Энергетика

Ядерная энергия

С развитием технологий и ростом Империи, одной из важнейших составляющих социального и экономического процветания стала энергетика. Но классические схемы использования ядерной энергии на Плутонии или Уране, были не безопасны, малоэффективны и требовали колоссальных ресурсов. Уже во времена Бесконечной войны человечество искало решения способные улучшить показатели эффективности и обеспечить должную безопасность при получении энергии из атома.

В холе технического прогресса человечество перепробовало многие решения с применением различных элементов и технологий. Но с 2647 года Имперские законы в области обеспечения безопасности жизни человека, стали ограничивать использование различных реакторов в виду их потенциальной опасности для человека. Среди таковых например, запрет на использование ядерных реакторов на тепловых (медленных) нейтронах из-за высоких рисков аварийности и последующих последствий облучения и загрязнения.

На смену им пришли термоядерные реакторы на быстрых нейтронах, которые намного безопаснее ядерных в радиационном отношении.

Прежде всего, количество находящихся в них радиоактивных веществ сравнительно невелико. Энергия, которая может выделиться в результате какой-либо аварии, тоже мала и не может привести к разрушению реактора. При этом в конструкции реакторов есть несколько естественных барьеров, препятствующих распространению радиоактивных веществ. Например, вакуумная камера и оболочка криостата делаются максимально герметичными (иначе реактор просто не сможет работать, даже не запустится).

У подобных реакторов есть несколько источников возможного радиоактивного загрязнения:

• радиоактивный изотоп водорода — тритий;
• наведённая радиоактивность в материалах установки в результате облучения нейтронами;
• радиоактивная пыль, образующаяся в результате воздействия плазмы на первую стенку;
• радиоактивные продукты коррозии, которые могут образовываться в системе охлаждения.

Для того чтобы предотвратить распространение трития и пыли, если они выйдут за пределы вакуумной камеры и криостата, необходима специальная система вентиляции, которая должна поддерживать в помещении реактора пониженное давление. Поэтому из такого помещения не будет утечек воздуха, кроме как через фильтры вентиляции.

При строительстве реактора, где только возможно, применяются материалы, уже испытанные в ядерной энергетике. Благодаря этому наведённая радиоактивность сравнительно небольшая. В частности, даже в случае отказа систем охлаждения естественной конвекции будет достаточно для охлаждения вакуумной камеры и других элементов конструкции.

Оценки показали, что даже в случае аварии радиоактивные выбросы не представляют опасности для населения и не вызовут необходимости эвакуации.

Энергии такие реакторы выдают минимум в пять раз больше, а на Галактии показатели достигали эффективности х200. Благодаря теплоносителю в в виде жидкого металла (Литий, Натрий или Натрий-Калий) такие реакторы выгоднее потому что жидкие металлы имеют малую упругость паров. Давление в системе определяется только потерей напора в контуре, которое обычно меньше 7 атм. Низкое давление существенно упрощает конструкцию и эксплуатацию как реактора, так и вспомогательного оборудования станции. Высокая температура кипения жидких металлов обеспечивает большую гибкость в работе. Например, если температура теплоносителя на выходе из реактора значительно повысится, то расплавления тепловыделяющих элементов, обусловленного ухудшением теплоотдачи из-за образования паровой плёнки, как это происходит при охлаждении водой, не произойдёт. Допустимые тепловые потоки практически не ограничены критическими тепловыми нагрузками. Высокая электропроводность жидких щелочных металлов позволяет полностью использовать герметизированные электромагнитные насосы (постоянного и переменного тока). По расходу энергии на прокачивание жидкие металлы лишь немногим уступают воде. Из жидких металлов лучшие характеристики по расходу энергии на прокачивание имеют щелочные металлы. Na и Na—K оказывают малое коррозионное и эрозионное воздействие на конструкционные материалы.

Так же эти металлы сравнительно дешевые.

Жидкие металлы являются одноатомными веществами, поэтому проблема радиационных нарушений в теплоносителях не возникает. Хотя некоторая часть атомов жидкого металла и превращается в другой металл (например, 24Na переходит в 24Mg), но количество таких трансмутаций при существующих нейтронных потоках в реакторах ничтожно мало.

Ядерные и термоядерные батареи

Для многих устройств и механизмов используются портативные модульные термоядерные реакторы. Но в некоторых устройствах и механизмах использование подобных невозможно, поэтому в ходе научной эволюции были созданы ядерные батареи и термоядерные батареи.

Устройство всех ядерных батареек примерно одинаковое, в основе — ​бета-вольтаический эффект.

Ядерные батарейки способны бесперебойно питать элементы годами, пока не достигнут периода полураспада радиоактивного изотопа. Для трития это 12 лет, а для никеля-63 — около 100. И даже после этого батарейка не перестанет работать совсем, просто её мощность упадёт вдвое. На протяжении всего срока службы её не надо подзаряжать или заменять источники питания, она полностью автономна.

Чем больше пар «изотоп — полупроводник» в батарейке, тем крупнее она в итоге оказывается. Маленькие батарейки, работающие со слабыми токами, могут помещаться, например, в кардиостимулятор

Обычно ядерные батарейки применяют как дополнительный источник питания вместе с химическими и солнечными батареями. Дело в том, что в производстве ядерная батарейка очень дорогая — использовать её как основной источник электричества невыгодно, хотя характеристики это позволяют.

Корпус разрабатывают так, чтобы он мог выдерживать сверх большие нагрузки: перепады давления вплоть до полного вакуума, повышенные и пониженные температуры, удары и катаклизмы. Даже если с источником питания что-то случится — контур закрытый, и радиация не выйдет наружу.

Так же иногда применяются батареи с термофотовольтаическим принципом (запрещен в эксплуатации вблизи населенных пунктов или мест работы человека).

В военной промышленности разрешено использовать термоядерные батареи, например для питания скафандров ЗКД. Но из-за их потенциального применения в качестве оружия (путем бустирования например), в гражданских отраслях применение строго запрещено.

Энергия из возобновляемых источников

Помимо ядерных реакторов, прогресс в области энергетики так же рассматривал использование солнечной, ветровой и другой энергии из возобновляемых источников. Поэтому использование солнечной, ветровой, геотермальной и гидро энергии так же развивается и повсеместно применяется, особенно в малообеспеченных мирах, не имеющих возможности позволить себе термоядерную установку.

Современные технологические достижения в этой области позволяют эффективно преобразовывать энергию для потребительских нужд, но не покрывают промышленные запросы. А так же ввиду громоздкости решения, загрязнения окружающей среды (в сравнении с ядерной промышленностью) не могут являться источниками энергии для крупных населенных пунктов или агломераций.

Но для некоторых планет, хорошей альтернативой могут стать геотермальные энергетические станции.

Прочие источники энергии

Применение ТОКОМАКов в Империи себя не оправдало по экономическим соображениям, поэтому встретить эти реакторы можно в кол-ве нескольких десятков, созданных как опытные образцы, для изучения управляемого (горячего) термоядерного синтеза. Несмотря на столетия опытов с этими типами реакторов, ученые продолжают исследования в надежде совершения открытий, которые могут сделать энергетику еще более эффективной и безопасной.

Некоторые так же считают, что исследование ТОКОМАКов может подсказать путь к открытию холодного синтеза, но эту теорию разделяет очень мало ученых.

В Империи так же собрано несколько мюонных реакторов, но тоже исключительно как экспериментальные установки для исследований. Поскольку затраты энергии на получение мюонов все еще сопоставимы с получаемым кол-вом энергии от их применения.