Малые реакторы со стирлингами, недооценённая тема Опции

[Татарин]

Преимущества стирлингов как тепловых машин общеизвестны - возможность приблизиться к циклу Карно (вплоть до совпадения) и получить максимальный КПД с данного перепада температур.
Недостатки (из-за которых стирлингов в реальной технике фиг сыщешь) тоже общеизвестны: большая материалоёмкость (в пересчёте на мощность при высоком КПД), следующая высокая цена (в пересчёте на мощность), плохая масштабируемость вверх.

Так вот, утверждается (мною тут, но далеко не только), что эти недостатки сильно уменьшают значение (или вообще исчезают) при применении стирлингов в малых (именно малых - 1-500кВт) реакторах с большим ресурсом зоны (10-50 лет).

Реактор сам по себе штука большая и тяжёлая, плюс биозащита, материалоёмкостью тут никого не удивишь и не испугаешь. Малый реактор - штука очень дорогая, то есть, цена преобразователя не имеет большого значения, если она поможет повысить КПД и уменьшить тот самый дорогой реактор (или продлить его ресурс, допустим).
Одна из двух фундаментальных проблем стирлинга - подвод тепла снаружи - в случае реактора просто исчезает: ядерное топливо генерирует тепло в своём объёме, его можно поместить в герметичный объём стилинга и не трогать после этого. Прокачивать газ прямо через объём топлива с развитой поверхностью несложно (и для реакторщиков вроде как само собой разумеется).
Раз топливо уже в герметичном объёме, а газ никуда из него не уходит, поверхность теплообмена может быть очень развитой.
Малая мощность реактора решает вопрос с остаточным энерговыделением: поверхности корпуса должно быть достаточно даже при потере давления.

Потенциально возможный высокий КПД серьёзно облегчает проблему теплоотвода: при КПД 30% нужно отвести в 4 раза больше тепла, чем при КПД 60%, что тоже очень важно именно для малых реакторов и их применений. Он же снижает требования к ресурсу зоны, запасу реактивности и т.д..

...
Из известного для затравки можно назвать американский "Килопавер", (1-50кВт в разных вариациях на тему).

И русских... не могу назвать ни одного.

Может, зря?

[Татарин]

https://www.atomic-energy.ru/news/2023/01/13/131987

Ученые МГТУ имени Баумана и Всероссийского научно-исследовательского института авиационных материалов (ВИАМ, входит в Курчатовский институт) предложили использовать в качестве энергоустановки для лунной базы гибридный агрегат, состоящий из ядерной установки и системы преобразования энергии по циклу Стирлинга.
"Независимо от назначения и сценария миссии, для успешного освоения Луны необходим надежный источник энергии. Таким источником может стать напланетная энергетическая станция, основанная на синергии ядерного и неядерного источников энергии в составе единой энергосистемы лунной инфраструктуры", - говорится в материалах, которые ученые собираются представить на Королевских чтениях, которые пройдут 24-27 января в Москве.

"НИЦ "Курчатовский институт" совместно с МГТУ им. Н.Э. Баумана считают перспективной энергетическую установку, включающую малогабаритный автономный высокотемпературный ядерный реактор и систему преобразования энергии (СПЭ), работающую по циклу Стирлинга", - уточняют ученые.

Отмечается, что ядерный реактор, который будет источником тепловой энергии, должен иметь высокую надежность, автономность и естественную безопасность. Облик реактора ученые сформировали с учетом задела в области быстрых жидкометаллических реакторов и собираются использовать в нем уже проверенные технические решения.

Сама установка, работающая по циклу Стирлинга, будет скомпонована по модульному принципу, чтобы единичный отказ одного агрегата не приводил к отказу системы в целом. Передача тепла будет происходить за счет высокотемпературных тепловых труб. Электрическая мощность установки должна составить 50 кВт.

Цикл Стирлинга подразумевает работу тепловой машины, которая содержит не только нагреватель и холодильник, но и регенератор, который на определенных этапах отводит или отдает тепло рабочему телу. Используется в том числе в воздухонезависимых силовых установках подводных лодок.