Ядрени енергийни модули. Къде да се запиша за полет? Транспортният и енергиен модул ще ви позволи да летите до далечни светове
Разбира се, повече от 50 години обикаляне около Земята в една и съща орбита ни накараха да забравим за ябълковите дървета, цъфтящи на Марс. Сега обаче мечтата за полети до Червената планета и отвъд нея придобива реални характеристики - тъй като тези функции се появяват в уникалния транспортен и енергиен модул.
Нов двигател - нови предизвикателства
Нека започнем с проблема, който се превърна в най-очевидната пречка пред космическите полети. Накратко може да се формулира по следния начин: експлоатационният живот на двигателите с течно или твърдо гориво (а именно те все още се използват в космически кораби) е почти напълно изчерпан, както и да ги подобрявате, няма да последват значителни промени, текущите резултати са всичко, на което са способни.
Съответно, за да се реализират смели мечти за полети на дълги разстояния, са необходими коренно различни решения. Бащите на нашата космонавтика разбраха това - академиците Сергей Королев, Игор Курчатов и Мстислав Келдиш бяха въвлечени в идеята за създаване на ядрен двигател. През 70-те години СССР изстреля три дузини сателита, оборудвани с атомни електроцентрали с ниска мощност. В същото време в Семипалатинск бяха проведени изпитания на мощен ядрен реактор IVG-1.
Експерти твърдят, че именно ядрените двигатели могат да дадат нов тласък на развитието на космонавтиката. И така беше решено да се реализира проект за създаване на транспортно-енергиен модул (ТЕМ) на базата на атомна електроцентрала (АЕЦ) от мегаватов клас.
Ядрен реактор произвежда топлина, генератор я преобразува в електричество. Инертният газ ксенон се йонизира - положително заредените йони се ускоряват в електростатично поле до зададена скорост, създавайки необходимата тяга. Това е принципът на работа на новата ТЕМ.
Главният дизайнер на реакторната централа беше Научноизследователският и проектантски институт по енергетика (НИКИЕТ), кръстен на. Н. А. Долежал, част от държавната корпорация Росатом. Юрий ДРАГУНОВ, неговият директор, общ конструктор, член-кореспондент РАН, мениджър отдел E-7 "Ядрена реактори И инсталация" MSTU тях. Бауман,казва, че работата, въпреки стриктните срокове, върви по график. Това означава, че за 4 години трябва да бъде създадена такава инсталация.
Уникални решения
- Юрий Григориевич, ядрен енергийно задвижване инсталация - Това, очевидно, цяло комплекс системи, който трябва да работа хармонично...
Да, включва енергийно преобразуване на силов блок-турбомашина, базирано на газодинамичния цикъл на Брайтън и куп електрически реактивни двигатели. Енергийният блок е едноконтурна атомна електроцентрала на базата на високотемпературен реактор с газово охлаждане.
- IN проект трябва да използван достатъчно много нов решения. Можеш казвам О тях?
Проектът съдържа принципно нови параметри и използва принципно нови решения.
За първи път в света е разработена технология за създаване на монокристални дълги тръби от високотемпературни сплави. Знаете ли, когато за първи път видях тази тръба в цял ръст, изпитах такова вълнение! Разбирам колко струва изработката...
Създадена е уникална конструкция на горивния елемент, която осигурява работа при високи температури, големи температурни градиенти и високи дози радиация. Дизайнът е толкова добре обмислен, решава толкова добре, например, проблемите с отстраняването на продуктите на делене, че има увереност в ефективността на продукта. Първите тестове, които приключиха през 2012 г., потвърдиха това.
И, разбира се, трябва да свършим много работа по възстановяването на технологиите за производство на уникални материали за високотемпературна енергия. За всички наши компоненти и компоненти ние поставяме задачата, както следва: трябва да има спецификации за тяхната индустриална доставка. За прототипите можете, разбира се, да се справите без тях, но ние мислим за бъдещето.
Безопасност
- Има ли подобни разработки в други страни?
В Европа започват да правят първите стъпки в тази посока: формират пътна карта, общност, определят цели и задачи. Ние ги изпреварваме значително.
В САЩ, сигурен съм, това направление се развива, защото няма друга възможност за изследване на космоса. Знаем, че там започна такава работа. Вярно, техните параметри бяха по-ниски от нашите. Но сега няма достатъчно информация.
Юрий Григориевич, след големи аварии в атомните електроцентрали хората развиха предпазливо отношение към всичко, свързано с атома. Колко сигурен ще бъде създаваният модул?
Добър въпрос и може би най-важният. Симулираме различни ситуации – с транспортиране на нашата реакторна инсталация, различни аварийни ситуации, включително инцидент на старт и падане от различни височини. Ние не само ги моделираме математически, но заедно с ядрения център в Саров планираме да проведем тестове на ускорителната писта. Това е високоскоростно ускорение, удрящо се в бетонна стена, за да се симулира какво може да изпита нашият реактор по време на извънредна ситуация.
Смятам, че трябва да се обърне основно внимание не на работата в нормален режим, а на работата в извънредни ситуации. Нека спекулираме. Всички наши проекти са базирани на номинално състояние плюс резерви (100% капацитет или 105%). И вижте кога са станали тежки инциденти. Three Mile Island беше основно период на спиране. Чернобил - на ниско ниво на мощност. Фукушима - реакторите са спрени. Ето защо трябва да се обърне основно внимание на работата не в номинални, а в преходни и резервни режими, както и тези, свързани с аварийна ситуация на ракетата-носител. Ние много добре разбираме това и водещи институти в индустрията участват в решаването на проблема с безопасността на транспортния и енергийния модул.
Огън и звезди
- По проекта работят конкретни хора. Кои са те? Казват, че катастрофално липсват млади хора в науката...
Това не е за нас. Имаме много млади хора. Като цяло, навсякъде трябва да има успешна комбинация от хора, които са носители на критични знания, опит и младост. В това отношение екипът ни е много интересен. Повечето от тях са завършили нашия факултет - E7 MSTU. Бауман.
През последните години преструктурирахме цялата програма за обучение, ориентирайки я към нашите реални задачи. Оборудвахме модерен компютърен клас, тъй като е невъзможно да се изпълнява по остаряла технология съвременни произведения. В катедрата преподават наши специалисти. Днес студентите владеят всички основни компютърни програми за изчисления, триизмерно проектиране - и когато дойдат при нас след завършване на обучението си, шест месеца по-късно те вече са пълноценни специалисти. Като този Обратна връзкаОказва се.
Ядрената индустрия се развива бързо и работата в нея стана престижна. И младите идват тук с удоволствие.
Как тази голяма група от различни възрасти се отнася към крайната цел на проекта? Хората вярват ли, че ще бъде възможно да се лети до Марс?
Ние от института вече се записваме за първото си пътуване.
Искате ли да запишем и вас?.. Въпреки че успехът на този проект отваря възможности не само за пътуване в космоса. Ядрената енергия в космоса може да реши много проблеми. Включително отстраняването на сателити, които вече са се превърнали в космически отломки, и премахването на опасността от астероиди и комети - такива инсталации ще позволят да изведете астероида в безопасна орбита, преминавайки го покрай Земята.
- Юрий Григориевич, често ли гледате звездното небе?
обичам да гледам. Обичам две неща: да гледам огъня и звездното небе. И двете са много впечатляващи, увлекателни, провокиращи размисъл...
Марина НАБАТНИКОВА
19 януари 2014 г
По време на МАКС-2013 сътрудничеството на местни компании от структурите на Роскосмос и Росатом представи актуализиран модел на транспортно-енергиен модул (ТЕМ) с космическа атомна електроцентрала (АЕЦ) от мегаватов клас (НК № 10, 2013 г. стр. 4). Този проект беше представен публично точно преди четири години, през октомври 2009 г. (НК № 12, 2009 г., стр. 40). Какво се промени през това време?
Да припомним, че целта на проекта е да се създаде енергийна задвижваща база и на нейна база нови мощни космически апарати за реализиране на амбициозни програми за изследване и изследване на космическото пространство. Тези средства позволяват да се реализират експедиции в дълбокия космос, повече от 20 пъти повече икономическа ефективносткосмически транспортни операции и повече от 10-кратно увеличение на електрическата мощност на борда на космическия кораб.
Атомната електроцентрала е базирана на ядрен реактор с дълготраен турбомашинен конвертор. Разработването на ТЕМ се извършва със заповед на президента на Русия от 22 юни 2010 г. № 419-rp. Създаването му е предвидено както от държавната програма „Руската космическа дейност за 2013–2020 г.“, така и от президентската програма за икономическа модернизация. Работата по договора се финансира от федералния бюджет в рамките на специалната програма „Изпълнение на проекти на Комисията към президента на Руската федерация за модернизация и технологично развитие на руската икономика“*.
Повече от 17 милиарда рубли са отделени за изпълнението на този напреднал проект в периода от 2010 до 2018 г.
Точното разпределение на средствата е следното: 7,245 милиарда рубли се отпускат на държавната корпорация Росатом за разработването на реактора, 3,955 милиарда рубли - на Изследователския център на името на М. В. Келдиш за създаване на атомна електроцентрала и около 5,8 милиарда рубли - на RSC Energia за производството на ТЕМ. Водещата организация, отговорна за разработката на самия ядрен реактор, е Научноизследователският и проектантски институт по енергийни технологии (НИКИЕТ), част от системата на Росатом. В сътрудничеството участват още Подолският научноизследователски технологичен институт, Руският изследователски център Курчатовски институт, Институтът по физика и енергетика в Обнинск, Научно-производственото обединение „Луч“, Научноизследователският институт по ядрени реактори (НИИАР) и редица други предприятия и организации. Центърът Keldysh, Бюрото за проектиране на химическо инженерство и Бюрото за проектиране на химическа автоматизация са направили много по веригата за циркулация на работната течност. Институтът по електромеханика участва в разработването на генератора.
Проектът за първи път прилага иновативни технологии, които в много отношения нямат аналози в света:
високоефективна верига за преобразуване;
високотемпературен компактен реактор на бързи неутрони със системи за охлаждане на газ, осигуряващи ядрена и радиационна безопасност на всички етапи на експлоатация;
горивни елементи на базата на гориво с висока плътност;
носеща задвижваща система, базирана на блок от мощни, високоефективни електрически ракетни двигатели (EP);
високотемпературни турбини и компактни топлообменници с десетгодишен проектен живот;
високоскоростни електрически генератори с висока мощност;
разполагане на големи конструкции в пространството и др.
В предложената схема ядрен реактор генерира електричество: газов охладител, задвижван през активната зона, завърта турбина, която върти електрически генератор и компресор, който циркулира работния флуид в затворен контур. Веществото от реактора не изтича в околната среда, тоест радиоактивното замърсяване е изключено. Електричеството се изразходва за работата на електрическия задвижващ двигател, който по отношение на разхода на работна течност е повече от 20 пъти по-икономичен от своите химически аналози. Масата и размерите на основните елементи на ядрените задвижващи системи трябва да осигурят тяхното поставяне в космическите бойни глави на съществуващите и бъдещите руски ракети-носители „Протон“ и „Ангара“.
Хрониката на проекта показва бързото му развитие в съвремието. 30 април 2010 г. Зам Генералният директорДържавната корпорация "Росатом", директорът на Дирекцията за ядрено-оръжейния комплекс И. М. Каменских одобри техническото задание за разработване на реакторна инсталация и ТЕМ в рамките на проекта „Създаване на транспортно-енергиен модул на базата на ядрена мощност от мегаватов клас електроцентрала." Документът е съгласуван и одобрен от Роскосмос. На 22 юни 2010 г. руският президент Д. А. Медведев подписа заповед за определяне на единствените изпълнители на работа за изпълнение на проекта.
На 9 февруари 2011 г. в Центъра на Келдиш в Москва се проведе видеоконференция на предприятия, разработващи ТЕМ. На него присъстваха ръководителят на Роскосмос А. Н. Перминов, президентът и генерален конструктор (РКК) Енергия В. А. Лопота, директорът на Келдишския център А. С. Коротеев, директорът и генералният конструктор на НИКИЕТ** Ю. Г. Драгунов и главният конструктор на космически електроцентрали НИКИЕТ В. П. Сметанников. Особено внимание беше обърнато на необходимостта от създаване на стенд „Ресурс” за изпитване на реакторна инсталация с блок за преобразуване на енергия.
Справка:
Възпитаниците на 2-ри факултет на Московския авиационен институт работиха по тази тема в Съюза. След това тази тема беше затворена. и едва през 2010г. Росатом издаде техническото задание за проекта и съответно финансирането.
Разработване на високомощна ядрена задвижваща система за междуорбитален влекач, многофункционална платформа в геостационарна орбита и междупланетна космически кораб.
Код: ОКР "ЯЕРДУ".
Начална (максимална) цена на договора: 805 000 000,0 рубли.
Срок на договора: 2011 - 2015 г
Място на изпълнение на работата: на адреса на Изпълнителя.
Обхват на приложение на такива двигатели
1. теглене на товари, доставени от ракети-носители на керосин на ниска орбита в по-високи работни орбити.В днешно време те използват малки горни степени, които трябва постоянно да бъдат извеждани в орбита, а с ядрена ракета-носител тя може постоянно да се държи в орбита и да се използва при необходимост. Няма нужда от горно стъпало, съответно разходите се намаляват и увеличават полезен товаркеросинови ракети-носители.
2.За междупланетни експедиции. Той тегли спускаеми апарати до планетата и обратно
3. За отклоняване и теглене на астероиди, които заплашват Земята.
... се обмислят както капкови, така и панелни топлообменници, като изборът все още не е направен. На демонстрирания макет и постери е представен вариант с капкоотделящ хладилник, който е за предпочитане.
На 25 април 2011 г. Роскосмос обяви открит конкурс за извършване на развойна дейност като част от създаването на ядрена задвижваща система, многофункционална платформа в геостационарна орбита и междупланетен космически кораб. В резултат на конкурса (победител в който беше НИКИЕТ на 25 май същата година) беше сключен държавен договор, валиден до 2015 г., на стойност 805 милиона рубли за създаване на стенд модел на инсталацията.
Договорът предвижда разработване на: техническо предложение за създаване на стенд (с термичен симулатор на ядрен реактор) образец на атомна електроцентрала; идеен проект; конструкторска и технологична документация за прототипи компонентистенд продукт и основни елементи на атомната електроцентрала; технологични процеси, както и подготовка на производството за производство на прототипи на компонентите на стендовия продукт и основните елементи на инсталацията; производство на тестова проба и провеждане на нейното експериментално изпитване.
Стендовата проба на атомна електроцентрала трябва да включва основните елементи на стандартна инсталация, предназначена да осигури последващо създаване на инсталации с различен капацитет на модулен принцип. Образецът на стенда трябва да генерира зададена мощност - топлинна и електрическа, а също така да създава импулси на тяга, характерни за всички етапи от работата на ядрената двигателна система като част от космическия кораб. За проекта е избран високотемпературен реактор с газово охлаждане на бързи неутрони с топлинна мощност до 4 MW.
На 23 август 2012 г. се проведе среща на представители на Росатом и Роскосмос, посветена на организацията на работата по създаването на изпитателен комплекс за изпитвания на издръжливост, необходим за изпълнението на проекта ТЕМ. То се проведе в Научноизследователския институт Технологичен институтна името на А. П. Александров в Соснови Бор близо до Санкт Петербург, където се планира да се създаде посоченият комплекс.
Идейният проект на ТЕМ беше завършен през март тази година. Получените резултати позволиха през 2013 г. да се премине към етапа на детайлно проектиране и производство на оборудване и образци за автономни изпитвания. Тестването и разработването на технологии за охлаждане започна през тази година в изследователския реактор МИР в НИИАР (Димитровград), където беше инсталиран контур за изпитване на хелиево-ксенонов охладител при температури над 1000°C.
Планира се до 2015 г. да бъде създаден наземен прототип на реакторната инсталация, а до 2018 г. реакторната инсталация за завършване на ядрената задвижваща система трябва да бъде произведена и да започне нейното тестване в Сосновий Бор. Първият TEM за тестване на полети може да се появи до 2020 г.
Следващата среща по проекта се проведе на 10 септември 2013 г. в държавната корпорация "Росатом". Информация за състоянието на работата и основните проблеми при изпълнението на програмата беше представена от ръководителя на НИКИЕТ Ю. Г. Драгунов. Той подчерта, че в момента специалистите на института са разработили документация за техническия проект на атомната електроцентрала, идентифицирали са основните проектни решения и извършват работа в съответствие с пътната карта на проекта. След срещата ръководителят на корпорацията "Росатом" С. В. Кириенко възложи на НИКИЕТ да подготви предложения за оптимизиране на пътната карта.
Някои подробности за дизайна и конструктивните характеристики на атомната електроцентрала бяха открити по време на разговор с представители на Keldysh Center на авиошоуто MAKS 2013. По-специално, разработчиците съобщиха, че инсталацията ще бъде направена веднага в пълен размер версия, без да се прави по-малък прототип.
Атомната електроцентрала има изключително високи (за своя тип) характеристики: при топлинна мощност на реактора от 4 MW, електрическата мощност на генератора ще бъде 1 MW, тоест КПД ще достигне 25 %, което се счита за много добро индикатор.
Преобразувателят на турбомашината е двуконтурен. Първият кръг използва пластинчат топлообменник - рекуператор и тръбен топлообменник-хладилник. Последният разделя главната (първа) верига за отвеждане на топлина и втората верига за отделяне на топлина.
По отношение на едно от най-интересните решения, които се разработват в рамките на проекта (избор на типа хладилници-радиатори от втори контур), беше даден отговор, че се разглеждат както капкови, така и панелни топлообменници и че все още не е направен избор. На демонстрирания макет и постери е представен вариант с капкоотделящ хладилник, който е за предпочитане. В същото време се работи и по панелния топлообменник. Обърнете внимание, че целият дизайн на ТЕМ е трансформируем: при изстрелване модулът се вписва под обтекателя на главата на ракетата-носител, а в орбита „разперва криле“ - прътите се раздалечават, пренасяйки реактора, двигателите и полезния товар на голямо разстояние .
TEM ще използва цял набор от усъвършенствани, изключително мощни електрически двигатели за задвижване - четири „венчелистчета“ от шест основни двигателя с диаметър 500 mm, плюс още осем по-малки двигателя - за контрол на ролката и корекция на курса. На салона MAKS 2013 беше показан работещ двигател, който вече е в процес на тестване (все още с частична тяга, с електрическа мощност до 5 kW). Електрическите задвижващи двигатели работят с ксенон. Това е най-добрата, но и най-скъпата работна течност. Бяха разгледани и други варианти: по-специално метали - литий и натрий. Въпреки това двигателите, базирани на такава работна течност, са по-малко икономични и е много трудно да се проведат наземни тестове на такива електрически задвижващи системи.
Проектният живот на атомната централа, включена в проекта, е десет години. Очаква се тестовете за живот да се извършват директно върху цялата инсталация, а модулите трябва да се тестват автономно в базата на стенда на кооперираните предприятия. По-специално, турбокомпресорът, разработен в KBKhM, вече е произведен и тестван във вакуумната камера на Keldysh Center. Изработен е и термичен симулатор на реактор с електрическа мощност 1 MW.
Между другото, относно въпроса за погребването на такива устройства:
Има специален за сателити с атомни електроцентрали орбита за погребение.Намира се на 200 km над GEO (приблизително 35 786 km над морското равнище) Ниска орбита (от 160 km до 2000 km над земната повърхност) военни сателити с ядрени реактори на бордаимат височината на орбитата на погребението е около 1000 km,където се пренася активната зона на ядрен реактор след края на експлоатацията му. Продължителността на живота в тези орбити е около 2 хиляди години.
Ето още едно допълнение за експерименталния топлинен ядрен ракетен двигател:
ето още по темата...
В края на краищата, още в началото на 60-те години на миналия век, дизайнерите смятаха ядрените ракетни двигатели за единствената реална алтернатива за пътуване до други планети в Слънчевата система.
Конкуренцията между СССР и САЩ, включително в космоса, беше в разгара си по това време, инженери и учени се включиха в надпреварата за създаване на ядрени задвижващи двигатели, а военните също първоначално подкрепиха проекта за ядрен ракетен двигател. Първоначално задачата изглеждаше много проста - просто трябва да направите реактор, проектиран да се охлажда с водород, а не с вода, да прикрепите към него дюза и - напред към Марс! Американците отиваха на Марс десет години след Луната и дори не можеха да си представят, че астронавтите някога ще стигнат до него без ядрени двигатели.
Американците много бързо построиха първия прототип на реактора и вече го тестваха през юли 1959 г. (те бяха наречени KIWI-A). Тези тестове просто показаха, че реакторът може да се използва за нагряване на водород. Конструкцията на реактора - с незащитено гориво от уранов оксид - не беше подходяща за високи температури, а водородът се нагряваше само до хиляда и половина градуса.
С натрупването на опит дизайнът на реакторите за ядрени ракетни двигатели - NRE - стана по-сложен. Урановият оксид беше заменен с по-устойчив на топлина карбид, освен това беше покрит с ниобиев карбид, но при опит за достигане на проектната температура реакторът започна да се разпада. Освен това, дори при липса на макроскопично разрушаване, настъпи дифузия на ураново гориво в охлаждащ водород и загубата на маса достигна 20% в рамките на пет часа работа на реактора. Никога не е открит материал, способен да работи при 2700-3000 0 C и да издържа на разрушаване от горещ водород.
Затова американците решиха да пожертват ефективността и включиха специфичен импулс в конструкцията на бордовия двигател (тяга в килограми сила, постигната с освобождаване на един килограм маса на работния флуид всяка секунда; единицата за измерване е секунда). 860 секунди. Това беше два пъти повече от съответната цифра за кислородно-водородните двигатели от онова време. Но когато американците започнаха да постигат успехи, интересът към пилотираните полети вече беше намалял, програмата Аполо беше свита, а през 1973 г. проектът NERVA (това беше името на двигателя за пилотирана експедиция до Марс) беше окончателно затворен. След като спечелиха лунната надпревара, американците не искаха да организират марсианска надпревара.
Но урокът, научен от десетките построени реактори и десетките проведени тестове, беше, че американските инженери бяха твърде увлечени от пълномащабни ядрени опити, вместо да разработят ключови елементи, без да включват ядрена технология, където това можеше да бъде избегнато. А където не е възможно, използвайте по-малки стойки. Американците пуснаха почти всички реактори на пълна мощност, но не успяха да достигнат проектната температура на водорода - реакторът започна да се срива по-рано. Общо от 1955 до 1972 г. за програмата за ядрени ракетни двигатели са похарчени 1,4 милиарда долара - приблизително 5% от стойността на лунната програма.
Също така в САЩ е изобретен проектът Орион, който комбинира и двете версии на ядрената система за задвижване (струйна и импулсна). Това става по следния начин: от опашката на кораба се изхвърлят малки ядрени заряди с капацитет около 100 тона тротил. След тях са изстреляни метални дискове. На разстояние от кораба зарядът беше детониран, дискът се изпари и веществото се разпръсна в различни посоки. Част от него попадна в подсилената опашна част на кораба и го премести напред. Малко увеличение на тягата трябва да се осигури от изпарението на плочата, поемаща ударите. Единичната цена на такъв полет тогава трябваше да бъде само 150 доларана килограм полезен товар.
Дори се стигна до точката на тестване: опитът показа, че движението с помощта на последователни импулси е възможно, както и създаването на кърмова плоча с достатъчна здравина. Но проектът Орион беше затворен през 1965 г. като необещаващ. Това обаче засега е единствената съществуваща концепция, която може да позволи експедиции поне в цялата Слънчева система.
През първата половина на 60-те години съветските инженери разглеждат експедицията до Марс като логично продължение на разработената тогава програма за пилотиран полет до Луната. На вълна от ентусиазъм, породен от приоритета на СССР в космоса, дори такъв изключително сложни проблемибяха оценени с повишен оптимизъм.
Един от най-важните проблеми беше (и остава и до днес) проблемът с електрозахранването. Беше ясно, че ракетните двигатели с течно гориво, дори обещаващите кислородно-водородни, по принцип могат да осигурят пилотиран полет до Марс, а след това само с огромни стартови маси на междупланетния комплекс, с голям брой докингове на отделни блокове в монтажната ниска околоземна орбита.
В търсене на оптимални решения учени и инженери се обърнаха към ядрена енергия, постепенно разглеждайки този проблем по-отблизо.
В СССР изследванията по проблемите на използването на ядрената енергия в ракетната и космическата техника започнаха през втората половина на 50-те години, дори преди изстрелването на първите спътници. В няколко изследователски института се появиха малки групи ентусиасти с цел създаване на ракетни и космически ядрени двигатели и електроцентрали.
Конструкторите на ОКБ-11 С. П. Королев, съвместно със специалисти от НИИ-12 под ръководството на В. Я. Лихушин, разгледаха няколко варианта за космически и бойни (!) ракети, оборудвани с ядрено ракетни двигатели(ДВОР). Като работен флуид бяха оценени вода и втечнени газове - водород, амоняк и метан.
Перспективата беше обещаваща; постепенно работата намира разбиране и финансова подкрепа в правителството на СССР.
Още първият анализ показа, че сред многото възможни схеми на космически ядрени задвижващи системи (NPS) три имат най-големи перспективи:
- с твърдофазен ядрен реактор;
- с газофазен ядрен реактор;
- електроядрени ракетни задвижващи системи.
Схемите бяха фундаментално различни; За всеки от тях бяха очертани няколко варианта за развитие на теоретичната и експерименталната работа.
Най-близо до внедряването изглеждаше твърдофазен ядрен задвижващ двигател. Импулсът за развитието на работата в тази посока беше предоставен от подобни разработки, извършени в САЩ от 1955 г. по програмата ROVER, както и перспективите (както изглеждаше тогава) за създаване на домашен междуконтинентален пилотиран бомбардировач с ядрено задвижване система.
Твърдофазен ядрен задвижващ двигател работи като двигател с директен поток. Течният водород навлиза в частта на дюзата, охлажда корпуса на реактора, горивните възли (FA), модератора, след което се завърта и попада вътре в FA, където се нагрява до 3000 K и се изхвърля в дюзата, ускорявайки се до високи скорости.
Принципите на работа на ядрения двигател не бяха под съмнение. Но неговият дизайн (и характеристики) до голяма степен зависят от „сърцето“ на двигателя – ядрения реактор и се определят преди всичко от неговия „пълнеж“ – ядрото.
Разработчиците на първите американски (и съветски) ядрени задвижващи двигатели се застъпваха за хомогенен реактор с графитно ядро. Работата на групата за търсене на нови видове високотемпературни горива, създадена през 1958 г. в лаборатория № 21 (ръководител Г. А. Меерсон) на НИИ-93 (директор А. А. Бочвар), протича някак отделно. Повлияни от продължаващата работа върху самолетен реактор (пчелна пита от берилиев оксид) по това време, групата прави опити (отново проучвателни) да получи материали на базата на силиций и циркониев карбид, които са устойчиви на окисление.
Според мемоарите на R.B. Котелников, служител на НИИ-9, през пролетта на 1958 г. ръководителят на лаборатория № 21 се срещна с представител на НИИ-1 В. Н. Богин. Той каза, че като основен материал за горивните елементи (горивни пръти) на реактора в техния институт (между другото, по това време главният в ракетната индустрия; ръководител на института В. Я. Лихушин, научен ръководител М. В. Keldysh, ръководител на лабораторията V.M.Ievlev) използват графит. По-специално, те вече са се научили как да нанасят покрития върху проби, за да ги предпазят от водород. NII-9 предложи да се разгледа възможността за използване на UC-ZrC карбиди като основа за горивни елементи.
По късно кратко времеПояви се още един клиент за горивни пръти - конструкторското бюро на М. М. Бондарюк, което идеологически се конкурира с НИИ-1. Ако последното означаваше многоканален дизайн с всички блокове, тогава конструкторското бюро на М. М. Бондарюк се насочи към версия със сгъваема плоча, като се фокусира върху лекотата на машинна обработка на графит и не се смущаваше от сложността на частите - дебели милиметър плочи със същите ребра. Карбидите са много по-трудни за обработка; по това време беше невъзможно да се правят части като многоканални блокове и плочи от тях. Стана ясно, че е необходимо да се създаде друга конструкция, която да отговаря на спецификата на карбидите.
В края на 1959 г. - началото на 1960 г. е намерено решаващото условие за горивните пръти за NRE - сърцевина от прътов тип, удовлетворяваща клиентите - Научноизследователския институт Лихушин и Конструкторското бюро Бондарюк. Дизайнът на хетерогенен реактор на топлинни неутрони беше оправдан като основен за тях; неговите основни предимства (в сравнение с алтернативния хомогенен графитен реактор) са:
- възможно е да се използва нискотемпературен водородсъдържащ модератор, което прави възможно създаването на ядрени задвижващи двигатели с високо масово съвършенство;
- възможно е да се разработи малък прототип на ядрен задвижващ двигател с тяга около 30...50 kN s висока степенприемственост за двигатели и атомни електроцентрали от следващо поколение;
- възможно е широко да се използват огнеупорни карбиди в горивни пръти и други части на конструкцията на реактора, което позволява да се увеличи максимално температурата на нагряване на работния флуид и да се осигури повишен специфичен импулс;
- възможно е автономно да се тестват, елемент по елемент, основните компоненти и системи на ядрената двигателна система (АЕЦ), като горивни касети, модератор, рефлектор, турбопомпена установка (TPU), система за управление, дюза и др.; това позволява тестването да се извършва паралелно, намалявайки количеството на скъпите комплексни тестове на електроцентралата като цяло.
Около 1962–1963 г Работата по проблема с ядреното задвижване се ръководи от НИИ-1, който разполага с мощна експериментална база и отличен персонал. Липсваше им само урановата технология, както и ядрените учени. С участието на NII-9, а след това и на IPPE, се формира сътрудничество, което приема като своя идеология създаването на минимална тяга (около 3,6 tf), но „истински“ летен двигател с „прав“ реактор IR- 100 (тест или изследване, 100 MW, главен дизайнер - Yu.A. Treskin). С подкрепата на държавните разпоредби НИИ-1 изгради електродъгови стендове, които неизменно удивляваха въображението - десетки цилиндри с височина 6-8 м, огромни хоризонтални камери с мощност над 80 kW, бронирани стъкла в кутии. Участниците в срещата бяха вдъхновени от цветни плакати с планове за полети до Луната, Марс и др. Предполагаше се, че в процеса на създаване и тестване на ядрения задвижващ двигател ще бъдат решени конструктивни, технологични и физически проблеми.
Според Р. Котелников въпросът, за съжаление, се е усложнил от не много ясната позиция на ракетните учени. Министерството на общото инженерство (MOM) имаше големи затруднения при финансирането на програмата за изпитване и изграждането на базата на изпитвателния стенд. Изглежда, че МОМ няма желание или капацитет да напредне в програмата NRD.
До края на 60-те години подкрепата за конкурентите на NII-1 - IAE, PNITI и NII-8 - беше много по-сериозна. Министерството на средното инженерство („ядрени учени“) активно подкрепя тяхното развитие; реакторът IVG „контур“ (с ядро и прътов тип централен канал, разработен от NII-9) в крайна сметка излезе на преден план в началото на 70-те години; там започнаха тестове на горивни касети.
Сега, 30 години по-късно, изглежда, че линията на IAE е по-правилна: първо - надежден „земен“ контур - тестване на горивни пръти и възли, а след това създаването на полетен ядрен задвижващ двигател с необходимата мощност. Но тогава изглеждаше, че е възможно много бързо да се направи истински двигател, макар и малък... Въпреки това, тъй като животът показа, че няма обективна (или дори субективна) нужда от такъв двигател (към това можем също добавете, че сериозността на негативните аспекти на тази посока, напр международни договориза ядрени устройства в космоса, първоначално беше силно подценено), след това фундаментална програма, чиито цели не бяха тесни и специфични, се оказа съответно по-правилна и продуктивна.
На 1 юли 1965 г. е прегледан предварителният проект на реактора ИР-20-100. Кулминацията беше пускането на техническия дизайн на горивните касети IR-100 (1967), състоящ се от 100 пръта (UC-ZrC-NbC и UC-ZrC-C за входните секции и UC-ZrC-NbC за изхода) . NII-9 беше готов да произведе голяма партида основни елементи за бъдещото ядро IR-100. Проектът беше много прогресивен: след около 10 години, практически без значителни промени, той беше използван в областта на апарата 11B91 и дори сега всички основни решения са запазени в комплекти на подобни реактори за други цели, с напълно различна степен на изчисление и експериментална обосновка.
„Ракетната“ част на първия домашен ядрен RD-0410 е разработена във Воронежското конструкторско бюро за химическа автоматизация (KBHA), „реакторната“ част (неутронен реактор и въпроси на радиационната безопасност) - от Института по физика и енергетика (Обнинск). ) и Института за атомна енергия Курчатов.
KBHA е известна с работата си в областта на двигателите с течно гориво за балистични ракети, космически кораби и ракети-носители. Тук са разработени около 60 проби, 30 от които са въведени в масово производство. До 1986 г. KBHA създаде най-мощния в страната еднокамерен кислородно-водороден двигател RD-0120 с тяга 200 tf, който беше използван като задвижващ двигател във втория етап на комплекса Energia-Buran. Nuclear RD-0410 е създаден съвместно с много отбранителни предприятия, конструкторско бюро и изследователски институт.
Съгласно приетата концепция, течен водород и хексан (инхибираща добавка, която намалява хидрогенирането на карбидите и увеличава живота на горивните елементи) се доставят с помощта на TNA в хетерогенен реактор с термични неутрони с горивни касети, заобиколени от модератор от циркониев хидрид. Черупките им се охлаждат с водород. Рефлекторът имаше задвижвания за въртене на абсорбционните елементи (цилиндри от борен карбид). Помпата включваше тристепенна центробежна помпа и едностъпална аксиална турбина.
За пет години, от 1966 до 1971 г., са създадени основите на реакторно-двигателната технология, а няколко години по-късно е пусната в експлоатация мощна експериментална база, наречена „Експедиция № 10“, впоследствие експерименталната експедиция на НПО „Луч“ при ядрен полигон Семипалатинск.
По време на тестването бяха възникнали особени трудности. Беше невъзможно да се използват конвенционални стойки за изстрелване на пълномащабен ядрен ракетен двигател поради радиация. Беше решено да се тества реакторът на ядрения полигон в Семипалатинск, а „ракетната част“ в NIIkhimmash (Загорск, сега Сергиев Посад).
За изследване на вътрекамерни процеси са извършени повече от 250 теста на 30 „студени двигателя“ (без реактор). Като модел на нагревателен елемент е използвана горивната камера на кислородно-водородния ракетен двигател 11D56, разработен от KBKhimmash (главен конструктор - A.M. Isaev). Максимално времевремето за работа беше 13 хиляди секунди с деклариран ресурс от 3600 секунди.
За тестване на реактора на полигона Семипалатинск са построени две специални шахти с подземни сервизни помещения. Една от шахтите беше свързана с подземен резервоар за сгъстен водороден газ. Използването на течен водород беше изоставено по финансови причини.
През 1976 г. е извършено първото енергийно пускане на реактор IVG-1. В същото време в OE беше създаден стенд за тестване на „задвижващата“ версия на реактора IR-100, а няколко години по-късно той беше тестван при различни мощности (един от IR-100 впоследствие беше превърнат в ниска -изследователски реактор за енергийни материали, който все още работи днес).
Преди експерименталното изстрелване реакторът беше спуснат в шахтата с помощта на повърхностно монтиран портален кран. След пускането на реактора водородът влиза в „котела“ отдолу, нагрява се до 3000 K и избухва от шахтата в огнен поток. Въпреки незначителната радиоактивност на изтичащите газове, през деня не беше позволено да се намира навън в радиус от километър и половина от полигона. Един месец беше невъзможно да се приближи до самата мина. Подземен тунел от километър и половина водеше от безопасната зона първо до един бункер, а оттам до друг, разположен близо до мините. Специалистите се движеха по тези уникални „коридори“.
Иевлев Виталий Михайлович
Резултатите от експериментите, проведени с реактора през 1978-1981 г., потвърдиха правилността на проектните решения. По принцип се създаде ДВОРА. Оставаше само да се свържат двете части и да се проведат изчерпателни тестове.
Около 1985 г. RD-0410 (според друга система за обозначение 11B91) може да направи първия си космически полет. Но за това беше необходимо да се разработи ускоряващ блок на негова основа. За съжаление тази работа не е поръчана на нито едно бюро за космически дизайн и има много причини за това. Основната е т. нар. Перестройка. Прибързаните стъпки доведоха до факта, че цялата космическа индустрия моментално се оказа „в немилост“ и през 1988 г. работата по ядрено задвижване в СССР (тогава СССР все още съществуваше) беше спряна. Това се случи не поради технически проблеми, а поради моментни идеологически съображения.А през 1990 г. почина идейният вдъхновител на програмите за ядрени ракетни двигатели в СССР Виталий Михайлович Иевлев...
Какви големи успехи са постигнали разработчиците при създаването на ядрена задвижваща система „А“?
На реактора IVG-1 бяха проведени повече от дузина и половина пълномащабни тестове и бяха получени следните резултати: максимална температура на водорода - 3100 K, специфичен импулс - 925 s, специфично отделяне на топлина до 10 MW / l , общ ресурс над 4000 сек при последователни 10 пуска на реактор. Тези резултати значително надхвърлят американските постижения в графитните зони.
Трябва да се отбележи, че по време на целия период на изпитване на ядрения задвижващ двигател, въпреки отворения ауспух, добивът на радиоактивни фрагменти от делене не надвишава приемливи стандартинито на полигона, нито извън него и не е регистриран на територията на съседни държави.
Най-важният резултат от работата беше създаването на вътрешна технология за такива реактори, производството на нови огнеупорни материали, а фактът на създаване на реактор-двигател породи редица нови проекти и идеи.
Въпреки че по-нататъшното развитие на такива ядрени двигатели беше спряно, получените постижения са уникални не само у нас, но и в света. Това беше многократно потвърдено през последните години на международни симпозиуми по космическа енергия, както и на срещи на местни и американски специалисти (на последното беше признато, че стендът на реактора IVG е единственият оперативен тестов апарат в света днес, който може да играе важна роляпри експериментално изпитване на горивни касети и атомни електроцентрали).
Нека ви напомня за това, а също и за онова. И разбира се Оригиналната статия е на уебсайта InfoGlaz.rfВръзка към статията, от която е направено това копие -Важен проблем на космическите пътувания е необходимостта от постоянно изразходване на гориво за промяна на скоростта на движение. Съвременните космически кораби използват два вида задвижващи системи. Класическите химически реактивни двигатели позволяват бързо ускорение, но изискват голямо количествогориво и това силно ограничава максималната скорост. Следователно двигателите се включват само за коригиране на курса и за значително ускоряване на превозните средства, които отиват към гигантските планети, е необходимо да се използват трикове като гравитационни маневри в близост до планетите. Вторият вариант са електрически задвижващи двигатели. Те могат да бъдат йонни или плазмени, но същността е една и съща. Такива двигатели имат много малка тяга и висока консумация на енергия, но използват относително малко количество гориво. Йонни двигатели вече са инсталирани на някои роботи за научни изследвания, като Deep Space 1 или Dawn.
Електрическите реактивни двигатели са удобни за експедиции на дълги разстояния, защото ви позволяват да увеличите скоростта през целия полет. Въпреки това, поради ниската тяга, за да се увеличи значително скоростта на тежко превозно средство, ще е необходимо да се инсталират много двигатели върху него и много двигатели ще изискват много, много електричество. Така се ражда идеята за транспортно-енергиен модул - специален влекач, който може да се скачи с полезен товар и да го придвижва в космоса. Такъв модул може да се използва за транзит на сателити от ниска орбита до геостационарна орбита, за доставяне на тежки изследователски станции до гигантски планети и накрая за изпращане на пилотирани експедиции в дълбокия космос.
Има две концепции за влекач с електрическо задвижване. НАСА планира да вземе решение относно архитектурата на Solar Electric Propulsion (SEP) до края на 2014 г. Според пътната карта на американската космическа агенция такъв модул, използващ гигантски слънчеви панели, ще има мощност от 50 kW в първата си фаза в началото на 2020-те години. Планира се SEP да се използва като транспортен модул за автоматична ARM мисия за улавяне и доставяне на астероид в лунна орбита. Стартирането му е планирано за декември 2019 г. До края на 2020 г. трябва да се появи първият етап от хибридния електрохимически влекач. Електрическата му мощност ще бъде 190 kW (150 kW на задвижваща система). За спиране ще се използват химически двигатели. И накрая, по време на експедицията до Марс през 30-те години на миналия век се планира да се използва хибриден влекач от втория етап със слънчева мощност от 250 до 400 kW и ниво на електрическа задвижваща мощност от 150 до 200 kW. 16 тона ксенон ще бъдат използвани като гориво за електрическата задвижваща система. Очевидният недостатък на модула със слънчева енергия е невъзможността да се използва на гигантски планети, тъй като вече в орбитата на Юпитер енергията слънчева радиацияпада почти 30 пъти. Очевидно SEP ще бъде оборудван с рекордно мощни йонни двигатели като NEXT. През декември 2009 г. бяха завършени тестовете на такива двигатели, по време на които те работиха непрекъснато в продължение на 5,5 години.
Описание
В Русия от 2011 г. се работи върху ядрена електрическа задвижваща система. Реактор, разработен от Изследователския център на името на. Келдиш.
Според неофициални данни, проблемите са възникнали по време на разработването на „космическата“ част от проекта и са свързани предимно с липсата на необходимата компонентна база. Създаване двигателна система, който трябва да използва йонни двигатели ID-VM с тяга от 725 mN и специфичен импулс от 7000 s, първоначално е разработен от RSC Energia. Тя беше и водещият разработчик на проекта в първия етап от неговото развитие. По-късно, вече в Държавния изследователски и производствен космически център на името на. Хруничев, влекачът вече е претърпял значителни промени. Мощността на електроцентралата беше намалена от 1 MW на 500 kW (без захранването на самата платка). Самият влекач е с намален размер и тегло. Разработчиците се отказаха от плановете да го изстрелят в космоса в отделни изстрелвания.
От Центъра. Хруничев, проектът е прехвърлен на петербургския машиностроителен завод „Арсенал“, който няма опит с преобразуване на енергията на турбомашини в реактор. Инженерите на Арсенал замениха турбината с термоелектронен преобразувател, което доведе до значително намаляване на изходната полезна електрическа мощност. Всъщност сега устройството не представлява интерес като транспортен влекач. В тази форма той не влезе в новата Федерална космическа програма. Сега се планира да се разработи ядрен реактор като източник на енергия за космически кораби във висока околоземна орбита.
Сега той трябва да бъде изстрелян в космоса заедно със сателит. Устройството ще отговаря за доставянето на спътника в работна орбита и захранването му с енергия. И дори след такова опростяване в проекта на руския транспортен и енергиен модул останаха много нерешени технически проблеми. Заслужава да се отбележи, че обективният недостатък на ядрения влекач е неговият кратък експлоатационен живот. За руски влекач според техническите спецификации е 10 години, но ситуацията с ресурса на YARD е .
Коментирайте
В сегашния си вид руският ТЕМ се е изродил до еднократен енергиен космически кораб за приложни цели. Не е възможно да се използва в пилотирани полети или за изпращане на междупланетни станции на многогодишни мисии.Новини
На изложението МАКС-2013 беше представен макет на ядрен влекач (снимка). Планира се наземните изпитания на прототипа на реактора да започнат през 2018 г.
В края на юни 2014 г., на конференция по повод 60-годишнината от пускането на Обнинската АЕЦ, ръководителят на Научноизследователския и проектантски институт по електротехника им. Долежал (НИКИЕТ) Юрий Драгунов каза, че неговата компания тества системата за управление на реактора на атомна електроцентрала. По думите му работата върви по график. В момента регулаторният орган на реактора е напълно изпитан, продължават и изпитанията на горивните елементи. Ядрената електрическа задвижваща система трябва да бъде готова през 2018 г.
На кръгла маса„Развитие на най-близките планети от Слънчевата система по примера на лунната повърхност“ в ИТАР-ТАСС на 10 октомври 2014 г. беше потвърдено, че проектната мощност на влекача е намалена до 550 kW за 1-годишна кампания. Първата проба ще използва машинно преобразуване на енергия, а не термоелектронно.
На октомврийската (2014 г.) конференция в НИКИЕТ им. Долежал съобщи, че планираната маневреност на мощността на влекача е 1% в секунда в диапазона 10-100%. През 2016 г. е възможно да се пусне пилотна единица на щанда.
На 24 април 2015 г. някои информационни агенции, които имаха възможност да проучат новия проект на Федералната космическа програма, съобщиха, че Роскосмос възнамерява да спре финансирането на разработването на ядрена електрическа задвижваща система. Тези твърдения бяха опровергани от представител на Роскосмос. Всъщност финансирането за съответната развойна дейност в FCP 2016-2025 г. ще продължи, въпреки че ще бъде намалено. До края на 2025 г. е възможно да се пуснат тестови модели на ядрена задвижваща система и електрическа задвижваща система, но влекач за ядрен транспорт, както беше първоначално планирано, няма да се появи в близко бъдеще.
7:23 29/03/2018👁 612
Какъв транспортен и енергиен модул (TEM), движещ се между планети и спътници, подготвят руските предприятия? По-рано обсъждахме политиката в руската космическа индустрия, но нека преминем към техническия компонент на този противоречив проект. Около което сега се върти цялата индустрия.
Когато проектът беше подхванат, мащабът на обещанията беше не по-малък от този на Мъск с неговия пилотиран експедиционен полет до 2025 г. До 2018 г. Роскосмос обеща да завърши разработката на ТЕМ с капкови охладители (DCI) и 16 йонни двигателя с рекордна мощност от около 60 kW.
Забележка: Преди това капковото охлаждане в космоса се смяташе за невъзможно поради слънчевата радиация и изпарението на течността. Следователно панелните хладилници присъстваха във всички разработки. Основният им недостатък е масата, която нараства значително с увеличаване на електрическата мощност. Към момента на обявяването на началото на проекта йонните двигатели са имали десет пъти по-малка мощност.
Самият TEM трябваше да се разгъне от своето състояние на ракетен обтекател, както е на изображението по-горе, във функциониращата форма на същата фигура. И за да спечели напълно сърцата на всички мечтатели, беше обявено, че влекачът ще има ядрен реактор с мощност до 3,5 MW с иновативен уранов карбонитрид като гориво.
През 2009 г. цялата тази структура изглеждаше фантастично. Освен това, вместо реактори с термоелектронни преобразуватели, разработени от предприятията на Роскосмос, които имаха голямо бъдеще, благодарение на идеята на KHI, те се заеха с преобразуване на енергия от турбомашини. Което означаваше развитие от нулата. А президентът на Русия Дмитрий Медведев подписа всички документи за започване на разработването на ядрен космически модул.
Случаят е поверен на три основни водещи предприятия. „НИКИЕТ им. Създаването на реактора се зае с предприятието на Росатом Н. Долежала. RSC Energia се ангажира да създаде самия космически кораб, на който това ще бъде инсталирано. Системата за преобразуване на енергия и йонните двигатели паднаха върху раменете на Изследователския център на името на. Келдиш.
Йонни двигатели
През 21 век има огромна нужда от полети до. Но да се прави това на химически двигатели е абсурдно. При всеки полет се губи огромно количество скъпо гориво. За да се намали количеството изразходвано гориво, е необходимо пропорционално да се увеличи скоростта на потока на веществото от двигателя. И единственото съществуващо решение в момента са йонните двигатели.
Справка: йонните двигатели работят, като създават реактивна тяга на базата на йонизиран газ, ускорен до високи скорости в електрическо поле. Съвременните химически двигатели постигат възможности за изтичане на газ от дюзата от около 2-4 km/s. Но това на практика е границата. Електрическите двигатели, използващи йонизиран газ, разширяват тези възможности до 50-70 km/s. Това ви позволява да намалите разхода на гориво с 20-25 пъти.
И тук възниква друг проблем. За високи скорости на струята в електродвигателите е необходима много електроенергия. Затова досега йонни двигатели са монтирани само на малки устройства и сателити, а слънчевите панели са покривали необходимите енергийни разходи за коригиране на орбитата. Но ТЕМ ще тежи около 20-25 тона и „слънчевите работници“ няма да могат да го изтеглят. Тогава беше решено да се разработи компактен ядрен реактор, който да управлява цяла група двигатели на влекач.
Първоначалните планове включваха 16 двигателя с мощност около 60 kW всеки. Така заедно биха осигурили рекордните 900-1000 kW за целия модул. Но не беше възможно да се направи революция и животът на двигателя беше наполовина по-дълъг. Сега те претендират за мощност от 32-35 kW на двигател, а броят им на теглене е нараснал до 24. Но общите възможности все още падат до 800 kW.
Разработеният ID-VM не е изграден на принципно нови принципи, но дори и това ниво надхвърля съвременни аналози 4-5 пъти е изключително постижение.
Реактор
Въпреки огромния брой нови разработки за ТЕМ, ядреният реактор получава най-голямо внимание. Отчасти незаслужено, защото това се оказа една от най-лесните части в целия проект.
Създателите на наземни реактори на бързи неутрони за Белоярската АЕЦ с ентусиазъм се заеха с този проект. Но обещанието за използване на уранов карбонитрид като гориво бързо се изпари. Причините са липса на знания, което може да доведе до непредсказуеми последствияи унищожаване на ТЕМ в космоса. Решихме да вземем уранов оксид UO2.
Не беше голямо разочарование. Замяната беше извършена с все още ефективно гориво и много от първоначалните идеи трябваше някак си да бъдат сведени до реални възможности. И урановият карбонитрид не трябва да се отписва - след всички тестове и потвърждение на ефективността той вероятно ще бъде използван в бъдещи версии на реактора.
Година след година НИКИЕТ на името на Долежал започна да отчита успехи. През 2013 г. започна работното проектиране на атомната електроцентрала. През 2014 г. бяха тествани системите за управление на реактора, както и първият горивен прът. През 2015 г. завършиха техническите изпитания на корпуса на ядрената инсталация. Беше заявено, че „уникалният конструктивен материал на съда е в състояние да осигури работа на реактора повече от 100 хиляди часа“ - около 11-12 години. До 2016 г. започна тестването на пълномащабен симулатор на активната зона на реактора. И до август 2017 г. беше обявено, че проектът е готов. През 2018 г. разработчиците ще тестват наземен модел на атомна електроцентрала, а година по-късно ще бъде доставен пълноправен модел.
Капкови хладилници
Също толкова важна част от влекача трябва да бъде нов тип капкови хладилници-излъчватели. Дълго време дори самите разработчици не вярваха, че могат да разработят такава технология. Затова паралелно се работеше върху панелни хладилници за ТЕМ. Макетите дори показват чертежи на два различни влекача, с двата вида охлаждане.
Тук е основният проблем на целия проект. В ограниченията и твърде високите очаквания. За създаването на такова устройство са необходими дълги тестове, тестване на системи, големи финансови инвестиции и изоставяне на Ангара. Както казах в предишната статия „Хроники на руските „космически транспортни системи““, S7 Space се ангажира да подготви план за ускоряване на създаването на ТЕМ до есента на тази година. Най-вероятно компанията ще финансира част от работата на RSC Energia, а влекачът ще бъде изстрелян едва през 2030 г., когато ще бъде създадена нова свръхтежка ракета. Има голяма вероятност дотогава центърът на Келдиш да е модифицирал своите йонни двигатели и Росатом вече да е преминал към ново гориво. И в космоса ще бъде изстрелян пълноценен ТЕМ, който първоначално беше обявен, а не версия, съкратена в много аспекти, която може да бъде изстреляна на теория през следващите 5 години.
Целта на проекта е да се създаде принципно ново превозно средство в космоса, което има повишено ниво на енергия и ще позволи на Русия да участва в големи международни проекти, да овладее съвременни технологии, да обучи нови специалисти и да позволи дългосрочни мисии за изследване на Слънцето Система.
Работата по проекта започна през 2009 г.; Разработката от 2011 г. до 2015 г. е извършена от RSC Energia, планирано е да бъде готова до 2018 г. . Очаква се летателен модел на модула да се появи през 2022-2023 г.
Отличителна черта на проекта са плъзгащите се ферми, енергиен източник с мощност до 1 мегават (благодарение на атомна електроцентрала от мегаватов клас, модулът ще получи тридесеткратно увеличение на количеството налична енергия) и капков хладилник-излъчвател.
За 2018 г. приблизителната стойност на проекта се оценява на 8 милиарда 250 милиона рубли.
ТЕМ е създаден като превозно средствоза решаване на широк спектър от проблеми, включително доставка на товари до орбитата на Луната, геостационарна орбита (GSO), траектории до планетите от Слънчевата система, включително Марс, както и за борба с отломките в орбитата на Земята.
Невъзможността за извършване на междуорбитални полети, изследване на Слънчевата система и защита на Земята от метеорити и астероиди доведе до факта, че през 2009 г. „Комисията за модернизация и технологично развитие на руската икономика към президента на Русия“ реши да започне проектантска работанад транспортния и енергиен модул, базиран на система за задвижване с ядрена енергия, на Energia беше възложена водеща роля в проектирането на модула, Keldysh Center ръководи разработването на инсталацията, а NIKIET започна създаването на реактора. САЩ се заинтересуваха от инициативата и предложиха сътрудничество през 2011 г., но след 4 заседания на междуправителствената комисия не беше възможно да се постигне споразумение. През април 2015 г. пресата разпространи новината, че работата по проекта е била съкратена, но информацията беше опровергана. До 2018 г. бяха завършени предварителни и технически проекти, двигатели и реактор.
Благодарение на дългогодишните теоретични и практически изследвания, проведени от водещи руски предприятия, стана възможно да се подготви теоретична основа, резултатите от която бяха запознати с членовете на Комисията за модернизация и технологично развитие на руската икономика към президента на Русия. . Проектът за създаване на модула е част от разработката в базата със сътрудничеството на Роскосмос и Росатом.
На 9 февруари се проведе видеоконференция на ръководителите на предприятията, участващи в проекта, бяха обобщени резултатите от работата през изминалата година и задачите за новата година, специално внимание по време на срещата беше обърнато на необходимостта за създаване на тестов комплекс Resurs за изпитване на реакторната инсталация.
На срещата на 11 октомври бяха обсъдени въпроси в областта на създаването на радиационно устойчива елементна база, необходима за системата за управление на реактора и транспортно-енергийния модул като цяло. В резултат на това експертите стигнаха до извода, че системата за управление на комплекса може да бъде създадена на руска елементна база. Изпълнен е идеен проект на инсталацията.
RSC Energia трябваше да формулира експлоатационния облик на модула, за който от 2010 до 2018 г. бяха отделени 5,8 милиарда рубли. През същата година е изготвен технически проект. Изпълнихме първата част от техническия проект на инсталацията. SSC RF-IPPE е подготвил материали за техническия дизайн на възможностите за полет и наземно инсталиране на оптималната система радиационна защита. Извършени са изчисления за обосноваване на радиационната безопасност, допълнителната радиационна и биологична защита.
Идейният проект е завършен през 2013 г. Въз основа на резултатите, получени през 2012 г., беше решено да се премине към етапа на детайлно проектиране и производство на оборудване и образци за автономни изпитвания. На МАКС-2013 бяха представени макет на модула и някои важни части, като атомна електроцентрала и турбокомпресор-генератор.
Тествани са нови високомощни йонни двигатели ID-500. Започнаха тестове на горивни пръти.
През декември 2014 г. бяха произведени тръби от молибденова сплав за работните части на системата и за защита на реакторната централа.
На 29 юни на среща на ръководителите на проекти бяха разгледани предложения за поетапно разработване на ТЕМ, график за доставка на комплекти части и възли от горивни пръти RUGK и производство на комплект горивни пръти RUGK, сключени договори, и изпълнение на работата през второто тримесечие на годината. На срещата на главните дизайнери на проекта на 5 август бяха обсъдени въпроси относно организацията на работата, разработването на допълнения към проекта и създаването на тестовия комплекс Resurs. През октомври по време на заседание на съвета на проекта бяха разгледани въпроси, свързани с работата по разработването на неговите компоненти, схемите за разделяне на ТЕМ, възможните технически средства като част от модула и осигуряването на радиационна безопасност при извеждане в орбита.
Предвиждаше се корпорацията „Енергия“ да създаде модула до 2018 г. Въпреки това през лятото на 2016 г. стана известно, че Роскосмос поръча на Центъра „Келдиш“ да разработи транспортен и енергиен модул на базата на атомна електроцентрала от мегаватов клас на стойност 3,8 милиарда рубли .
В края на март на изложението „Държавна поръчка - ЗА честни поръчки 2016“ отново беше показан макет на атомна електроцентрала от мегаватов клас.
В края на април 2017 г. генералният конструктор на Роскосмос Виктор Хартов потвърди успешния напредък на работата по ТЕМ, предоставяйки някои технически подробности. На първо място, има готов реактор, системите преобразуват генерираната от него топлинна енергия в електрическа енергия, която се подава към йонни двигатели. В момента в камерата се изпитват двигатели с мощност 30 kW. По думите му вече има около 10 ключови технологии, които сега се внедряват.
През октомври 2017 г. стана известно, че според одобрената програма за развитие на космодрумите се планира да се създаде технически комплекс за подготовка на космически кораби на базата на транспортни и енергийни модули.
През 2017 г. целият бюджет на подпрограмата „Приоритетни иновативни проекти на ракетно-космическата индустрия“ от 2,2 милиарда рубли беше разпределен за един проект - „Създаване на транспортен и енергиен модул на базата на атомна електроцентрала от мегаватов клас“.
В края на февруари 2018 г. беше извършена работа по производството и наземните тестове на ядрени задвижващи системи от мегаватов клас и ТЕМ.
През август на главната страница на официалния уебсайт на Изследователския център на името на М. В. Келдиш в текста на програмния меморандум за 85-годишнината на предприятието се появи потвърждение за продължаване на работата по задвижване на ядрена енергия.
През октомври Роскосмос възложи на специалистите от КБ „Арсенал“ да разгледат проектопредложенията, да проведат изчислителни експериментални изследвания и да разработят конструкцията на влекача не само с атомна електроцентрала, но и с електрически ракетни двигатели.
На 28 януари комисията за посещение определи местата на космодрума Восточный, където ще бъде изградена стартова площадка за свръхтежки ракети и транспортен и енергиен модул.
Модулът се състои от енергоблок с реакторна установка, електрическа задвижваща система (ЕР) и апаратно-измервателен комплекс.
Състои се от плъзгащи се ферми,