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原子力電池用の新型プルトニウム燃料について

その他
10 /30 2013
26日に公開の「劇場版 魔法少女まどか☆マギカ、叛逆の物語」観てきました。
ヤバイです。とにっかくヤバイです。最高にして最強の映画です。
なんか映画見終わった後、呆然としてなんかもう凄かったです。素晴らしい作品でした。
今週末また観に行ってきます…!本当にオススメです。


さて、本当にふと突然思いついたことなのですが、原子力電池用のプルトニウム238は、基本的に酸化物燃料(238PuO2)として装荷されていますが、これを窒化物燃料や炭化物燃料、金属燃料等にするのはどうかなと思いました。

一般に高速増殖炉向けの新型燃料として研究されているものですが、これらの核燃料は単位容積あたりの密度と、全体の密度に対する核燃料密度が酸化物燃料よりも高くできるという特徴があります。


▲窒化物燃料・酸化物燃料・金属燃料の比較(ATOMICAより)


燃料密度を高くできるのであれば崩壊熱の熱出力密度の向上が見込めるかもしれません。もし熱電変換素子の加熱側の温度をさらに上げることができれば、
・出力と変換効率の両方の向上
・核燃料をコンパクトにすることで電池自体を少し小さく
・大気圏再突入時に備えたヒートシールドも小型化

などが実現できるかと思いました。

熱電変換素子の改良に加えて電池の性能を向上できるアプローチとなるかなと思いました。

最も密度を高く出来るのは金属燃料ですが、欠点としては、
・融点が低いために恐らく崩壊熱で常に液体になってしまうこと
・酸化物等と比べて発火しやすいこと
・上記の性質から生産時の取扱が相当面倒そう

という事です。

もう一つ、熱電変換素子の加熱側をあまりにも高温にしてしまうと、
・素子自体の昇華による素子の性能低下
・熱伝導性の高い揮発ガスにより冷却側との温度差が小さくなる

などの弊害で原子力電池自体の寿命が低下してしまいやすくなります。
この辺りは素子に使用される素材の改良にも期待したいです。

…ただの素人の思いつきですが、色々考えてみるのは楽しいです。



【参考】
http://www.rist.or.jp/atomica/data/dat_detail.php?Title_Key=04-09-01-08
ATOMICA「プルトニウム燃料 (04-09-01-08)」

http://www.rist.or.jp/atomica/data/dat_detail.php?Title_No=04-09-02-08
ATOMICA「高速増殖炉燃料(金属燃料) (04-09-02-08)」

http://www.rist.or.jp/atomica/data/dat_detail.php?Title_Key=04-09-02-07
ATOMICA「FBR用新型燃料(窒化物燃料) (04-09-02-07)」
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ともにゃん

宇宙開発や原子力が大好きな魔法少女(文系成人男子)です。同人サークル「東方旅客鉄道」「隙間科学研究所」の中の人。絵描いたり同人誌書いたり。たまに女装コスプレイヤー。 人工衛星・宇宙探査機/原子炉・原子力電池/核兵器・軍事(現代兵器)/ゴスロリ女装/自作PC/まどマギ/東方/無線/バイク/鉄道/創作など。日本原子力学会員

88年生まれ
三重県出身 東京都在住

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