Ядерный мини реактор своими руками: Можно ли создать атомный реактор в домашних условиях?

Можно ли создать атомный реактор в домашних условиях?

В начале июля в шведском городе Энгельхольм завершился суд по делу Ричарда Хэндла, который в 2011 году попытался собрать на своей кухне атомный реактор. «Русская планета» поговорила с физиком-энтузиастом об эксперименте и его юридических последствиях.

Можно ли собрать реактор на кухне? Многие задавались этим вопросом в августе 2011 года, когда история Хэндла оказалась на передовицах газет. Ответ зависит от целей экспериментатора. Полноценную вырабатывающую электричество «печку» в наши дни создать сложно. Тогда как информация о технологиях с годами становилась доступнее, добывать необходимые материалы становилось все сложнее и сложнее. Но если энтузиаст просто желает удовлетворить свое любопытство, проведя хоть какую-нибудь ядерную реакцию, — перед ним открыты все пути.

Самым известным владельцем домашнего реактора, вероятно, является «Радиоактивный бойскаут» американец Дэвид Хан. В 1994 году в возрасте 17 лет он собрал установку в сарае. До появления «Википедии» оставалось семь лет, так что школьник в поисках нужной ему информации обращался к ученым: писал им письма, представляясь учителем или студентом.

Реактор Хана так и не достиг критической массы, но бойскаут успел получить достаточно высокую дозу радиации и спустя много лет оказался непригодным для желанной работы в сфере атомной энергетики. Зато сразу после того, как полиция заглянула в его сарай, а агентство по защите окружающей среды разобрало установку, «Бойскауты Америки» присудили Хану звание «Орел».

В 2011 году швед Ричард Хэндл попытался построить реактор-размножитель. Такие устройства используются для производства ядерного топлива из более распространенных радиоактивных изотопов, не подходящих для обычных реакторов.

«Мне всегда была интересна ядерная физика. Я купил в интернете всякое радиоактивное барахло: стрелки старых часов, детекторы дыма и даже уран и торий»,

— рассказал он РП.

Неужели даже уран можно купить в сети? «Да, — подтверждает Хэндл. . — По крайней мере так было два года назад. Сейчас в том месте, где я покупал, его убрали».

Оксид тория нашелся в деталях старых керосиновых ламп и сварочных электродах, уран — в декоративных стеклянных шариках. В реакторах-размножителях топливом чаще всего служит торий-232 или уран-238. При бомбардировке нейтронами первый превращается в уран-233, а второй — в плутоний-239. Эти изотопы уже пригодны для реакций деления, но, судя по всему, на этом экспериментатор собирался остановиться.

Помимо топлива для реакции нужен был источник свободных нейтронов.

«В детекторах дыма есть небольшое количество америция. У меня их было штук 10–15 — из них и доставал»,

— поясняет Хэндл.

Америций-241 излучает альфа-частицы — группы из двух протонов и двух нейтронов, — но в купленных в интернете старых датчиках его оказалось слишком мало. Альтернативным источником стал радий-226 — до 1950-х годов им покрывали стрелки часов, чтобы те светились. Они все еще продаются на eBay, хотя вещество крайне токсично.

Чтобы получить свободные нейтроны, источник альфа-излучения смешивают с металлом — алюминием или бериллием. В этом месте у Хэндла и начались проблемы: он попытался смешать радий, америций и бериллий в серной кислоте. Позднее фотография залитой химикатами электроплиты из его блога разошлась по местным газетам. Но на тот момент до появления полиции на пороге экспериментатора оставалось еще два месяца.

Неудачная попытка Ричарда Хэндла получить свободные нейтроны. Источник: richardsreactor.blogspot.seНеудачная попытка Ричарда Хэндла получить свободные нейтроны. Источник: richardsreactor.blogspot.se

«Полиция пришла за мной еще до того, как я начал строить реактор. Но с того момента, как я стал собирать материалы и писать в блог о своем проекте, прошло примерно полгода», — поясняет Хэндл. Его заметили, только когда он сам попытался узнать у властей, легален ли его эксперимент, при том что каждый свой шаг швед документировал в публичном блоге. «Не думаю, что что-нибудь произошло бы. Я планировал всего лишь короткую ядерную реакцию», — добавил он.

Хэндла арестовали 27 июля, через три недели после письма в Службу радиационной безопасности. «В тюрьме я провел всего несколько часов, потом было слушание, и меня выпустили. Изначально меня обвиняли по двум эпизодам нарушения закона о радиационной безопасности, и по одному — законов о химическом оружии, об оружейных материалах (у меня были некоторые яды) и об окружающей среде», — рассказал экспериментатор.

Возможно, роль в деле Хэндла сыграли внешние обстоятельства. 22 июля 2011 года в Норвегии совершил теракты Андерс Брейвик. Неудивительно, что шведские власти жестко отреагировали на желание мужчины средних лет с восточными чертами лица построить ядерный реактор. К тому же в его доме полиция нашла рицин и полицейскую форму, и поначалу его подозревали даже в терроризме.

Кроме того, в Facebook экспериментатор называет себя «Муллой Ричардом Хэндлом». «Это просто наша внутренняя шутка. Мой отец работал в Норвегии, там есть очень известный и противоречивый мулла Крекар, собственно, об этом и шутка», — объясняет физик. (Основатель исламистской группировки «Ансар аль-Ислам» признан норвежским Верховным судом угрозой национальной безопасности и находится в списке террористов ООН, но не может быть выслан, поскольку получил статус беженца в 1991 году — на родине в Ираке ему грозит смертная казнь. — РП).

Хэндл, находясь под следствием, вел себя не слишком осторожно. Это окончилось для него еще и обвинением в угрозе убийством. «Это совсем другая история, то дело уже закрыто. Я просто написал в интернете, что у меня есть план убийства, который я приведу в исполнение. Потом приехала полиция, меня допросили и после слушания снова выпустили. Месяца через два дело закрыли. Не хочу углубляться в то, о ком я писал, но просто есть люди, которых я не люблю. Кажется, я был пьян. Скорее всего, полиция обратила на это внимание только потому, что я проходил по тому делу с реактором», — объясняет он.

Суд над Хэндлом закончился в июле 2014 года. Трое из пяти первоначальных обвинений были сняты.

«Меня приговорили только к штрафам: признали виновным в одном нарушении закона о радиационной безопасности и одном — закона об окружающей среде»,

— объясняет он. За инцидент с химикатами на плите он должен государству примерно €1,5 тысячи.

В ходе процесса Хэндлу пришлось пройти психиатрическую экспертизу, но ничего нового она не выявила. «Я не слишком хорошо себя чувствую. Ничего не делал лет 16. Мне присвоили инвалидность из-за психических расстройств. Как-то я снова попытался начать учиться, читать, но уже через два дня пришлось бросить», — говорит он.

Ричарду Хэндлу — 34 года. В школе он обожал химию и физику. Уже в 13 лет делал взрывчатку, собирался пойти по стопам отца, став фармацевтом. Но в 16 лет с ним что-то случилось: Хэндл стал вести себя агрессивно. Сначала у него диагностировали депрессию, потом — параноидное расстройство. В своем блоге он упоминает параноидальную шизофрению, но оговаривается, что за 18 лет ему ставили около 30 разных диагнозов.

О научной карьере пришлось забыть. Большую часть жизни Хэндл вынужден принимать лекарства — галоперидол, клоназепам, алимемазин, зопиклон. Он с трудом воспринимает новую информацию, избегает людей. Четыре года проработал на заводе, но и оттуда пришлось уйти по инвалидности.

После истории с реактором Хэндл пока не придумал, чем заняться. В блоге больше не будет сообщений про яды и атомные бомбы — там он собирается выкладывать свои картины. «Никаких особых планов у меня нет, но я все еще интересуюсь ядерной физикой и продолжу читать», — обещает он.

 

Атомный конструктор: реактор на столе

Забудьте о наборах, из которых можно собрать программируемых роботов. Забудьте о радиоуправляемых автомобилях, дирижаблях и даже миниатюрных вертолетах. Детям XXI века нужны другие игрушки. Теперь каждый школьник может почувствовать себя Курчатовым, собрав на столе самый настоящий ядерный реактор!

TechInsider

Item 1 of 3

1 / 3

1. Свободнопоршневой двигатель Стирлинга работает от нагревания «атомным паром» 2. Индукционный генератор дает около 2 Вт электроэнергии для питания лампы накаливания 3. Характерное голубое свечение – это черенковское излучение электронов, выбитых из атомов гамма-квантами. Может служить в качестве отличного ночника!

В 1950-х годах, с появлением атомных реакторов, перед человечеством, казалось бы, замаячили блестящие перспективы решения всех энергетических проблем. Инженеры-энергетики проектировали атомные электростанции, судостроители — атомные электроходы, и даже автоконструкторы решили присоединиться к празднику и использовать «мирный атом». В обществе возник «атомный бум», и промышленности стало не хватать квалифицированных специалистов. Требовался приток новых кадров, и была развернута серьезная образовательная компания не только среди студентов университетов, но и среди школьников. Например, A.C. Gilbert Company выпустила в 1951 году детский набор Atomic Energy Lab, содержащий несколько небольших радиоактивных источников, необходимые приборы, а также образцы урановой руды. Этот «наисовременнейший научный набор», как было написано на коробке, позволял «юным исследователям провести более 150 захватывающих научных экспериментов».

Кадры решают все

За прошедшие полвека ученые получили несколько горьких уроков и научились строить надежные и безопасные реакторы. И хотя сейчас в этой области наблюдается спад, вызванный недавней аварией на Фукусиме, вскоре он вновь сменится подъемом, и АЭС по-прежнему будут рассматриваться как чрезвычайно перспективный способ получения чистой, надежной и безопасной энергии. Но уже сейчас в России чувствуется дефицит кадров, как ив 1950-х. Чтобы привлечь школьников и повысить интерес к атомной энергетике, Научно-производственное предприятие (НПП) «Экоатомконверсия», взяв пример с A.C. Gilbert Company, выпустила образовательный набор для детей от 14 лет. Разумеется, наука за эти полвека не стояла на месте, поэтому, в отличие от своего исторического прототипа, современный набор позволяет получить намного более интересный результат, а именно — собрать на столе самый настоящий макет атомной электростанции. Разумеется, действующий.

Грамотность с пеленок

«Наша компания родом из Обнинска- города, где атомная энергия знакома и привычна людям чуть ли не с детского сада, — объясняет «ПМ» научный руководитель НПП «Экоатомконверсия» Андрей Выхаданко. — И все понимают, что бояться ее совершенно не надо. Ведь по-настоящему страшна лишь неизвестная опасность. Поэтому мы и решили выпустить этот набор для школьников, который позволит им вдоволь поэкспериментировать и изучить принципы работы атомных реакторов, не подвергая себя и окружающих серьезному риску. Как известно, знания, полученные в детстве, самые прочные, так что выпуском этого набора мы надеемся значительно понизить вероятность повторения Чернобыля или

Фукусимы в будущем».

Ненужный плутоний

За годы работы множества АЭС скопились тонны так называемого реакторного плутония. Он состоит в основном из оружейного Pu-239, содержащего около 20% примеси других изотопов, в первую очередь Pu-240. Это делает реакторный плутоний абсолютно непригодным для создания ядерных бомб. Отделение примеси оказывается весьма сложным, так как разница масс между 239-м и 240-м изотопами — всего 0,4%. Изготовление ядерного топлива с добавкой реакторного плутония оказалось технологически сложным и экономически невыгодным, так что этот материал остался не у дел. Именно «бросовый» плутоний и использован в «Наборе юного атомщика», разработанном НПП «Экоатомконверсия».

Как известно, для начала цепной реакции деления ядерное топливо должно иметь определенную критическую массу. Для шара из оружейного урана-235 она составляет 50 кг, из плутония-239 — только 10. Оболочка из отражателя нейтронов, например бериллия, может снизить критическую массу в несколько раз. А использование замедлителя, как в реакторах на тепловых нейтронах, снизит критическую массу более чем в десять раз, до нескольких килограммов высокообогащенного U-235. Критическая масса Pu-239 и вовсе составит сотни граммов, и именно такой сверхкомпактный реактор, умещающийся на столе, разработали в «Экоатомконверсии».

Что в сундучке

Упаковка набора скромно оформлена в черно-белых тонах, и лишь неяркие трехсегментные значки радиоактивности несколько выделяются на общем фоне. «Никакой опасности на самом деле нет, — говорит Андрей, указывая на слова «Совершенно безопасно!», написанные на коробке. — Но таковы требования официальных инстанций». Коробка тяжеленная, что неудивительно: в ней находится герметичный транспортировочный свинцовый контейнер с тепловыделяющей сборкой (ТВС) из шести плутониевых стержней с циркониевой оболочкой. Помимо этого набор включает внешний корпус реактора из термостойкого стекла с химической закалкой, крышку корпуса со стеклянным окном и гермовводами, корпус активной зоны из нержавеющей стали, подставку под реактор, управляющий стержень-поглотитель из карбида бора. Электрическая часть реактора представлена свободнопоршневым двигателем Стирлинга с соединительными полимерными трубками, маленькой лампой накаливания и проводами. В комплект также входят килограммовый пакет с порошком борной кислоты, пара защитных костюмов с респираторами и гамма-спектрометр со встроенным гелиевым детектором нейтронов.

Постройка АЭС

Сборка действующего макета АЭС по прилагаемому руководству в картинках очень проста и занимает менее получаса. Надев стильный защитный костюм (он нужен только на время сборки), вскрываем герметичную упаковку с ТВС. Затем вставляем сборку внутрь корпуса реактора, накрываем корпусом активной зоны. Под конец защелкиваем сверху крышку с гермовводами. В центральный нужно вставить до конца стержень-поглотитель, а через любой из двух других заполнить активную зону дистиллированной водой до черты на корпусе. После заполнения к гермовводам подключаются трубки для пара и конденсата, проходящие через теплообменник двигателя Стирлинга. Сама АЭС на этом закончена и готова к запуску, остается лишь поместить ее на специальную подставку в аквариум, заполненный раствором борной кислоты, который отлично поглощает нейтроны и защищает юного исследователя от нейтронного облучения.

Три, два, один — пуск!

Подносим гамма-спектрометр с датчиком нейтронов вплотную к стенке аквариума: небольшая часть нейтронов, не представляющая угрозы для здоровья, все-таки выходит наружу. Медленно поднимаем регулировочный стержень до начала быстрого роста потока нейтронов, означающего запуск самоподдерживающейся ядерной реакции. Остается только дождаться выхода на нужную мощность и на 1 см по меткам вдвинуть стержень назад, чтобы скорость реакции стабилизировалась. Как только начнется кипение, в верхней части корпуса активной зоны появится прослойка пара (перфорация в корпусе не позволяет этой прослойке оголить плутониевые стержни, что могло бы привести к их перегреву). Пар по трубке идет вверх, к двигателю Стирлинга, там он конденсируется и стекает по выходной трубке вниз внутрь реактора. Разность температур между двумя концами двигателя (один нагревается паром, а другой охлаждается комнатным воздухом) преобразуется в колебания поршня-магнита, а тот, в свою очередь, наводит переменный ток в окружающей двигатель обмотке, зажигая атомный свет в руках юного исследователя и, как надеются разработчики, атомный интерес в его сердце.

Примечание редакции: данная статья опубликована в апрельском номере журнала и является первоапрельским розыгрышем.

Физик-любитель построил термоядерный реактор у себя дома. Эта статья может помочь вам построить свой собственный

Физик-любитель построил термоядерный реактор дома. Эта статья может помочь вам собрать свой собственный

. Механик работает над своим реактором уже два года.

Самодельный термоядерный реактор. William Jack/Wikimedia Commons

В 2020 году мы принесли вам новости о бывшем студенте колледжа Мальборо для мальчиков в Новой Зеландии, который пытался продать самодельный термоядерный реактор. Если эта история кажется знакомой, то это потому, что другой ремесленник построил термоядерный ядерный реактор своими руками, на этот раз в Нью-Йорке в 2010 году, согласно Би-би-си.

Возможен ли термоядерный мини-реактор?

Марк Суппес, веб-разработчик гиганта моды Gucci, два года работал над своим реактором на складе в Нью-Йорке. Как ни странно, он куда-то попал.

Согласно сайту сообщества Fusor.net, в 2010 году он стал 38-м независимым физиком-любителем в мире, добившимся ядерного синтеза на самодельном реакторе.

«Я был вдохновлен, потому что я верил, что ищу технологию, которая действительно могла бы решить наши энергетические проблемы, и я верил, что это то, что я мог бы, по крайней мере, начать создавать», — сказал тогда Саппес Би-би-си.

Но безопасно ли это?

Между тем, эксперты утверждали, что устройства, подобные Суппесу, не представляют никакой угрозы, поскольку они не содержат ядерных материалов, таких как уран или плутоний.

«С термоядерным синтезом нет никаких шансов на какую-либо аварию», — сказал Би-би-си Нил Колдер, руководитель отдела коммуникаций Iter, многонационального проекта, посвященного демонстрации осуществимости термоядерной энергии.

«Нет загрязнения CO2, нет парниковых газов, вы не можете использовать это для распространения [распространения ядерного оружия] — у этого так много преимуществ», — сказал он в то время.

Можно ли сделать термоядерный реактор дома?

Тогда возникает вопрос: может ли кто-нибудь сделать эти устройства дома? Короткий ответ: да. Длинный состоит в том, что это потребует много исследований и технических ноу-хау.

Однако для желающих повторить этот процесс следует отметить, что это не так дорого. Суппес купил детали своего реактора на eBay за 35 000 долларов собственных денег и около 4 000 долларов, которые он собрал на веб-сайте, который связывает художников и изобретателей с частными инвесторами.

Физик-любитель также искал людей, заинтересованных в инвестициях в его дикие мечты.

«Теперь он должен выйти и делать то, что должны делать все остальные, а именно убеждать людей вкладывать средства в его проект — будь то государственное финансирование или частное финансирование, чтобы довести его до конца», — объяснил Колдер.

Любительские самодельные термоядерные реакторы на самом деле довольно популярны.

В 2018 году ютубер Уилл из Лондона решил сделать свой собственный настольный термоядерный реактор. А в 2019 году, физик-любитель построил термоядерный реактор у себя во дворе.

Если вы заинтересованы в создании собственного термоядерного реактора, вы можете найти множество советов в Интернете. Одно из лучших руководств по эксплуатации можно найти здесь.

Следует отметить, однако, что это непростая задача и требует много тяжелой работы и самоотверженности.

Самые популярные

Для вас

DIY

AutoCAD — превосходный инструмент для инженерного проектирования, но знаете ли вы, что существует множество сочетаний клавиш и команд для ускорения ваших проектов?

Кристофер Макфадден | 18.10.2022

наукаЛуна продолжает удаляться от Земли. Уйдет ли оно когда-нибудь?

Пол Ратнер| 29. 10.2022

инновацииКак можно развивать военные технологии США — Чертеж

Элис Кук| 25.09.2022

Другие истории

diy
10 лучших историй DIY 2022 года по версии журнала «Интересная инженерия»

Christopher McFadden| 31.12.2022

diy
Как фотограф дикой природы создал процветающую экосистему на своем заднем дворе

Лукия Пападопулос| 24.12.2022

сделай сам
Человек выживает в автономном режиме на паруснике, оснащенном солнечными панелями

Лукия Пападопулос| 11.12.2022

Как построить термоядерный реактор за 1000 долларов в подвале

Большинство первокурсников заполняют свои комнаты в общежитии одеждой, книгами и электроникой. Тьяго Олсон также привез свой термоядерный реактор. Но Университет Вандербильта подвел черту: никаких самодельных реакторов в общежитии! Вместо этого его устройство было размещено в соседней лаборатории.

Проект Олсона был мотивирован вызовом термоядерного синтеза и тем же обещанием, которое вдохновляло тысячи физиков за последние полвека. Ядерный синтез — это источник энергии, питающий солнце; при правильном направлении она может стать основным источником чистой энергии здесь, на Земле. Слияние происходит, когда ядра двух атомов сближаются так близко друг к другу, что они связываются друг с другом, высвобождая при этом большое количество энергии. Однако, поскольку положительно заряженные ядра сильно отталкиваются друг от друга, для соединения необходимы высокие температуры. Таким образом, большинство термоядерных реакторов представляют собой огромные машины, такие как Национальная установка зажигания стоимостью 3,5 миллиарда долларов, недавно открытая в Калифорнии.

Олсон и небольшая группа других инженеров-ядерщиков-любителей нашли более простой способ. Они создают самодельные реакторы, сваривают и монтируют устройства на своих дворах, в гаражах и подвалах (к большой тревоге соседей). Опасности для общества невелики, основными из них являются интенсивное использование электричества и радиация ближнего действия, которые могут представлять опасность для самих «синтезаторов». Вы можете узнать больше о создании термоядерного реактора на www.fusor.net, онлайн-сообществе специалистов по термоядерному синтезу, которые помогают друг другу находить детали, собирать и решать проблемы. Кроме того, ознакомьтесь с парой книг: «Обнаружение и измерение радиации» Гленна Ф. Нолла и «Создание научного аппарата» Джона Х. Мура.

Если вы решите продолжить, несколько предостережений: Остерегайтесь электричества высокого напряжения, которое может взлететь до более чем 50 000 вольт — достаточно, чтобы прикосновение к оборванному проводу мгновенно убило вас. Горючий газ под давлением также может быть смертельным. А электроны, ударяясь о камеру из нержавеющей стали, создают рентгеновские лучи, так что не смотрите прямо на маленькое окошко. Вместо этого используйте камеру или фильтр из освинцованного стекла. Обратитесь в департамент здравоохранения вашего штата за правилами. Ваш реактор будет потреблять гораздо больше энергии, чем производит. Он едва способен вызвать обнаружимую ядерную реакцию, поэтому термоядерный синтез — одна из наименее опасных частей этого проекта.

Для тех, кто хочет присоединиться к веселью, DISCOVER предлагает это руководство по самому необходимому. Благодаря большому количеству дешевых деталей в Интернете или на свалках, а также большому количеству жира, можно собрать термоядерный реактор всего за 1000 долларов. Однако, если вам нужен Fusion прямо сейчас, вы можете заплатить в розницу и получить то, что вам нужно, примерно за 20 000 долларов.

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ РАДИАЦИИ Докажите, что вы действительно осуществили синтез, используя пузырьковый дозиметр, который обеспечивает мгновенную визуальную проверку и измерение нейтронов, образующихся в реакциях синтеза. Если вы получите пузыри, вы сделали это! Цена: $120

ВАКУУМНАЯ КАМЕРА Купите камеру из нержавеющей стали, чтобы герметизировать частицы термояда и не пускать внутрь воздух. Вакуум Олсона сделан из старого масс-спектрометра, который он нашел на eBay. Вам, вероятно, понадобится много болтов, чтобы плотно закрыть камеру, и, возможно, большой фланец для латания зияющей дыры, что может стоить 500 долларов. Если вы студент, попробуйте попросить у производителя скидку. Цена: от 300 до 4000 долларов США.

ДЕЙТЕРИЙ Атомные ядра в водородной плазме сталкиваются, создавая синтез внутри камеры. Дейтерий, или тяжелый водород, содержится в морской воде, но его трудно отличить от гораздо более распространенного, более легкого собрата. Его распространение также жестко регулируется из-за его тесной связи с ядерными технологиями. Если у вас нет особых связей, бизнес или университет должны будут запросить его от вашего имени. Цена: около 250 долларов за 50 литров газа в лекционном баллоне 9.0003

ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ Вам потребуется не менее 20 000 вольт* и ток силой 10 миллиампер, чтобы создать достаточно тепла, чтобы разрушить эти ядра водорода вместе. Помните, что, поскольку вы пытаетесь привлечь положительные ионы дейтерия, вам нужен отрицательный выход, поэтому вы должны заземлить положительный заряд.