Нетрадиционные пути, Для всех российских разработок, выбивающихся из мейнстрима Опции

[Татарин]

Мне кажется, что безмашинное преобразование и термофотовольтаика в частности для автономных малых (и особенно, космических) установок - это прекрасно.

https://www.ippe.ru/nuclear-power/small-pow...us-power-source

Разработка и создание автономного ядерного энергоисточника (ЯЭИ) в диапазоне выходной электрической мощности 10–100 кВт для обеспечения объектов, располагаемых в северных труднодоступных и удаленных регионах Российской Федерации, включая специальные объекты Министерства обороны

Решаемые проблемы:
надежное энергообеспечение автономных объектов без необходимости постоянного присутствия персонала;
не требуется завоз топлива (в отличие от дизель-генераторов);
сокращение затрат на обеспечение жизненного цикла в сравнении с традиционными энергоисточниками;
отсутствие воздействия на экосистему, в т. ч. на вечную мерзлоту.
Основные технические характеристики
малогабаритный реактор бассейнового типа с водой атмосферного давления, охлаждаемый тепловыми трубами (пары лития);
использование низкообогащенного топлива (менее 20 % по изотопу 235U)
способ генерации электроэнергии – термофотовольтаический
системный к. п. д. – 12–17 %
выходная электрическая мощность – 10–100 кВт
ресурс (длительность безперегрузочной кампании) – не менее 10 лет
Барьеры радиационной и экологической безопасности
двухконтурная схема организации отвода тепла;
оболочка твэла;
тепловая труба с экранно-вакуумной изоляцией;
бак реактора, заполненный водой при атмосферном давлении;
теплоизоляция бака реактора;
бетонная шахта;
Ключевые преимущества
автономность и саморегулирование, безмашинное преобразование энергии, дистанционный контроль;
отсутствие постоянных эксплуатационных затрат, регламентные работы – не более 14 дней один раз в год;
заводская поставка функциональными блоками, «сухая» масса блока – не более 20 т;
компактность, простота доставки, монтажа и эксплуатации, время сооружения и ввода в эксплуатацию – не более 3 месяцев;
возможность водного и наземного размещения;
высокая надежность и безопасность (статический характер работы реактора, применение воды под атмосферным давлением);
обеспечение радиационной безопасности путем предотвращения выхода газообразных продуктов деления в окружающую среду;
полное восстановление площадки после вывода из эксплуатации.

[armadillo]

теплоотвод как делать будем?

[generalissimus19...]

теплоотвод как делать будем?

Излучением, вестимо.
Смысл термофотовольтаики - в некой разновидности антистоксовой люминесценции. Т.е. спектр нагретого тела из спектра АЧТ превращается в полосатый - часть уходит ниже, часть, наоборот, выше. Эту часть, что выше, мы ловим классическими фотопреобразователями на узкозонных (поскольку всё-таки длинновата волна) полупроводниках.
ИК средневолновое можно фильтровать отражающими покрытиями на широкозонных полупроводниках, том же смешанном оксиде индия-олова. Эта штука прозрачна в видимом диапазоне, но зеркальна в ИК.
То есть, некая "физическая магия" присутствует, но, всё по науке.

[Татарин]

Излучением, вестимо.
Смысл термофотовольтаики - в некой разновидности антистоксовой люминесценции.

Ничуть. Всё то же самое чисто тепловое излучение, только не чёрного тела, а "крашеного". Белое в ненужном ИК, чёрное на волне излучения. Температура ядерного излучателя будет повышаться до тех пор, пока вся мощность не будет излучаться.

ИК средневолновое можно фильтровать отражающими покрытиями на широкозонных полупроводниках, том же смешанном оксиде индия-олова. Эта штука прозрачна в видимом диапазоне, но зеркальна в ИК.
То есть, некая "физическая магия" присутствует, но, всё по науке.

Можно, но уж очень неэффективно. Лет 50 назад так и сделали бы, сейчас проще и много лучше управлять излучением метаструктурой. В самом простом случае - брегговский фильтр (многократно повторенные брегговские зеркала), одномерный фотонный кристалл. Сейчас уже можно вполне промышленно и недорого формировать "честные" 2-мерные покрытия для излучения и соответствующие фильтры. Но, собссно, уже с простыми брегговскими зеркалами 20 лет назад получали 25% для фототермофото преобразования солнечного света (фокусируем солнечный свет, переизлучаем интенсивно со сжатым спектром на маленький фотоприёмник - профит).

С нормальной 2- или 3-мерной структурой получаешь не только вырезку по спектру, но и по направлению теплового излучения, со всеми последствиями для КПД фотопреобразования.

...

Ядерный источник может быть любой температуры - лишь бы не плавилось. Механической прочности там не нужно, нет ни давлений, ни химических реакций теплоносителя, ни его турбулентного движения с вибрацией. Просто раскалённая реакцией болванка, подвешенная в вакууме.
Поэтому температуры болванки порядка 2500-3000С и КПД до 60-80% вполне возможны.