Sa panahon ng MAKS -2013, ang kooperasyon ng mga domestic firm mula sa mga istruktura ng Roscosmos at Rosatom ay nagpakita ng isang na-update na modelo ng isang modyul ng transportasyon at enerhiya (TEM) na may isang space nuclear power propulsion unit (NPP) ng isang megawatt class (NK No. 10, 2013, p. 4). Ang proyektong ito ay ipinakita sa publiko nang eksakto apat na taon na ang nakalilipas, noong Oktubre 2009 (Tax Code No. 12, 2009, p. 40). Ano ang nagbago sa oras na ito?
Salaysay ng proyekto
Alalahanin na ang layunin ng proyekto ay upang lumikha ng isang basehan ng propulsyon ng enerhiya at, sa batayan nito, mga bagong sasakyang puwang na may mataas na power-to-weight ratio para sa pagpapatupad ng mga ambisyosong programa para sa pag-aaral at paggalugad ng kalawakan. Nangangahulugan ito na posible na ipatupad ang mga paglalakbay sa malalim na espasyo, higit sa 20-tiklop na pagtaas sa kahusayan sa ekonomiya ng mga operasyon sa transportasyon sa kalawakan at higit sa 10-tiklop na pagtaas ng elektrisidad na kapangyarihan sa board ng spacecraft.
Ang planta ng nukleyar na kuryente ay batay sa isang nuclear reactor na may isang mahabang buhay na turbomachine converter. Ang pagpapaunlad ng TEM ay isinasagawa sa pamamagitan ng utos ng Pangulo ng Russia na may petsang Hunyo 22, 2010 Blg. 419-rp. Ang paglikha nito ay inilarawan ng programa ng estado na "Mga aktibidad sa kalawakan ng Russia para sa 2013 - 2020", at ang programa ng Pangulo para sa paggawa ng makabago ng ekonomiya. Ang gawain sa ilalim ng kontrata ay pinopondohan mula sa pederal na badyet sa loob ng balangkas ng espesyal na programa na "Pagpapatupad ng mga proyekto ng Komisyon sa ilalim ng Pangulo ng Russian Federation para sa paggawa ng makabago at teknolohikal na pag-unlad ng ekonomiya ng Russia" *.
Mahigit sa 17 bilyong rubles ang inilaan para sa pagpapatupad ng advanced na proyekto na ito sa panahon mula 2010 hanggang 2018. Ang eksaktong pamamahagi ng mga pondo ay ang mga sumusunod: 7.245 bilyong rubles ang inilaan sa korporasyon ng estado na Rosatom para sa pagpapaunlad ng reactor, 3.955 bilyong rubles - para sa MV Keldysh Research Center para sa paglikha ng isang planta ng nukleyar na kuryente, at mga 5.8 bilyong rubles - para sa RSC Energia para sa paggawa ng TEM. Ang pinuno ng samahan na responsable para sa pagpapaunlad ng mismong nukleyar na reaktor ay ang Research and Development Institute of Energy Technologies (NIKIET), na bahagi ng Rosatom system. Kasama rin sa kooperasyon ang Podolsk Scientific Research Technological Institute, ang RRC "Kurchatov Institute", ang Physics and Power Engineering Institute sa Obninsk, ang Scientific Research Institute NPO "Luch", ang Scientific Research Institute ng Atomic Reactors (NIIAR) at isang bilang ng iba pang mga negosyo at samahan. Ang Keldysh Center, ang Design Bureau para sa Chemical Engineering at ang Design Bureau para sa Chemical Automation ay nagawa ng malaki sa gumaganang circuit ng likido. Ang Institute of Electromekanics ay konektado sa pagbuo ng generator.
Sa kauna-unahang pagkakataon, nagpapatupad ang proyekto ng mga makabagong teknolohiya na sa maraming aspeto ay walang mga analogue sa mundo:
lubos na mahusay na conversion circuit;
mataas na temperatura compact mabilis neutron reactor na may mga sistema ng paglamig ng gas, tinitiyak ang kaligtasan ng nukleyar at radiation sa lahat ng mga yugto ng operasyon;
high-density fuel-based fuel elemento;
cruise propulsion system batay sa isang bloke ng makapangyarihang high-performance electric rocket engine (EJE);
mataas na temperatura turbines at compact heat exchanger na may sampung taong buhay na disenyo;
high-speed electrical generators-converter ng mataas na lakas;
paglawak ng malalaking sukat na mga istraktura sa kalawakan, atbp.
Sa iminungkahing pamamaraan, ang isang reactor na nukleyar ay bumubuo ng elektrisidad: isang gas coolant, na hinihimok sa pamamagitan ng core, ay lumiliko ng isang turbine, na umiikot ng isang de-kuryenteng generator at isang tagapiga, na nagpapalipat-lipat sa gumaganang likido sa isang saradong loop. Ang sangkap mula sa reactor ay hindi lumalabas sa kapaligiran, iyon ay, ang kontaminasyon sa radioactive ay ibinukod. Ang kuryente ay natupok para sa pagpapatakbo ng isang electric propulsion engine, na higit sa 20 beses na mas matipid kaysa sa mga kemikal na analog sa mga tuntunin ng pagkonsumo ng gumaganang likido. Ang masa at sukat ng mga pangunahing elemento ng planta ng nukleyar na kuryente ay dapat na matiyak ang kanilang paglalagay sa mga warhead ng kalawakan ng mayroon at prospective na mga sasakyang paglunsad ng Russia na "Proton" at "Angara".
Ipinapakita ng talaan ng proyekto ang mabilis na pag-unlad nito sa modernong panahon. Noong Abril 30, 2010, inaprubahan ng Deputy Director General ng State Atomic Energy Corporation Rosatom, Director of the Directorate for the Nuclear Weapon Complex IM Kamenskikh ang mga tuntunin ng sanggunian para sa pagpapaunlad ng isang pasilidad ng reactor at TEM na nasa loob ng balangkas ng proyekto na Paglikha ng isang module ng transportasyon at kuryente batay sa isang megawatt nukleyar na planta ng kuryente”. Ang dokumento ay napagkasunduan at inaprubahan ng Roskosmos. Noong Hunyo 22, 2010, nilagdaan ng Pangulo ng Russia na si Dmitry A. Medvedev ang isang Kautusan tungkol sa pagpapasiya ng nag-iisang mga kontratista para sa proyekto.
Noong Pebrero 9, 2011 sa Moscow batay sa Keldysh Center isang video conference ng mga negosyo - gaganapin ang mga developer ng TEM. Dinaluhan ito ng pinuno ng Roscosmos A. N. Perminov, Pangulo at Pangkalahatang Tagadesenyo (RSC) Energia V. A. Lopota, Direktor ng Keldysh Center A. S. Koroteev, Direktor ng Pangkalahatang Tagadesenyo na NIKIET ** Yu. G. Dragunov at Punong VP Smetannikov, tagadisenyo ng kapangyarihan sa kalawakan halaman sa NIKIET. Ang partikular na pansin ay binayaran sa pangangailangan na lumikha ng isang "mapagkukunan" na paninindigan para sa pagsubok ng isang pag-install ng reaktor na may isang yunit ng conversion ng enerhiya.
Noong Abril 25, 2011, inihayag ng Roscosmos ang isang bukas na malambot para sa pagpapaunlad ng isang planta ng nukleyar na kuryente, isang multifunctional na platform sa geostationary orbit at interplanetary spacecraft. Bilang isang resulta ng kumpetisyon (ang nagwagi kung saan ay NIKIET noong Mayo 25 ng parehong taon), isang kontrata ng estado ang pinirmahan na may bisa hanggang 2015 na nagkakahalaga ng 805 milyong rubles para sa paglikha ng isang sample ng bench ng pag-install.
Ang kontrata ay nagbibigay para sa pagbuo ng: isang teknikal na panukala para sa paglikha ng isang bench (na may isang thermal simulator ng isang nuclear reactor) sample ng isang planta ng nukleyar na kapangyarihan; ang kanyang draft na disenyo; disenyo at teknolohikal na dokumentasyon para sa mga prototype ng mga bahagi ng isang produkto ng bench at pangunahing mga elemento ng isang planta ng nukleyar na kuryente; teknolohikal na proseso, pati na rin ang paghahanda ng produksyon para sa paggawa ng mga prototype ng mga bahagi ng produkto ng bench at ang mga pangunahing elemento ng pag-install; paggawa ng isang sample ng bench at pagsasagawa ng pang-eksperimentong pag-unlad nito.
Ang komposisyon ng modelo ng bench ng planta ng nukleyar na kuryente ay dapat isama ang mga pangunahing elemento ng isang karaniwang pag-install, na idinisenyo upang matiyak ang kasunod na paglikha ng mga pag-install ng iba't ibang mga kapasidad batay sa isang modular na prinsipyo. Ang sample ng bench ay dapat na makabuo ng isang naibigay na lakas - thermal at elektrikal, pati na rin ang paglikha ng mga impulses ng thrust na tipikal para sa lahat ng mga yugto ng pagpapatakbo ng planta ng nukleyar na kuryente bilang bahagi ng spacecraft. Ang isang mataas na temperatura na pinalamig ng gas na mabilis na neutron reactor na may thermal power na hanggang 4 MW ang napili para sa proyekto.
Noong Agosto 23, 2012, isang pagpupulong ng mga kinatawan ng Rosatom at Roscosmos ay ginanap, na nakatuon sa samahan ng trabaho sa paglikha ng isang pagsubok na kumplikado para sa mga pagsubok sa pagtitiis na kinakailangan para sa pagpapatupad ng proyekto ng TEM. Naganap ito sa A. P. Aleksandrov Scientific Research Technological Institute sa Sosnovy Bor malapit sa St. Petersburg, kung saan planong lumikha ng tinukoy na kumplikadong.
Ang paunang disenyo ng TEM ay nakumpleto noong Marso ng taong ito. Ang mga resulta na nakuha posible upang lumipat noong 2013 sa yugto ng detalyadong disenyo at paggawa ng kagamitan at mga sample para sa mga autonomous na pagsubok. Ang pagsubok at pagpapaunlad ng mga coolant na teknolohiya ay nagsimula sa taong ito sa reaktor sa pagsasaliksik ng MIR sa NIIAR (Dimitrovgrad), kung saan naka-install ang isang loop para sa pagsubok ng helium-xenon coolant sa temperatura na higit sa 1000 ° C.
Ang isang prototype na nakabatay sa lupa na planta ng reactor ay pinlano na malikha sa 2015, at sa pamamagitan ng 2018 isang planta ng reactor para sa pagkumpleto ng sistemang propulsyon ng lakas na nukleyar ay dapat na gawin at magsimula ang mga pagsubok sa Sosnovy Bor. Ang unang TEM para sa mga pagsubok sa flight ay maaaring lumitaw sa pamamagitan ng 2020.
Ang susunod na pagpupulong sa proyekto ay ginanap noong Setyembre 10, 2013 sa corporasyon ng estado Rosatom. Ang pinuno ng NIKIET Yu. G. Dragunov ay nagpakita ng impormasyon sa estado ng trabaho at ang pangunahing mga problema sa pagpapatupad ng programa. Binigyang diin niya na sa kasalukuyan ang mga dalubhasa ng Institute ay nakabuo ng dokumentasyon ng panteknikal na disenyo ng planta ng nukleyar na kuryente, nakilala ang pangunahing mga solusyon sa disenyo at isagawa ang gawain alinsunod sa "roadmap" ng proyekto. Matapos ang pagpupulong, ang pinuno ng korporasyong Rosatom na si S. V. Kirienko ay inatasan ang NIKIET na maghanda ng mga panukala para sa pag-optimize ng mapa ng kalsada.
Ang ilang mga detalye ng disenyo at tampok sa disenyo ng planta ng nukleyar na kuryente ay nalaman sa isang pag-uusap sa mga kinatawan ng Keldysh Center sa palabas sa hangin na MAKS-2013. Sa partikular, iniulat ng mga developer na ang pag-install ay tapos na kaagad sa isang buong bersyon ng laki, nang hindi gumagawa ng isang nabawasan na prototype.
Ang planta ng lakas na nukleyar ay may napakataas (para sa uri nito) na mga katangian: na may isang thermal power ng reactor na 4 MW, ang lakas ng kuryente sa generator ay magiging 1 MW, iyon ay, ang kahusayan ay aabot sa 25%, na itinuturing na isang napakahusay na tagapagpahiwatig.
Ang converter ng turbomachine ay isang two-circuit na isa. Sa unang circuit, ginagamit ang isang plate heat exchanger - isang recuperator at isang tubular heat exchanger-ref. Pinaghihiwalay ng huli ang pangunahing (una) circuit ng pag-aalis ng init at ang pangalawang circuit ng pagbalik ng init.
Tungkol sa isa sa mga pinaka-kagiliw-giliw na solusyon na binuo sa loob ng balangkas ng proyekto (ang pagpipilian ng uri ng mga refrigerator-radiator ng pangalawang circuit), ang sagot ay ibinigay na ang parehong mga drip at panel heat exchanger ay isinasaalang-alang, at sa ngayon ang hindi pa napili. Sa ipinakitang mock-up at poster, ang ginustong pagpipilian ay ipinakita sa isang drip fridge-radiator. Sa kahanay, isinasagawa ang trabaho sa panel heat exchanger. Tandaan na ang buong istraktura ng TEM ay nababago: sa paglulunsad, ang module ay umaangkop sa ilalim ng fav ng ulo ng LV, at sa orbit ay "kumakalat ang mga pakpak nito" - ang mga baras ay lumalawak, nagkakalat ng reactor, engine at payload sa isang mahabang distansya.
Gumagamit ang TEM ng isang buong bungkos ng pinabuting napakalakas na EPE - apat na "petals" ng anim na pangunahing engine na may diameter na 500 mm, kasama ang walong mas maliit na makina para sa control ng roll at pagwawasto ng kurso. Sa showroom ng MAKS-2013, ipinakita ang isang gumaganang engine, na sumasailalim na sa pagsubok (hanggang ngayon sa bahagyang tulak, na may lakas na elektrisidad na hanggang 5 kW). Ang mga EJE ay gumagana sa xenon. Ito ang pinakamahusay, ngunit din ang pinakamahal na likido sa pagtatrabaho. Ang iba pang mga pagpipilian ay isinasaalang-alang: sa partikular, mga metal - lithium at sodium. Gayunpaman, ang mga engine na nakabatay sa naturang medium na nagtatrabaho ay hindi gaanong matipid, at napakahirap na magsagawa ng mga pagsubok sa lupa sa mga naturang EJE.
Ang tinatayang mapagkukunan ng planta ng nukleyar na kuryente, kasama sa proyekto, ay sampung taon. Ang mga pagsusulit sa mapagkukunan ay dapat na maisagawa nang direkta sa kumpletong pag-install, at ang mga yunit ay tatakbo nang awtonomiya sa bench base ng mga negosyo ng kooperasyon. Sa partikular, ang turbocharger na binuo sa KBHM ay na-gawa na at sinusubukan sa isang vacuum room sa Keldysh Center. Ang isang thermal simulator ng isang 1 MW electric power reactor ay ginawa din.
