MAKS -2013 aikana Roscosmosin ja Rosatomin rakenteiden kotimaisten yritysten yhteistyö esitti päivitetyn mallin kuljetus- ja energiamoduulista (TEM), jossa on megawattiluokan avaruusydinvoimalaitos (NK nro 10, 2013, s.4). Tämä hanke esiteltiin julkisesti tasan neljä vuotta sitten, lokakuussa 2009 (verolaki nro 12, 2009, s.40). Mikä on muuttunut tänä aikana?
Hankkeen kronikka
Muistutetaan, että hankkeen tavoitteena on luoda energiavoima-alusta ja sen pohjalta uusia avaruusajoneuvoja, joilla on suuri teho-paino-suhde, kunnianhimoisten ohjelmien toteuttamiseksi ulkoavaruuden tutkimiseksi ja tutkimiseksi. Nämä keinot mahdollistavat tutkimusmatkojen toteuttamisen syvään avaruuteen, yli 20-kertaisen avaruuden kuljetusoperaation taloudellisen tehokkuuden lisäämisen ja yli 10-kertaisen sähkötehon lisäämisen avaruusaluksessa.
Ydinvoimalaitos perustuu ydinreaktoriin, jossa on pitkäikäinen turbomoottorimuunnin. TEM: n kehittäminen suoritetaan Venäjän presidentin 22. kesäkuuta 2010 antamalla määräyksellä nro 419-rp. Sen luomista suunnitellaan valtion ohjelmassa "Venäjän avaruustoiminta vuosina 2013-2020" ja presidentin talouden nykyaikaistamisohjelmassa. Sopimuksen mukainen työ rahoitetaan liittovaltion talousarviosta erityisohjelman "Venäjän federaation presidentin alaisten komission hankkeiden toteuttaminen Venäjän talouden nykyaikaistamista ja teknologista kehittämistä varten" *mukaisesti.
Tämän edistyneen hankkeen toteuttamiseen on varattu yli 17 miljardia ruplaa vuosina 2010--2018. Varojen tarkka jakautuminen on seuraava: 7,245 miljardia ruplaa myönnetään valtionyhtiö Rosatomille reaktorin kehittämiseksi, 3,955 miljardia ruplaa - MV Keldyshin tutkimuskeskukselle ydinvoimalaitoksen rakentamiseksi ja noin 5,8 miljardia ruplaa - RSC Energia TEM: n valmistukseen. Ydinreaktorin kehittämisestä vastaava pääorganisaatio on Energiateknologian tutkimus- ja kehitysinstituutti (NIKIET), joka on osa Rosatom -järjestelmää. Yhteistyöhön kuuluvat myös Podolskin tieteellinen tutkimusteknologian instituutti, RRC "Kurchatov -instituutti", Obninskin fysiikan ja sähkötekniikan instituutti, tieteellinen tutkimuslaitos NPO "Luch", atomireaktorien tieteellinen tutkimuslaitos (NIIAR) ja joukko muut yritykset ja järjestöt. Keldysh -keskus, kemian tekniikan suunnittelutoimisto ja kemian automaation suunnittelutoimisto ovat tehneet paljon työnestepiirissä. Sähkömekaanisen instituutin yhteys generaattorin kehittämiseen.
Hanke toteuttaa ensimmäistä kertaa innovatiivisia tekniikoita, joilla ei monessa suhteessa ole analogia maailmassa:
erittäin tehokas muunnospiiri;
korkean lämpötilan kompakti nopea neutronireaktori, jossa on kaasujäähdytysjärjestelmät, jotka takaavat ydin- ja säteilyturvallisuuden kaikissa toimintavaiheissa;
suuritiheyksiset polttoainepohjaiset polttoaine-elementit;
risteilyvoimajärjestelmä, joka perustuu tehokkaiden tehokkaiden sähkörakettimoottorien (EJE) lohkoon;
korkean lämpötilan turbiinit ja pienikokoiset lämmönvaihtimet, joiden käyttöikä on kymmenen vuotta;
suuritehoiset nopeat sähkögeneraattorit-muuntimet;
suurten rakenteiden käyttöönotto avaruudessa jne.
Ehdotetussa järjestelmässä ydinreaktori tuottaa sähköä: ytimen läpi ajettu kaasujäähdytyslaite kääntää turbiinin, joka pyörii sähkögeneraattoria ja kompressoria, joka kiertää työnestettä suljetussa piirissä. Reaktorista tuleva aine ei pääse ympäristöön, eli radioaktiivinen saastuminen on suljettu pois. Sähköä käytetään sähkökäyttöisen moottorin käyttöön, mikä on yli 20 kertaa taloudellisempaa kuin kemialliset analogit käyttönesteen kulutuksen kannalta. Ydinvoimalaitoksen peruselementtien massan ja mittojen pitäisi varmistaa niiden sijoittaminen olemassa olevien ja tulevien venäläisten kantorakettien "Proton" ja "Angara" avaruuskärkiin.
Hankkeen kronikka osoittaa sen nopean kehityksen nykyaikana. 30. huhtikuuta 2010 valtion atomienergiayhtiö Rosatomin apulaispääjohtaja, ydinasekompleksin johtokunnan johtaja IM Kamenskikh hyväksyi reaktorilaitoksen ja TEM: n kehittämisen tehtävät hankkeen”Luominen megawatin ydinvoimalaitokseen perustuvasta kuljetus- ja sähkömoduulista”. Asiakirja hyväksyttiin ja Roskosmos hyväksyi. Venäjän presidentti Dmitri A. Medvedev allekirjoitti 22. kesäkuuta 2010 määräyksen hankkeen ainoiden urakoitsijoiden määrittämisestä.
9. helmikuuta 2011 Moskovassa Keldysh -keskuksen perusteella järjestettiin yritysten - TEM -kehittäjien - videokonferenssi. Siihen osallistuivat Roscosmos -johtaja A. N. Perminov, presidentti ja yleinen suunnittelija (RSC) Energia V. A. Lopota, Keldysh -keskuksen johtaja A. S. Koroteev, pääsuunnittelija NIKIET ** Yu. kasvit NIKIETissä. Erityistä huomiota kiinnitettiin tarpeeseen luoda "Resurssi" -jalusta reaktoriasennuksen testaamiseksi energianmuunnosyksiköllä.
Roskosmos julkisti 25. huhtikuuta 2011 avoimen tarjouskilpailun ydinvoimalaitoksen, geostationaarisen kiertoradan monitoimialustan ja planeettojen välisen avaruusaluksen kehittämisestä. Kilpailun (jonka voittaja oli NIKIET 25. toukokuuta samana vuonna) tuloksena allekirjoitettiin vuoteen 2015 asti voimassa oleva valtion sopimus, jonka arvo oli 805 miljoonaa ruplaa asennuksen penkinäytteen luomiseksi.
Sopimuksessa määrätään seuraavien tekijöiden kehittämisestä: tekninen ehdotus penkki (jossa on ydinreaktorin lämpösimulaattori) näyte ydinvoimalaitoksesta; hänen luonnoksensa; suunnittelu ja tekninen dokumentaatio penkkituotteen komponenttien prototyypeille ja ydinvoimalaitoksen peruselementteille; teknologiset prosessit sekä tuotannon valmistelu penkituotteen komponenttien ja asennuksen peruselementtien prototyyppien valmistusta varten; tehdä näyte ja suorittaa sen kokeellinen kehittäminen.
Ydinvoimalaitoksen penkkimallin koostumuksen olisi sisällettävä vakiolaitteiston perusosat, joiden tarkoituksena on varmistaa eri kapasiteetin laitteistojen luominen myöhemmin modulaarisen periaatteen mukaisesti. Penkinäytteen pitäisi tuottaa tietty teho - lämpö- ja sähköteho sekä luoda työntövoimia, jotka ovat tyypillisiä ydinvoimalaitoksen kaikissa vaiheissa avaruusaluksen osana. Hankkeeseen valittiin korkean lämpötilan kaasujäähdytteinen nopea neutronireaktori, jonka lämpöteho on jopa 4 MW.
23. elokuuta 2012 pidettiin Rosatomin ja Roscosmosin edustajien kokous, joka oli omistettu työn organisoinnille TEM -hankkeen toteuttamiseen tarvittavien kestävyyskokeiden testauskompleksin luomiseksi. Se järjestettiin A. P. Aleksandrovin tieteellisessä tutkimusteknologiainstituutissa Sosnovy Borissa lähellä Pietaria, missä on tarkoitus luoda määritetty kompleksi.
TEM: n alustava suunnittelu valmistui tämän vuoden maaliskuussa. Saadut tulokset mahdollistivat siirtymisen vuonna 2013 laitteiden ja näytteiden yksityiskohtaisen suunnittelun ja valmistuksen vaiheeseen itsenäisiä testejä varten. Jäähdytysteknologioiden testaus ja kehittäminen aloitettiin tänä vuonna MIR-tutkimusreaktorissa NIIARissa (Dimitrovgrad), johon asennettiin silmukka helium-ksenonjäähdytysnesteen testaamiseen yli 1000 ° C: n lämpötiloissa.
Reaktorilaitoksen maanpäällinen prototyyppi on tarkoitus luoda vuoteen 2015 mennessä, ja vuoteen 2018 mennessä reaktorilaitos ydinvoimalaitosjärjestelmän valmistamiseksi on valmistettava ja sen testit aloitettava Sosnovy Borissa. Ensimmäinen lentotestien TEM saattaa ilmestyä vuoteen 2020 mennessä.
Seuraava projektikokous pidettiin 10. syyskuuta 2013 valtionyhtiössä Rosatomissa. NIKIETin johtaja G. G. Dragunov esitteli tietoja työn tilasta ja ohjelman toteuttamisen tärkeimmistä ongelmista. Hän korosti, että instituutin asiantuntijat ovat tällä hetkellä kehittäneet ydinvoimalaitoksen teknisen suunnittelun dokumentaatiota, tunnistaneet tärkeimmät suunnitteluratkaisut ja suorittaneet työn hankkeen etenemissuunnitelman mukaisesti. Kokouksen jälkeen Rosatom -konsernin johtaja S. V. Kirienko kehotti NIKIETiä valmistelemaan ehdotuksia tiekartan optimoimiseksi.
Joitakin yksityiskohtia ydinvoimalaitoksen suunnittelusta ja suunnitteluominaisuuksista saatiin selville keskustelun aikana Keldysh-keskuksen edustajien kanssa MAKS-2013.-lentonäyttelyssä. Erityisesti kehittäjät ilmoittivat, että asennus suoritetaan välittömästi täysimittaisesti. kokoinen versio tekemättä pienempää prototyyppiä.
Ydinvoimalaitoksella on tyypiltään erittäin korkeat ominaisuudet: kun reaktorin lämpöteho on 4 MW, generaattorin sähköteho on 1 MW, eli hyötysuhde saavuttaa 25%, jota pidetään erittäin hyvä indikaattori.
Turbokoneen muunnin on kaksipiirinen. Ensimmäisessä piirissä käytetään levylämmönvaihdinta - talteenottaja ja putkimainen lämmönvaihdin -jääkaappi. Jälkimmäinen erottaa pää (ensimmäisen) lämmönpoistopiirin ja toisen lämmön paluupiirin.
Yksi hankkeen puitteissa kehitettävistä mielenkiintoisimmista ratkaisuista (toisen piirin jääkaappien ja jäähdyttimien tyypin valinta) vastasi, että sekä tippu- että paneelilämmönvaihtimia harkitaan, ja toistaiseksi valintaa ei ole tehty. Esitetyssä mallissa ja julisteissa edullinen vaihtoehto esitettiin tippajäähdyttimellä. Samanaikaisesti paneelilämmönvaihtimen työ on käynnissä. Huomaa, että TEM: n koko rakenne on muunneltavissa: käynnistettäessä moduuli sopii LV -pään suojuksen alle ja kiertoradalla "leviää siivet" - tangot laajenevat levittäen reaktorin, moottorit ja hyötykuorman pitkälle matkalle.
TEM käyttää koko joukkoa parannettuja erittäin tehokkaita EPE: itä - neljä "terälehteä" kuudesta päämoottorista, joiden halkaisija on 500 mm, sekä kahdeksan pienempää moottoria vierintäohjaukseen ja kurssin korjaamiseen. MAKS-2013-näyttelytilassa esiteltiin toimiva moottori, joka on jo testattavana (toistaiseksi osittaisvoimalla, jopa 5 kW: n sähköteholla). EJE: t toimivat ksenonilla. Tämä on paras, mutta myös kallein työneste. Muita vaihtoehtoja harkittiin: erityisesti metalleja - litiumia ja natriumia. Tällaiseen työväliaineeseen perustuvat moottorit ovat kuitenkin vähemmän taloudellisia, ja maakoekokeita tällaisille EJE -laitteille on erittäin vaikea suorittaa.
Hankkeeseen sisältyvän ydinvoimalaitoksen arvioitu resurssi on kymmenen vuotta. Resurssitestit on tarkoitus suorittaa suoraan koko asennukselle, ja yksiköitä käytetään itsenäisesti yhteistyöyritysten penkillä. Erityisesti KBHM: ssä kehitetty turboahdin on jo valmistettu ja sitä testataan tyhjökammiossa Keldysh Centerissä. Lisäksi tehtiin 1 MW: n sähköreaktorin lämpösimulaattori.
