दी बीत गई - उन्हें परमाणु रिएक्टरों द्वारा जीवन की शुरुआत दी गई, जहां बड़ी मात्रा में आइसोटोप का उत्पादन संभव था। आरटीजीएस पर काम 1960 के दशक में शुरू हुआ, जब संयुक्त राज्य अमेरिका में एसएनएपी -1 (न्यूक्लियर ऑक्जिलरी पावर के लिए सिस्टम) बनाया गया था। SNAP-1, बल्कि सेरेमियम -144 में "स्टीम इंजन" था, जिसमें पानी के बजाय पारा का उपयोग किया गया था।

SNAP-1 के बाद, SNAP-3 को प्लूटोनियम -238 थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर के साथ विकसित किया गया था। डिवाइस का वजन लगभग 2 किलोग्राम था और 2.5 वाट बिजली का उत्पादन किया। एसएनएपी -3 ने जीपीएस के पूर्ववर्ती ट्रांजिट अमेरिकी नेविगेशन उपग्रहों को संचालित किया।

एसएनएपी -3 के सफल अनुभव ने अंतरिक्ष यान में रेडियोसोटोप बिजली आपूर्ति के युग की शुरुआत को चिह्नित किया, जिसके लिए कॉम्पैक्ट, लंबे समय तक चलने और रखरखाव-मुक्त "बैटरी" की आवश्यकता होती है। और हाँ, एसएनएपी श्रृंखला में न केवल थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर थे, बल्कि पूर्ण रूप से विकसित परमाणु रिएक्टर भी थे, जिनका उल्लेख ऊपर किया गया था।

अंतरिक्ष उद्योग में आरटीजीएस का उपयोग अब तक छोटे अंतर-संबंधी जांचों के लिए ऊर्जा समस्या का एकमात्र समाधान है। सौर पैनलों की दक्षता सूर्य से दूरी के साथ कम हो जाती है। नासा ने इस समस्या को दृष्टांत में स्पष्ट रूप से बताया है।

RTGs ने वायेजर (160 W) अंतरिक्ष यान में अपना स्थान पाया जो पहले से ही सौर मंडल, कैसिनी, न्यू होराइजन्स और गैलीलियो इंटरप्लेनेटरी स्टेशन (300 W), क्यूरियोसिटी रोवर (110 W) से आगे निकल चुका है, और अपोलो लूनर प्रोग्राम स्पेसक्राफ्ट में भी (73 W) )। इसके अलावा, ऐसे स्रोत न केवल बिजली, बल्कि इलेक्ट्रॉनिक्स को भी गर्म करते हैं - 90% थर्मल ऊर्जा रेडिएटर्स में जाती है।


फोटो के केंद्र में आठ "पंख" के साथ एक ग्रे सिलेंडर - आरटीएपी एसएनएपी -27, 30 वी डीसी में 75 वाट जारी करते हुए, यह अपोलो 14 मिशन के दौरान चंद्रमा पर इस्तेमाल किया गया था। स्रोत: नासा, एलन शेपर्ड / विकिमीडिया

हालांकि, अंतरिक्ष में भी, आरटीजी का उपयोग शायद ही कभी किया जाता है। एक दुर्घटना की संभावना रेडियोधर्मी विकिरण का एक स्रोत है जो बाहरी अंतरिक्ष में चला गया है, सामान्य रूप से, हमारे ग्रह की आबादी की चिंता नहीं करता है, लेकिन यह बहुत बुरा है अगर पृथ्वी पर एक उपद्रव होता है, उदाहरण के लिए, किसी के परेशान हाथों की क्रियाओं से। और किसी ने भी असफल मिसाइल प्रक्षेपण को रद्द नहीं किया। इसलिए, 1964 में, RTG SNAP-9A के साथ अमेरिकी ट्रांजिट -5 बी उपग्रह ने वायुमंडल में लगभग एक किलोग्राम प्लूटोनियम -238 को बिखेरते हुए प्रक्षेपण में ध्वस्त कर दिया। 1968 में, फिर से, एसएनएपी -19 बी 2 के साथ अमेरिकी निंबस बी -1 मौसम उपग्रह ने महासागर को संक्रमित नहीं किया, जिसमें यह गिर गया, केवल 1 किलो प्लूटोनियम -238 के साथ बेहतर कैप्सूल डिजाइन के लिए धन्यवाद। अंत में, 1996 में बड़े रूसी अनुसंधान उपकरण मार्स -96 ने कक्षा को छोड़ दिया और प्रशांत महासागर के तल पर 270 ग्राम प्लूटोनियम -238 को दफन कर दिया।


निंबस बी -1 मौसम गुब्बारे के लिए प्लूटोनियम -238 आइसोटोप के साथ एक स्टील कैप्सूल और यह समुद्र तल पर भी है। स्रोत: नासा

और अब परेशान करने वाली खबर: RTG का इस्तेमाल न केवल अंतरिक्ष में, बल्कि जमीन पर भी किया जाता है। 20 वीं शताब्दी में, वे समुद्री बोय और निर्जन लाइटहाउस को ग्रह के दूरदराज के क्षेत्रों में, उदाहरण के लिए, आर्कटिक में बिजली देने के लिए उपयोग किया गया था। परमाणु ईंधन के रिसाव को रोकने के लिए अब वियर ब्वॉयज और लाइटहाउस एकत्रित किए जाते हैं और उनका निस्तारण किया जाता है। कभी-कभी रखरखाव, परिवहन या बस संचालन के दौरान RTG के मामले खराब हो जाते हैं - पिछले 36 वर्षों में CIS में 23 घटनाएं हुई हैं।इसके अलावा, उनमें से कुछ में गैर-लौह धातु कलेक्टरों द्वारा बिजली की आपूर्ति संलग्नक को नष्ट कर दिया गया था। हार्ड अल्फा रेडिएशन के साथ आरटीजी को सहेजना एक उच्च विस्फोटक प्रक्षेप्य को स्लेजहेमर के साथ जोड़ने से अधिक खतरनाक है - कम से कम प्रक्षेप्य विस्फोट नहीं कर सकता है, लेकिन यूरेनियम या प्लूटोनियम के विकिरण से छिपाने का कोई तरीका नहीं है। खासकर अगर बर्बर यूरेनियम धूल को सांस लेता है।

लेकिन अगर RTG व्यापक रूप से उपलब्ध हो जाए तो क्या होगा? तो "गंदा बम" दूर नहीं है। रेडियोसोटोप्स का टर्नओवर कुछ और की तरह विनियमित है, इसलिए आपको नियंत्रण के कमजोर होने और आरटीजीएस के उद्भव के लिए अंतरिक्ष और "रक्षा उद्योग" के अलावा कहीं और इंतजार नहीं करना चाहिए। एकमात्र क्षेत्र जहां रेडियोसोटोप बिजली की आपूर्ति "लोगों के करीब" हो गई थी पेसमेकर के लिए बैटरी थी। हां, और वहां वे लंबे समय से लिथियम आयन बैटरी द्वारा प्रतिस्थापित किए गए हैं।


पेसमेकर के लिए बैटरी जिसमें से प्लूटोनियम -238 निकाला जाता है। स्रोत: ओक रिज एसोसिएटेड विश्वविद्यालय

छोटा रिएक्टर हाउस रिएक्टर

जाहिर है, ऐसे रेडियोसोटोप स्रोतों से, सभी इच्छा के साथ घर को बिजली देना संभव नहीं होगा। फिर आपके अपने रिएक्टर के बारे में क्या, जिसे घर के पीछे रखा जा सकता है? बेशक, कॉम्पैक्ट मि। फिल्म "बैक टू द फ्यूचर 2" से फ्यूजन हमारे लिए तैयार नहीं है। लेकिन कम बिजली वाले परमाणु ऊर्जा संयंत्रों (एएफएमएम) के क्षेत्र में कुछ प्रगति ध्यान देने योग्य है, हालांकि, यहां तक ​​कि सबसे आशाजनक परियोजनाएं अभी भी बहुत अनिश्चित स्थिति में हैं।

एक कॉम्पैक्ट रिएक्टर पर एक छोटे परमाणु ऊर्जा संयंत्र का निर्माण दूरदराज के छोटे शहरों को बिजली देने के लिए एक उत्कृष्ट समाधान प्रतीत होता है, जिसमें हरित ऊर्जा के लिए कोई अवसर नहीं है, और जीवाश्म ईंधन का परिवहन लंबा और महंगा है। हम कुछ प्रकार के सर्कुलेशन सेटलमेंट लेते हैं, जहाँ कूलिंग पॉन्ड भी व्यवस्थित नहीं किया जा सकता है, और वहाँ एक छोटे से 100 मेगावाट के परमाणु ऊर्जा प्लांट को लगाया जा सकता है - जल्दी, आसानी से और सस्ते में भी! इस तरह के विचारों के साथ, कई एसीएमएम परियोजनाएं विकसित की गईं। लेकिन कागज पर जो सरल और सस्ती लग रहा था वह महंगा और जटिल हो गया।

ऊर्जा के क्षेत्र में तोशिबा का एक विकास कम शक्ति वाले रिएक्टर बन गए हैं। तोशिबा 4S नामक यह परियोजना 10 से 50 मेगावाट की क्षमता वाला एक मॉड्यूलर रखरखाव-मुक्त रिएक्टर था। 4S सुपर-सेफ, स्मॉल एंड सिंपल के लिए एक संक्षिप्त नाम है, जो कि "अति-विश्वसनीय, कॉम्पैक्ट और सरल है।" डिवाइस एक 30-मीटर सीलबंद संलग्नक है, जिसके अंदर नियंत्रण छड़ के बिना एक रिएक्टर कोर है। कोर की परिधि के चारों ओर छड़ के बजाय, न्यूट्रॉन परावर्तक पैनल स्थापित होते हैं जो प्रतिक्रिया का समर्थन करते हैं, और आपातकाल की स्थिति में, श्रृंखला प्रतिक्रिया को रोकते हैं।


रिफ्लेक्टर के संचालन का सिद्धांत। स्रोत: तोशिबा

परिचित छड़ की कमी इन रिएक्टरों और पूर्ण-आकार वाले लोगों के बीच एकमात्र अंतर नहीं है। पानी के बजाय तरल सोडियम का उपयोग ठंडा करने के लिए किया जाता है। धातु उबलता नहीं है और रिएक्टर के अंदर दबाव नहीं बढ़ाता है, लेकिन एक ही समय में पानी से 200 डिग्री अधिक तापमान पर अपने गुणों को बरकरार रखता है - और यह सुरक्षा के लिए अभी भी +1 है। सोडियम विद्युत चुम्बकीय पंपों द्वारा पंप किया जाता है। 4S को कूलिंग पंप की आवश्यकता नहीं होती है, एक स्टॉप की स्थिति में, यह आवास के माध्यम से आसपास की ठंडी मिट्टी में गर्मी का निर्वहन करता है। और फिर से, सुरक्षा के लिए +1 - पावर आउटेज के कारण पंपों की विफलता ने फुकुशिमा दुर्घटना को तेज कर दिया, जिससे रिएक्टरों की अधिकता, कोर पिघलने और परमाणु ईंधन रिसाव शुरू हो गया।


योजनाबद्ध तोशिबा 4S। स्रोत: तोशिबा

लेकिन Toshiba 4S का सबसे महत्वपूर्ण लाभ इसका रखरखाव मुफ्त है। फैक्ट्री में ईंधन भरा जाता है, जिसके बाद रिएक्टर उसी गैस स्टेशन पर लगभग 30 वर्षों से काम कर रहा है। समय के साथ, इसकी शक्ति अनिवार्य रूप से घट जाती है, पहले ईंधन भरने के जीवन चक्र के अंत में डेढ़ गुना तक। तब रिएक्टर को विघटित कर दिया जाता है और उसकी जगह एक नया स्थापित किया जाता है। वास्तव में, यह एक बेकार नहीं है, बल्कि एक बड़ी बचत है। VVER-1000 रिएक्टर के लिए एक ईंधन असेंबली की कीमत, उत्पादन के देश और अनुबंध के आधार पर $ 0.6-1 मिलियन के स्तर पर उतार-चढ़ाव होती है। VVER में उनमें से 163 टुकड़े हैं, और हर एक 4.5-5 वर्षों तक रहता है। तुलना के लिए, पूरे तोशिबा 4S परमाणु ऊर्जा संयंत्र की कीमत सैद्धांतिक रूप से $ 25-30 मिलियन होनी चाहिए। उच्च क्षमता वाले परमाणु ऊर्जा संयंत्र के निर्माण की लागत लगभग $ 8 बिलियन है, और यह देश और बिजली इकाइयों की संख्या के आधार पर बहुत भिन्न होता है।

लेकिन यहां, व्यावहारिक कार्यान्वयन के साथ, स्थिति आरटीजी के मामले में भी बदतर है। गैलिना शहर के पास अलास्का में तोशिबा 4S रिएक्टर को स्थापित करना था, लेकिन 2010 में यह परियोजना जमी थी। प्रगति अमेरिकी नौकरशाही रिंक के बेरहम हमले के तहत बंद कर दिया। परमाणु ऊर्जा संयंत्र एक गंभीर बात है, और यदि वे आसानी से नहीं संभाले जाते हैं, तो वे बेहद खतरनाक हैं; आपको उदाहरण के लिए दूर नहीं जाना पड़ेगा। इसलिए, संयुक्त राज्य में परमाणु ऊर्जा से संबंधित किसी भी परियोजना को परमाणु नियामक आयोग (एनआरसी) के साथ सबसे जटिल प्रमाणन प्रक्रिया से गुजरना होगा। यह कहना कि यह एक राक्षसी रूप से लंबी और राक्षसी रूप से महंगी प्रक्रिया है इसकी जटिलता और लागत को कम आंकना है।

एनआरसी में रिएक्टर के प्रमाणन के लिए कार्यशील दस्तावेज के एक बड़े पैमाने पर प्रावधान की आवश्यकता होती है, जो कि अवास्तविक परियोजना के लिए योग्य विशेषज्ञों की सहायता से लिखा जाना चाहिए। इसकी मात्रा आसानी से 10 हजार पृष्ठों से अधिक हो सकती है, और प्रत्येक के लिए बहुत पैसा खर्च होगा। आवेदन दाखिल करने के बाद, आयोग इसके लिए विचार करेगा ... चार साल। हमें याद है कि परमाणु ऊर्जा गंभीर है। एनआरसी प्रमाणपत्र प्राप्त करने का प्रयास, जो जीवन को पास देगा, आसानी से $ 200 मिलियन खर्च कर सकता है - यह एक बहुत प्रभावशाली राशि है जिसे केवल तभी निर्धारित किया जा सकता है जब आप अपनी परियोजना की व्यावसायिक सफलता के लिए पूरी तरह से सुनिश्चित हों।

और यह आसानी से नहीं जा रहा है। "सस्ते" रिएक्टरों के कयामत के पेशेवरों के कारणों में से एक उनके रखरखाव की लागत का कम आंकना है। सिद्धांत रूप में, सब कुछ सुंदर दिखता है, क्योंकि छोटे रिएक्टरों को केवल कुछ लोगों की देखरेख की आवश्यकता होती है। लेकिन आपको परमाणु ऊर्जा संयंत्र के शेष अनिवार्य तत्वों के लिए कर्मियों की भी आवश्यकता है, और आपको सुरक्षा में निवेश करने के लिए किस धन की आवश्यकता है! पर्यवेक्षी अधिकारी केवल शक्तिशाली सुरक्षा के बिना परमाणु ऊर्जा संयंत्र के रूप में आतंकवादियों के लिए ऐसी आकर्षक वस्तु को छोड़ने की अनुमति नहीं देंगे। व्यक्ति के बाद व्यक्ति, एक सस्ते परमाणु ऊर्जा संयंत्र के कर्मचारी बढ़ रहे हैं, इसके साथ ही उत्पन्न बिजली की लागत बढ़ रही है, और कुछ बिंदु पर, एक शांतिपूर्ण परमाणु एक साधारण डीजल इंजन को खो देता है। अलास्का में यही हुआ, जब विस्तृत गणना के बाद, यह पता चला कि उच्च प्राथमिक लागतों के कारण, एक डीजल पावर स्टेशन के मामले में किलोवाट घंटे की कीमत इससे भी अधिक है।यह या तो उत्पादन की लागत को कम करने के लिए, या क्षमता में काफी वृद्धि करने के लिए आवश्यक था।

दुर्भाग्य से, तोशिबा 4S को गलत-प्रमाणित प्रमाण पत्र नहीं मिला। एनआरसी को रिएक्टर का वर्णन करने वाला एक प्रारंभिक आवेदन इंटरनेट पर बना रहा । लेकिन रिएक्टर को भुलाया नहीं गया था, टे्रवरपावर के मुख्य निवेशकों में से एक, बिल गेट्स, यात्रा तरंग रिएक्टरों के विकास में लगे हुए थे, इसमें रुचि रखते थे। 4S डिज़ाइन को भविष्य के विकास के आधार के रूप में लिया गया था, जल्द ही दुनिया को सहयोग का परिणाम देखना चाहिए।

और यह सुंदर होगा ...

"हरित" ऊर्जा के विकास की गति को देखते हुए, परमाणु ऊर्जा एक घर की छत पर पवनचक्की या सौर पैनल के रूप में एक ही रोजमर्रा की घटना नहीं बन जाएगी। घर पर डीजल जनरेटर के बजाय हमें रिएक्टरों को न देखें, लगभग अंतहीन बैटरी वाले स्मार्टफोन न रखें। यह शायद सर्वश्रेष्ठ के लिए है। पीढ़ियों के अनुभव से पता चला है कि मानवता हमेशा एक शांतिपूर्ण परमाणु के साथ सामना करने में सक्षम नहीं है।