Приведет ли погружение ядерного реактора в отложения CO22_2 на Марсе к мощному взрыву? [закрыто]

В СО 2 месторождение около южного полюса Марса , согласно этой статье было обнаружено 3 субъединицы, одна из которых имеет верхний CO 2 слой толщиной около 300 метров, покрытый слоем водяного льда толщиной до 20 метров (рис. 4) .

Российский атомный реактор деления ОК-900А используется для питания ледоколов. Он имеет топливную загрузку около 151 кг и мощность около 171 мегаватт при общей выработке энергии более 2000 ГВтч!

Сбрасывание аналогичного реактора на слой водяного льда, покрывающий СО 2 субблок сублимировал водяной лед под реактором, и он опускался до СО 2 слоя, оставив над ним отверстие.

Фазовая диаграмма углекислого газа и водыФазовая диаграмма углекислого газа и воды

Глядя на СО 2 фазовая диаграмма выше, CO 2 твердое вещество, нагретое реактором, превратится в газ, покинув шахту наверху, и реактор относительно быстро опустится на дно залежи, вероятно, в течение нескольких дней.

И что будет дальше?

Не будет ли подъемный охлаждающий газ в шахте осаждаться на внутренней поверхности возле отверстия, в конце концов закрывая шахту?

Находясь на дне месторождения, реактор будет сублимировать все больше и больше твердого CO. 2 , создавая вокруг себя большую комнату, с постоянно растущим давлением внутри. Не приведет ли это в конце концов к огромному взрыву сжатого газа?

Но если шахта останется открытой, будет ли исходно очень холодный газ циркулировать достаточно, чтобы предотвратить перегрев реактора?

Промышленные ядерные реакторы нуждаются в сильном охлаждении, как правило, водяном. Непонятно, как это могло произойти на Марсе. Кроме того, это очень чувствительные вещи, и, вопреки распространенному заблуждению, проблемы заставляют их останавливаться, а не взрываться. Распространено мнение, что ядерные реакторы могут легко взорваться. Дело в том, что они легко могут пойти ко дну, но не взорвутся (старые, чернобыльские реакторы можно было взорвать, но даже в их случае это было тяжело).
@peterh Не мог ли скорректированный реактор с водой под давлением остановиться на 70 0 C и снова запустится на 50 0 С например?
Он был бы практически непригоден для производства электроэнергии, теоретический максимум его эффективности был бы ≈ 6%. В промышленных реакторах используется вода под давлением, которая кипит только при ≈ 300 ∘ С . Этот реактор будет, по сути, реактором с воздушным охлаждением и водяным запалом. Но 0,02 атм CO2 не очень хорошая охлаждающая жидкость. Я был бы удивлен, если бы его максимальная мощность превышала несколько киловатт.
@peterh Эффективность не важна, речь идет только о тепловыделении. Первоначально СО2 будет не менее минус 100 0 C при выходе из твердого тела и при быстрой сублимации давление может значительно возрасти при высокой скорости циркуляции. Я думаю, что это очень сложная ситуация, чтобы судить.

Ответы (1)

ОК-151 — водо-водяной реактор . Он имеет первичный контур охлаждения с водой под высоким давлением, этот контур должен охлаждаться в теплообменнике вторичным контуром. ОК-151 предназначена для использования на корабле с постоянным запасом пресной воды для вторичного контура.

В вашей ситуации вода и CO 2 испарятся, поэтому вы не сможете заполнить вторичный контур. Что произойдет дальше, зависит от деталей конструкции реактора, которых нет в статье в Википедии. Первичный контур будет нагреваться до тех пор, пока не образуется пар, но к тому времени вы, вероятно, сработаете предохранительными клапанами и потеряете первичный хладагент. Когда реактор выкипает, реакция замедляется, но, возможно, недостаточно, чтобы предотвратить расплавление.

Таким образом, вы не можете просто взять ОК-151 и вставить его. Он должен быть модифицирован первичным контуром охлаждения, который нагревает внешнюю поверхность модуля реактора. Эта поверхность должна быть довольно большой, чтобы достичь равновесия с подводимым к ней теплом ~300-500 МВт.

примерно на 100 метров ниже поверхности давление увеличится так, что нагретое твердое вещество превратится в жидкий CO2.

Откуда вы взяли эту идею? Реактор не закроет дыру, которую выплавляет, газ будет выходить по бокам реактора.

Не будет ли подъемный охлаждающий газ в шахте осаждаться на внутренней поверхности возле отверстия, в конце концов закрывая шахту?

Вы можете получить некоторые депозиты, но я не думаю, что шахта закроется.

  1. Температура окружающей среды примерно равна температуре, при которой замерзает CO 2 . Таким образом, вам нужно только добавить немного тепла, чтобы CO 2 сублимировался. На самом деле, как только CO 2 подвергнется воздействию, он, вероятно, начнет сублимировать сам по себе в течение дня.

  2. Реактор производит так много тепла в маленьком корпусе, что может легко нагреть столб газообразного CO 2 до такой степени, что он не сможет снова замерзнуть за время, необходимое для подъема на поверхность.

  3. Газ CO 2 улетучится быстро: он сильно расширяется во время сублимации, поэтому вы получите высокоскоростную струю газа.

Спасибо за ответ ! Я предполагаю, что на глубине 100 метров под поверхностью давление будет около 10 бар. Глядя на фазовую диаграмму CO2, при таком давлении твердое тело сначала превратится в жидкость, поэтому стенка отверстия над реактором может быть жидкой, но вы правы, это не закроет отверстие. А как же модератор? en.wikipedia.org/wiki/Pressurized_water_reactor#Moderator Не предотвратит ли это потерю охлаждающей жидкости?
10 бар на высоте 100 м — это нормально, но это применимо только в том случае, если над вами есть столб жидкой воды. На Марсе, когда вы оттаиваете воду, она переходит прямо в газовую фазу, потому что атмосферное давление слишком низкое для существования жидкости.
Хладагент - замедлитель, он не может предотвратить собственную потерю.
Я не понимаю, в "Модераторском абзаце" про "потери" ничего не сказано. Охлаждающая жидкость уже замедляется до того, как могут произойти какие-либо потери.
Вот вопрос (на который у меня нет ответа): достаточно ли замедления из-за паровых карманов, чтобы снизить выходную мощность до безопасного уровня, когда второй контур теплоносителя пуст?
В любом случае, потребуется вторичный контур для перемещения реактора. Силовая установка будет особым случаем. Вы знаете массу и габариты ОК-900А или ОК-151?
Не знаю конкретно о них, но американские военно-морские реакторы весят порядка 1000 тонн, включая все их вспомогательное оборудование.
Я немного изменил текст, чтобы было более понятно, как будет закрываться вал. Я удалил предложение о жидком CO2, потому что это уже не важно. Если вы не хотите менять свой ответ соответственно, я могу добавить это снова
Добавил в текст вопрос про охлаждение реактора. Глядя на фазовую диаграмму, станет ли температура снаружи реактора больше 50 0 C, потому что к тому времени давление газа будет более 60 бар?
PWR работают при гораздо более высоких температурах (несколько сотен градусов по Цельсию).
Приведет ли погружение ядерного реактора в отложения CO22_2 на Марсе к мощному взрыву? [закрыто]
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v