Kilopower : la mini-centrale nucléaire de la NASA

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Je remonte ce sujet car il y a des nouvelles datant de novembre dernier du réacteur Kilopower : https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/feature/Powering_Up_NASA_Human_Reach_for_the_Red_Planet
Voir aussi cet article assez intéressant sur le potentiel d'un tel réacteur : https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20170002010.pdf
http://www.spaceflightinsider.com/space-centers/glenn-research-center/nasa-department-energy-testing-kilopower-space-nuclear-reactor/



Edit : il était évoqué ici, mais vu que la NASA et le Laboratoire de Los Alamos ont augmenté leur communication à son sujet, en plus d'avoir un prototype, le sujet est séparé.
ndiver
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Quelques photos de ce réacteur nucléaire de poche. Les premiers tests de ce réacteur à fission nucléaire ont eu lieu hier dans le désert du Nevada, avec succès a annoncé la Nasa et le ministère de l'énergie. D'autres essais vont suivre en Mars en situation réelle, c'est à dire en alimentant des systèmes.
Ce type de réacteur portable, pourra à l'avenir être utilisé sur Mars ou sur la Lune pour alimenter les bases durant les périodes de nuit ou de tempête.


Kilopower : la mini-centrale nucléaire de la NASA 03E8000008788958-photo-grc-2017-c-06792-0

Kilopower : la mini-centrale nucléaire de la NASA 03E8000008788968-photo-stmd-grc-2017-c-06895-1
Mustard
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@Mustard a écrit: Xavier x

Quelques photos de ce réacteur nucléaire de poche. Les premiers tests de ce réacteur à fission nucléaire ont eu lieu hier dans le désert du Nevada, avec succès a annoncé la Nasa et le ministère de l'énergie. D'autres essais vont suivre en Mars en situation réelle, c'est à dire en alimentant des systèmes.
Ce type de réacteur portable, pourra à l'avenir être utilisé sur Mars ou sur la Lune pour alimenter les bases durant les périodes de nuit ...
Intéressant ! A noter son emploi envisagé pour les régions martiennes polaires, très important pour se procurer  sous forme solide le monoxyde de dihydrogène  et le dioxyde de carbone plus facilement que dans les régions équatoriales...Le premier s’appelle eau sous forme liquide et le second gaz carbonique sous forme gazeuse LOL

Fission power could expand the possible landing sites on Mars to include the high northern latitudes, where ice may be present,” he points out.

Giwa
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Moi, je verrais bien cela dans mon coffre de voiture pour remplacer le pétrole.
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quelques infos
https://www.numerama.com/sciences/322906-la-nasa-teste-un-mini-reacteur-nucleaire-pour-apporter-lelectricite-sur-mars.html

Les mini réacteurs testés auraient une capacité de 1 à 10 KW. D'après les chercheurs 4 à 5 de ces mini réacteurs pourraient alimenter une base entière durant 10 ans.

Reste un problème crucial d'une telle centrale, le risque lors d'un décollage raté.
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@Mustard a écrit:quelques infos
https://www.numerama.com/sciences/322906-la-nasa-teste-un-mini-reacteur-nucleaire-pour-apporter-lelectricite-sur-mars.html

Les mini réacteurs testés auraient une capacité de 1 à 10 KW. D'après les chercheurs 4 à 5 de ces mini réacteurs pourraient alimenter une base entière durant 10 ans.

Reste un problème crucial d'une telle centrale, le risque lors d'un décollage raté.
Au décollage, la centrale n’ayant pas encore fonctionnée, il n’y a pas de produits de fission qui puissent contaminer. Le risque me paraît bien moins élevé qu’avec les sous-marins nucléaires....ou même un RTG.

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jacobmarley

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@Giwa a écrit:
@Mustard a écrit:quelques infos
https://www.numerama.com/sciences/322906-la-nasa-teste-un-mini-reacteur-nucleaire-pour-apporter-lelectricite-sur-mars.html

Les mini réacteurs testés auraient une capacité de 1 à 10 KW. D'après les chercheurs 4 à 5 de ces mini réacteurs pourraient alimenter une base entière durant 10 ans.

Reste un problème crucial d'une telle centrale, le risque lors d'un décollage raté.
Au décollage, la centrale n’ayant pas encore fonctionnée, il n’y a pas de produits de fission qui puissent contaminer. Le risque me paraît bien moins élevé qu’avec les sous-marins nucléaires....ou même un RTG.
Il faut tout de même concevoir le réacteur de telle manière que sa géométrie interdise toute criticité en cas d'immersion accidentelle dans la mer. Le monoxyde de dihydrogène est tout de même un très bon modérateur neutronique. :D

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Kilopower : la mini-centrale nucléaire de la NASA 1458782828-discovey2001-terre
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@Giwa a écrit:
@Mustard a écrit:Reste un problème crucial d'une telle centrale, le risque lors d'un décollage raté.
Au décollage, la centrale n’ayant pas encore fonctionnée, il n’y a pas de produits de fission qui puissent contaminer. Le risque me paraît bien moins élevé qu’avec les sous-marins nucléaires....ou même un RTG.

Je ne suis pas spécialiste en nucléaire, mais c'est une technique complexe. Dans ce cas, peut-on envisager d'envoyer sur la Lune un réacteur sans qu'il soit essayé sur Terre? Au prix du kilo sur la Lune, le défi est de taille....
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@Henri a écrit:
@Giwa a écrit:
Au décollage, la centrale n’ayant pas encore fonctionnée, il n’y a pas de produits de fission qui puissent contaminer. Le risque me paraît bien moins élevé qu’avec les sous-marins nucléaires....ou même un RTG.
Il faut tout de même concevoir le réacteur de telle manière que sa géométrie interdise toute criticité en cas d'immersion accidentelle dans la mer. Le monoxyde de dihydrogène est tout de même un très bon modérateur neutronique. :D
Effectivement, il faudra tout de même envisager ce scénario d’une infiltration de ce monoxyde de
dihydrogène...qui dans ce cas ne devra pas être bu...même avec modération...par ce réacteur si sa géométrie n’est pas adéquate.
Comme quoi il faut se méfier de la modération...neutronique ! :D

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L'utilisation d'un Stratolaunch diminuerait quand-même beaucoup les risques d'explosion pour des charges utiles comportant des matières nucléaires non ? Après tout on voit plus souvent des fusées exploser que des avions...
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@Lunarjojo a écrit:
@Giwa a écrit:
Au décollage, la centrale n’ayant pas encore fonctionnée, il n’y a pas de produits de fission qui puissent contaminer. Le risque me paraît bien moins élevé qu’avec les sous-marins nucléaires....ou même un RTG.

Je ne suis pas spécialiste en nucléaire, mais c'est une technique complexe. Dans ce cas, peut-on envisager d'envoyer sur la Lune un réacteur sans qu'il soit essayé sur Terre? Au prix du kilo sur la Lune, le défi est de taille....
Un essai de courte durée ne produisant que très peu de produits de fission doit suffir à le tester, si de plus un modèle parfaitement identique a déjà été testé sur de longues durées sur Terre en laboratoire.

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@Fabien0300 a écrit:L'utilisation d'un Stratolaunch diminuerait quand-même beaucoup les risques d'explosion pour des charges utiles comportant des matières nucléaires non ? Après tout on voit plus souvent des fusées exploser que des avions...
À partir d’un stratolauncher, il faut tout de même un lanceur fusée pour continuer le voyage vers l’Espace.
L’important, c’est d’éviter toute contamination radioactive...et ce risque était plus grand avec les RTG déjà expédiés qu’avec un réacteur nucléaire propre tant qu’il n’a pas fonctionné ou très peu longtemps pour le tester.

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@Giwa a écrit:
@Fabien0300 a écrit:L'utilisation d'un Stratolaunch diminuerait quand-même beaucoup les risques d'explosion pour des charges utiles comportant des matières nucléaires non ? Après tout on voit plus souvent des fusées exploser que des avions...
À partir d’un stratolauncher, il faut tout de même un lanceur fusée pour continuer le voyage vers l’Espace.
L’important, c’est d’éviter toute contamination radioactive...et ce risque était plus grand avec les RTG déjà expédiés qu’avec un réacteur nucléaire propre tant qu’il n’a pas fonctionné ou très peu longtemps pour le tester.

Oui bien-sûr, mais on fait déjà l'économie d'un premier étage, donc diminution des risques.
Après, il va bien falloir lancer le combustible, qui devrait être de l'uranium enrichi, donc déjà radioactif.
En tout cas j'ai hâte de voir ces réacteurs à application spatiale qui vous nous ouvrir plein de portes !
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@Fabien0300 a écrit:
@Giwa a écrit:
À partir d’un stratolauncher, il faut tout de même un lanceur fusée pour continuer le voyage vers l’Espace.
L’important, c’est d’éviter toute contamination radioactive...et ce risque était plus grand avec les RTG déjà expédiés qu’avec un réacteur nucléaire propre tant qu’il n’a pas fonctionné ou très peu longtemps pour le tester.

Oui bien-sûr, mais on fait déjà l'économie d'un premier étage, donc diminution des risques.
Après, il va bien falloir lancer le combustible, qui devrait être de l'uranium enrichi, donc déjà radioactif.
En tout cas j'ai hâte de voir ces réacteurs à application spatiale qui vous nous ouvrir plein de portes !
Certes l’uranium 235 qui correspondrait à de l’uranium enrichi à 100%, en plus d’être une matière fissile, est aussi radioactive...mais sa radioactivité est pratiquement dix millions de fois plus faible que celle du plutonium 238 des RTG : activités massiques 7,936.10^4 Bq/g au lieu de 6,34 . 10^11.
De plus l’uranium n’est enrichi que vers 5% au maximum dans un réacteur nucléaire, le reste étant de l’uranium 238 encore bien moins radioactif.
Et cette uranium 235 est naturel, contrairement au plutonium, car sa période radioactive( demie - vie) de près d’un milliard d’années fait qu’il en reste encore depuis la création du système solaire.
Alors si cette uranium 235 retombe sur Terre, il ne fait que retourner au bercail.

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Dommage que la Nasa n'ait pas développé la technologie des réacteurs au Thorium et sels fondus assez prometteuse sur le papier en terme de sécurité et de faible production de déchets.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Réacteur_nucléaire_à_sels_fondus
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Il est déjà arrivé plusieurs fois qu'un lancement échoue, même avec un RTG.
C'est fâcheux, mais ce n'est pas non plus la fin du monde, et de plus, on ne tire pas au dessus de régions habitées en général.
Ce ne sont pas quelques kg d'uranium qui vont bien plus polluer les océans que les tonnes de déchets radioactifs qu'on a pu y balancer ou les épaves de sous-marins soviétiques.
Mais la dernière fois qu'un tel lancement a échoué, dans les années 60, les américains ont même pu récupérer le générateur, et le réutiliser.
On a un temps hésité entre deux stratégies : disperser au maximum les matériaux radioactifs, pour diluer, ou au contraire, blinder le réacteur pour qu'il résiste à une retombée.
lambda0
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@lambda0 a écrit:Il est déjà arrivé plusieurs fois qu'un lancement échoue, même avec un RTG.
C'est fâcheux, mais ce n'est pas non plus la fin du monde, et de plus, on ne tire pas au dessus de régions habitées en général.
Ce ne sont pas quelques kg d'uranium qui vont bien plus polluer les océans que les tonnes de déchets radioactifs qu'on a pu y balancer ou les épaves de sous-marins soviétiques.
Mais la dernière fois qu'un tel lancement a échoué, dans les années 60, les américains ont même pu récupérer le générateur, et le réutiliser.
On a un temps hésité entre deux stratégies : disperser au maximum les matériaux radioactifs, pour diluer, ou au contraire, blinder le réacteur pour qu'il résiste à une retombée.
Tout à fait ! De plus la probabilité d’échec au lancement devient de plus en plus réduite...et même les antinucléaires devraient être contents que l’on expédie vers la Lune ces produits fissiles avant qu’ils ne deviennent très  radioactifs par les produits de fission ...Et puis sur la Lune, pas de Tsunami ,etc, pouvant amener à la dispersion de cette radioactivité. C’est le lieu idéal pour le nucléaire.
Je pense que je vais sortir avant :x...:iout:

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@Mustard a écrit:
Kilopower : la mini-centrale nucléaire de la NASA 03E8000008788958-photo-grc-2017-c-06792-0

quand j'ai vue la photo je me suis dit sympas la "poubelle métallique retro" Super mais ou est le rapport avec des histoires de réacteur nucleaire dans l'espace ???? :scratch:

Kilopower : la mini-centrale nucléaire de la NASA Z

en plus les anti-nuc vont nous dire vous "voyez que un réacteur c'est une poubelle !!!"  lol :megalol:

plus sérieusement  sur le sujet des réacteurs au thorium effectivement leur point fort est qu'ils sont très peut générateurs de produit de fissions

l'un des point les plus problématique pour le thorium dans l'espace est sont besoin de régénération permanente se son combustible du a son cycle indirect
 un autre de ses soucis est qu'il a besoin de travailler à 600-800 °C et 1bar (contre ~300°C et ~300bar pour les réacteurs  plus classique) si ces températures sont problématique au sol qu'en est t'il en orbite ou les problèmes de refroidissement sont plus compliqué (quelle est la surface des radiateurs de l'ISS par rapport au volume habitable de la station ???)

si le premier problème que je soulève est un problème de chimies des fluides chaud (600°), corrosif et toxique (fluor) il est aussi nucleaire
les second lui est plus un problème de thermodynamique moins dangereux.

pour l'avenir des réacteurs a thorium dans l'espace je comprend la "frilosité" de certaines  agence spatial
  "faite nous déjà 20 ou centrales terrestres qui marchent toutes sans nous "pété" a la g...... et revenez nous voir, on discutera de la justesse d'un programme d’étude du concept sur les 20 ans qui suivent"

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Au passage, je vois pas de dissipateurs thermiques sur cette photo, ça ne doit pas être le système complet.
Si ça produit 10 kW de puissance électrique, il faut dissiper au moins 20 ou 30 kW thermique.
La NASA a quand bien réduit ses ambitions, parce que le précédent cycle de développement avait produit un prototype de réacteur de 100 kW il y a une dizaine d'années, avant que le programme soit annulé.
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@lambda0 a écrit:Au passage, je vois pas de dissipateurs thermiques sur cette photo, ça ne doit pas être le système complet.
Si ça produit 10 kW de puissance électrique, il faut dissiper au moins 20 ou 30 kW thermique.
Effectivement il ne faut pas oublier les dissipateurs thermiques !
Ceci avait déjà été évoqué dans les comparaisons entre emploi du solaire et du nucléaire car si le premier a besoin de surface importante de panneaux solaires, le second exige des dissipateurs thermiques.
En tout cas pendant les nuits lunaires, le nucléaire sera indispensable, sauf à avoir des systèmes de stockage de l’énergie électrique, eux aussi importants.

Giwa
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Quand on parle de réacteur nucléaire, j'aime bien connaitre ses paramètres fondamentaux : caloporteur et spectre neutronique, et éventuellement cycle de conversion électrique.

Voir ici (déjà pointé plus haut par ndiver) :
https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20170002010.pdf
L'article décrit aussi quelques missions potentielles.

Nom de code : KRUSTY = Kilopower Reactor Using Stirling Technology
(tiens, KRUSTY, ce n'est pas le nom du clown dans les Simpsons ?)

Caloporteur : sodium
Spectre : ?, mais je penche pour un spectre neutrons rapides, le sodium est transparent, et il ne parait pas y avoir de modérateur ailleurs.
Combustible : HEU, uranium hautement enrichi, ce qui indiquerait un enrichissement supérieur à 20%
Conversion : Stirling
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Captures d'écran de la conférence de presse Kilopower du 2 mai 2018 :































Malheureusement, j'en ai loupé une avec pas mal d'informations et cette conférence de presse n'est pas rediffusée ou postée sur youtube...  :wall:
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@lambda0 a écrit:Caloporteur : sodium
Spectre : ?, mais je penche pour un spectre neutrons rapides, le sodium est transparent, et il ne parait pas y avoir de modérateur ailleurs.
Combustible : HEU, uranium hautement enrichi, ce qui indiquerait un enrichissement supérieur à 20%

Je suis assez surpris par ces choix. Un refroidissement au sodium, c'est particulièrement risqué. Utiliser de l'U235 enrichi au-dessus de 20%, c'est risqué aussi. Le tout dans un milieu confiné...

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@nikolai39 a écrit:
@lambda0 a écrit:Caloporteur : sodium
Spectre : ?, mais je penche pour un spectre neutrons rapides, le sodium est transparent, et il ne parait pas y avoir de modérateur ailleurs.
Combustible : HEU, uranium hautement enrichi, ce qui indiquerait un enrichissement supérieur à 20%

Je suis assez surpris par ces choix. Un refroidissement au sodium, c'est particulièrement risqué. Utiliser de l'U235 enrichi au-dessus de 20%, c'est risqué aussi. Le tout dans un milieu confiné...

Ce sont les bons choix pour minimiser la masse du réacteur.
Et à si faible niveau de puissance, il n'y a pas tant d'autres possibilités. On ne peut pas utiliser des systèmes fonctionnant à haute pression par exemple (REP ou réacteurs à gaz). En autres possibilités, il y aurait un sel fondu de lithium.
Le réacteur des RORSAT soviétiques utilisait un alliage sodium-potassium comme caloporteur, qui présente l'avantage d'être liquide à température ambiante (donc moins de complications pour un lancement à froid, le sodium pur est solide jusqu'à 98°C), tout aussi corrosif.
Pour ce qui est du combustible, ce réacteur des RORSAT utilisait de l'uranium enrichi à 90%.
De tels niveaux d'enrichissement ne sont pas exceptionnels pour les réacteurs à usage militaire (sous-marins et porte-avions de l'US Navy - qui, par contre, sont des REP).
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