Semasa MAKS -2013, kerjasama firma domestik dari struktur Roscosmos dan Rosatom mempersembahkan model modul pengangkutan dan tenaga (TEM) yang dikemas kini dengan unit pendorong tenaga nuklear ruang angkasa (NPP) kelas megawatt (NK No. 10, 2013, hlm.4). Projek ini dipersembahkan secara terbuka tepat empat tahun yang lalu, pada bulan Oktober 2009 (Kod Pajak No. 12, 2009, hlm. 40). Apa yang telah berubah selama ini?
Kronik projek
Ingatlah bahawa matlamat projek ini adalah untuk mewujudkan asas penggerak tenaga dan, berdasarkan asasnya, kenderaan angkasa baru dengan nisbah kuasa-ke-berat yang tinggi untuk pelaksanaan program-program bercita-cita tinggi untuk kajian dan penerokaan angkasa lepas. Ini bermakna memungkinkan untuk melaksanakan ekspedisi ke ruang dalam, peningkatan 20 kali ganda dalam kecekapan ekonomi operasi pengangkutan ruang angkasa dan peningkatan kuasa elektrik lebih dari 10 kali ganda di kapal angkasa.
Loji tenaga nuklear didasarkan pada reaktor nuklear dengan penukar turbomachine jangka hayat. Pembangunan TEM dilakukan atas perintah Presiden Rusia bertarikh 22 Jun 2010 No. 419-rp. Penciptaannya dibayangkan oleh program negara "Kegiatan ruang angkasa Rusia untuk 2013 - 2020", dan program Presiden untuk pemodenan ekonomi. Pekerjaan di bawah kontrak dibiayai dari anggaran persekutuan dalam kerangka program khas "Pelaksanaan projek-projek Suruhanjaya di bawah Presiden Persekutuan Rusia untuk pemodenan dan pengembangan teknologi ekonomi Rusia" *.
Lebih daripada 17 bilion rubel diperuntukkan untuk pelaksanaan projek lanjutan ini dalam tempoh dari 2010 hingga 2018. Pengagihan dana yang tepat adalah seperti berikut: 7.245 bilion rubel diperuntukkan kepada syarikat negeri Rosatom untuk pembangunan reaktor, 3.955 bilion rubel - untuk Pusat Penyelidikan MV Keldysh untuk penciptaan loji tenaga nuklear, dan sekitar 5.8 bilion rubel - untuk RSC Energia untuk pembuatan TEM. Ketua organisasi yang bertanggungjawab untuk pembangunan reaktor nuklear itu sendiri adalah Institut Penyelidikan dan Pembangunan Tenaga Teknologi (NIKIET), yang merupakan sebahagian daripada sistem Rosatom. Kerjasama itu juga merangkumi Institut Teknologi Penyelidikan Ilmiah Podolsk, RRC "Institut Kurchatov", Institut Kejuruteraan Fizik dan Tenaga di Obninsk, Institut Penyelidikan Ilmiah NPO "Luch", Institut Penyelidikan Ilmiah Reaktor Atom (NIIAR) dan sejumlah perusahaan dan organisasi lain. Pusat Keldysh, Biro Reka Bentuk untuk Kejuruteraan Kimia dan Biro Reka Bentuk untuk Automasi Kimia telah banyak melakukan di litar bendalir yang berfungsi. Institut Elektromekanik dihubungkan dengan pengembangan penjana.
Buat pertama kalinya, projek ini menerapkan teknologi inovatif yang dalam banyak aspek tidak mempunyai analog di dunia:
litar penukaran yang sangat cekap;
reaktor neutron cepat padat suhu tinggi dengan sistem penyejukan gas, memastikan keselamatan nuklear dan radiasi pada semua peringkat operasi;
elemen bahan api berasaskan bahan api berkepadatan tinggi;
sistem pelayaran pelayaran berdasarkan blok enjin roket elektrik berprestasi tinggi yang kuat (EJE);
turbin suhu tinggi dan penukar haba padat dengan jangka hayat sepuluh tahun;
penjana elektrik berkelajuan tinggi-penukar kuasa tinggi;
penyebaran struktur bersaiz besar di ruang angkasa, dll.
Dalam skema yang dicadangkan, reaktor nuklear menghasilkan elektrik: penyejuk gas, yang dipacu melalui teras, memutar turbin, yang memutarkan penjana elektrik dan pemampat, yang mengedarkan bendalir kerja dalam gelung tertutup. Bahan dari reaktor tidak keluar ke persekitaran, iaitu, pencemaran radioaktif dikecualikan. Tenaga elektrik digunakan untuk pengoperasian enjin pendorong elektrik, yang lebih 20 kali lebih ekonomik daripada analog kimia dari segi penggunaan cecair kerja. Jisim dan dimensi unsur-unsur asas loji tenaga nuklear harus memastikan penempatannya di hulu ledak angkasa kenderaan pelancaran Rusia sedia ada dan bakal "Proton" dan "Angara".
Kronik projek menunjukkan perkembangannya yang pesat di zaman moden. Pada 30 April 2010, Timbalan Ketua Pengarah Perbadanan Tenaga Atom Negeri Rosatom, Pengarah Direktorat Kompleks Senjata Nuklear IM Kamenskikh meluluskan syarat rujukan untuk pembangunan kemudahan reaktor dan TEM dalam kerangka projek “Penciptaan modul pengangkutan dan tenaga berdasarkan loji tenaga nuklear megawatt”. Dokumen tersebut dipersetujui dan diluluskan oleh Roskosmos. Pada 22 Jun 2010, Presiden Rusia Dmitry A. Medvedev menandatangani Perintah mengenai penentuan kontraktor tunggal untuk projek tersebut.
Pada 9 Februari 2011 di Moscow atas dasar Pusat Keldysh diadakan satu persidangan video perusahaan - pemaju TEM. Ia dihadiri oleh ketua Roscosmos A. N. Perminov, Presiden dan Pereka Umum (RSC) Energia V. A. Lopota, Pengarah Pusat Keldysh A. S. Koroteev, Direktur Jeneral Pereka NIKIET ** Yu. G. Dragunov dan Ketua VP Smetannikov, pereka kuasa angkasa tanaman di NIKIET. Perhatian khusus diberikan kepada keperluan untuk membuat pendirian "Sumber" untuk menguji pemasangan reaktor dengan unit penukaran tenaga.
Pada 25 April 2011, Roscosmos mengumumkan tender terbuka untuk pembangunan loji tenaga nuklear, platform multifungsi di orbit geostasioner dan kapal angkasa antarplanet. Sebagai hasil pertandingan (pemenangnya adalah NIKIET pada 25 Mei tahun yang sama), kontrak negeri ditandatangani sehingga 2015 bernilai 805 juta rubel untuk pembuatan sampel pemasangan.
Kontrak ini memperuntukkan pengembangan: cadangan teknikal untuk membuat bangku (dengan simulator termal reaktor nuklear) sampel loji tenaga nuklear; reka bentuk drafnya; reka bentuk dan dokumentasi teknologi untuk prototaip komponen produk bangku dan elemen asas loji tenaga nuklear; proses teknologi, serta penyediaan pengeluaran untuk pembuatan prototaip komponen produk bangku dan elemen asas pemasangan; membuat sampel bangku dan menjalankan eksperimennya.
Komposisi model bangku loji tenaga nuklear harus merangkumi elemen asas pemasangan standard, yang dirancang untuk memastikan penciptaan pemasangan pelbagai kapasiti berikutnya berdasarkan prinsip modular. Sampel bangku harus menghasilkan daya yang diberikan - termal dan elektrik, serta membuat dorongan daya tuju yang khas untuk semua peringkat operasi loji tenaga nuklear sebagai bagian dari kapal angkasa. Reaktor neutron cepat yang disejukkan dengan gas suhu tinggi dengan kuasa termal hingga 4 MW dipilih untuk projek ini.
Pada 23 Ogos 2012, satu perjumpaan wakil Rosatom dan Roscosmos telah diadakan, yang dikhaskan untuk organisasi kerja untuk mewujudkan kompleks ujian untuk ujian ketahanan yang diperlukan untuk pelaksanaan projek TEM. Ia berlangsung di A. P. Aleksandrov Institut Teknologi Penyelidikan Ilmiah di Sosnovy Bor berhampiran St. Petersburg, di mana ia dirancang untuk membuat kompleks yang ditentukan.
Reka bentuk awal TEM telah siap pada bulan Mac tahun ini. Hasil yang diperoleh memungkinkan untuk beralih pada tahun 2013 ke tahap reka bentuk terperinci dan pembuatan peralatan dan sampel untuk ujian autonomi. Pengujian dan pengembangan teknologi penyejuk bermula tahun ini di reaktor penyelidikan MIR di NIIAR (Dimitrovgrad), di mana gelung untuk menguji pendingin helium-xenon pada suhu di atas 1000 ° C dipasang.
Prototaip kilang reaktor berasaskan tanah dirancang untuk dibuat pada tahun 2015, dan pada tahun 2018 kilang reaktor untuk menyelesaikan sistem pendorong tenaga nuklear harus dibuat dan ujiannya dimulakan di Sosnovy Bor. TEM pertama untuk ujian penerbangan mungkin muncul pada tahun 2020.
Mesyuarat seterusnya mengenai projek itu diadakan pada 10 September 2013 di syarikat negeri Rosatom. Ketua NIKIET Yu G. Dragunov menyampaikan maklumat mengenai keadaan kerja dan masalah utama dalam pelaksanaan program ini. Dia menekankan bahawa pada masa ini pakar Institut telah mengembangkan dokumentasi reka bentuk teknikal loji tenaga nuklear, mengenal pasti penyelesaian reka bentuk utama dan melaksanakan pekerjaan sesuai dengan "peta jalan" projek. Selepas pertemuan itu, ketua syarikat Rosatom S. V. Kirienko mengarahkan NIKIET untuk menyediakan cadangan untuk mengoptimumkan peta jalan.
Beberapa perincian reka bentuk dan ciri reka bentuk loji tenaga nuklear ditemui semasa perbualan dengan wakil Pusat Keldysh di pameran udara MAKS-2013. Khususnya, pemaju melaporkan bahawa pemasangan akan dilakukan dengan segera versi saiz, tanpa membuat prototaip yang dikurangkan.
Loji tenaga nuklear mempunyai ciri-ciri yang sangat tinggi (untuk jenisnya): dengan daya termal reaktor 4 MW, kuasa elektrik pada penjana akan menjadi 1 MW, iaitu, kecekapan akan mencapai 25%, yang dianggap sebagai penunjuk yang sangat baik.
Penukar turbomachine adalah dua litar. Pada litar pertama, penukar haba plat digunakan - recuperator dan penukar haba tiub-peti sejuk. Yang terakhir ini memisahkan litar penyingkiran haba utama (pertama) dan litar pemulangan haba kedua.
Mengenai salah satu penyelesaian paling menarik yang sedang dikembangkan dalam kerangka projek (pilihan jenis peti sejuk-radiator litar kedua), jawapannya diberikan bahawa penukar haba tetes dan panel sedang dipertimbangkan, dan sejauh ini pilihan belum dibuat. Pada mock-up dan poster yang ditunjukkan, pilihan yang disukai disajikan dengan peti sejuk-radiator tetes. Selari, kerja sedang dijalankan pada penukar haba panel. Perhatikan bahawa keseluruhan struktur TEM dapat diubah: semasa pelancaran, modul dipasang di bawah fairing kepala LV, dan di orbit ia "melebarkan sayapnya" - batang mengembang, menyebarkan reaktor, enjin dan muatan pada jarak jauh.
TEM akan menggunakan sejumlah EPE yang sangat hebat - empat "kelopak" dari enam enjin utama dengan diameter 500 mm, ditambah lapan mesin yang lebih kecil untuk kawalan gulungan dan pembetulan kursus. Di ruang pameran MAKS-2013, mesin berfungsi ditunjukkan, yang sudah menjalani ujian (setakat ini dengan daya tuju separa, dengan kuasa elektrik hingga 5 kW). EJE berfungsi pada xenon. Ini adalah cecair kerja terbaik, tetapi juga paling mahal. Pilihan lain dipertimbangkan: khususnya, logam - litium dan natrium. Walau bagaimanapun, enjin berdasarkan medium kerja seperti itu kurang ekonomik, dan sangat sukar untuk menjalankan ujian tanah pada EJE tersebut.
Anggaran sumber loji tenaga nuklear, termasuk dalam projek itu, adalah sepuluh tahun. Uji sumber seharusnya dilakukan secara langsung pada pemasangan yang lengkap, dan unit-unit tersebut akan dikendalikan secara mandiri di dasar perusahaan kerjasama. Khususnya, pengecas turbo yang dikembangkan di KBHM telah pun dihasilkan dan sedang diuji di ruang vakum di Pusat Keldysh. Simulator termal reaktor kuasa elektrik 1 MW juga dibuat.
