Under MAKS -2013 presenterade samarbetet mellan inhemska företag från strukturerna i Roscosmos och Rosatom en uppdaterad modell av en transport- och energimodul (TEM) med en rymdkärnkraftsdrivningsenhet (NPP) av en megawattklass (NK nr 10, 2013, s.4). Detta projekt presenterades offentligt för exakt fyra år sedan, i oktober 2009 (skattekod nr 12, 2009, s. 40). Vad har förändrats under denna tid?
Projektets krönika
Minns att målet med projektet är att skapa en energidrivningsbas och, på grundval av detta, nya rymdfarkoster med ett högt vikt-förhållande för genomförandet av ambitiösa program för studier och utforskning av yttre rymden. Dessa medel gör det möjligt att genomföra expeditioner till djupt utrymme, mer än 20-faldig ökning av rymdtransportens ekonomiska effektivitet och mer än 10-faldig ökning av elektrisk kraft ombord på rymdfarkosten.
Kärnkraftverket är baserat på en kärnreaktor med en turbomaskinomvandlare med lång livslängd. Utvecklingen av TEM utförs på order av Rysslands president av den 22 juni 2010 nr 419-rp. Dess skapande är tänkt av det statliga programmet "Rymdaktiviteter i Ryssland för 2013 - 2020" och presidentens program för modernisering av ekonomin. Arbetet enligt kontraktet finansieras från den federala budgeten inom ramen för specialprogrammet”Genomförande av kommissionens projekt under Ryska federationens president för modernisering och teknisk utveckling av den ryska ekonomin” *.
Mer än 17 miljarder rubel avsätts för genomförandet av detta avancerade projekt under perioden 2010 till 2018. Den exakta fördelningen av medel är följande: 7,245 miljarder rubel tilldelas det statliga företaget Rosatom för utvecklingen av reaktorn, 3,955 miljarder rubel - för MV Keldysh Research Center för skapandet av ett kärnkraftverk och cirka 5,8 miljarder rubel - för RSC Energia för tillverkning av TEM. Huvudorganisationen som ansvarar för utvecklingen av själva kärnreaktorn är Research and Development Institute of Energy Technologies (NIKIET), som är en del av Rosatom -systemet. Samarbetet inkluderar också Podolsk Scientific Research Technological Institute, RRC "Kurchatov Institute", Physics and Power Engineering Institute i Obninsk, Scientific Research Institute NPO "Luch", Scientific Research Institute of Atomic Reactors (NIIAR) och ett antal andra företag och organisationer. Keldysh Center, Design Bureau for Chemical Engineering och Design Bureau for Chemical Automation har gjort mycket på arbetsvätskekretsen. Institutet för elektromekanik var kopplat till utvecklingen av generatorn.
För första gången implementerar projektet innovativ teknik som i många avseenden inte har några analoger i världen:
mycket effektiv omvandlingskrets;
kompakt snabb neutronreaktor med hög temperatur med gaskylningssystem, som garanterar kärnsäkerhet och strålningssäkerhet i alla driftsteg;
bränslebaserade bränsleelement med hög densitet;
kryssningsdrivsystem baserat på ett block av kraftfulla högpresterande elektriska raketmotorer (EJE);
högtemperaturturbiner och kompakta värmeväxlare med en tio år lång livslängd;
höghastighets elektriska generatorer-omvandlare av hög effekt;
distribution av stora strukturer i rymden etc.
I det föreslagna systemet genererar en kärnreaktor elektricitet: ett gaskylmedel, som drivs genom kärnan, vänder en turbin som roterar en elektrisk generator och en kompressor, som cirkulerar arbetsvätskan i en sluten slinga. Ämnet från reaktorn går inte ut i miljön, det vill säga radioaktiv kontaminering utesluts. Elektricitet förbrukas för drift av en elektrisk framdrivningsmotor, som är mer än 20 gånger mer ekonomisk än kemiska analoger när det gäller förbrukningen av arbetsvätskan. Massan och dimensionerna av de grundläggande elementen i kärnkraftverket bör säkerställa att de placeras i rymdstridsspetsar på befintliga och blivande ryska skjutbilar "Proton" och "Angara".
Projektets krönika visar dess snabba utveckling i modern tid. Den 30 april 2010 godkände biträdande generaldirektör för State Atomic Energy Corporation Rosatom, direktör för direktoratet för kärnvapenkomplexet IM Kamenskikh kommittén för utvecklingen av en reaktoranläggning och TEM inom ramen för projektet”Creation av en transport- och kraftmodul baserad på ett megawatt kärnkraftverk”. Dokumentet enades om och godkändes av Roskosmos. Den 22 juni 2010 undertecknade Rysslands president Dmitrij A. Medvedev ett beslut om fastställande av de enda entreprenörerna för projektet.
Den 9 februari 2011 hölls en videokonferens med företag - TEM -utvecklare i Moskva på grundval av Keldysh Center. Den deltog i chefen för Roscosmos A. N. Perminov, president och general Designer (RSC) Energia V. A. Lopota, chef för Keldysh Center A. S. Koroteev, generaldirektör NIKIET ** Yu. G. Dragunov och chef VP Smetannikov, designer för rymdkraft växter på NIKIET. Särskild uppmärksamhet ägnades åt behovet av att skapa ett "Resource" -ställ för testning av en reaktorinstallation med en energiomvandlingsenhet.
Den 25 april 2011 tillkännagav Roscosmos ett öppet anbud för utveckling av ett kärnkraftverk, en multifunktionell plattform i geostationär bana och interplanetära rymdfarkoster. Som ett resultat av tävlingen (vars vinnare var NIKIET den 25 maj samma år) undertecknades ett statligt kontrakt som gällde fram till 2015 till ett värde av 805 miljoner rubel för att skapa ett bänkprov av installationen.
Kontraktet föreskriver utveckling av: ett tekniskt förslag för att skapa ett bänkprov (med en termisk simulator för en kärnreaktor) prov på ett kärnkraftverk; hans utkastdesign; design och teknisk dokumentation för prototyper av komponenter i en bänkprodukt och grundläggande element i ett kärnkraftverk; tekniska processer, liksom förberedelse av produktion för tillverkning av prototyper av komponenterna i bänkprodukten och de grundläggande elementen i installationen; göra ett bänkprov och genomföra dess experimentella utveckling.
Sammansättningen av kärnkraftverkets bänkmodell bör innehålla grundelementen i en standardinstallation, utformad för att säkerställa att installationer med olika kapacitet skapas på grundval av en modulprincip. Bänkprovet bör generera en given kraft - termisk och elektrisk, samt skapa tryckimpulser som är typiska för alla stadier av driften av kärnkraftverket som en del av rymdfarkosten. En högtemperatur gaskyld snabb neutronreaktor med en termisk effekt på upp till 4 MW valdes för projektet.
Den 23 augusti 2012 hölls ett möte med representanter för Rosatom och Roscosmos, som ägnades åt att organisera arbetet med att skapa ett testkomplex för uthållighetstester som krävs för genomförandet av TEM -projektet. Det ägde rum vid A. P. Aleksandrov Scientific Research Technological Institute i Sosnovy Bor nära Sankt Petersburg, där det är planerat att skapa det angivna komplexet.
Den preliminära konstruktionen av TEM slutfördes i mars i år. De erhållna resultaten gjorde det möjligt att gå 2013 till steget med detaljerad design och tillverkning av utrustning och prover för autonoma tester. Testning och utveckling av kylvätsketeknik började i år vid MIR-forskningsreaktorn vid NIIAR (Dimitrovgrad), där en slinga för testning av helium-xenonkylvätskan vid temperaturer över 1000 ° C installerades.
En markbaserad prototyp av reaktoranläggningen planeras att skapas senast 2015, och 2018 bör en reaktoranläggning för att slutföra kärnkraftsdrivningssystemet tillverkas och dess tester startas i Sosnovy Bor. Den första TEM för flygprov kan komma fram till 2020.
Nästa möte om projektet hölls den 10 september 2013 på det statliga företaget Rosatom. Chefen för NIKIET Yu. G. Dragunov presenterade information om arbetsläget och de viktigaste problemen vid genomförandet av programmet. Han betonade att institutets specialister för närvarande har utvecklat dokumentationen för den tekniska konstruktionen av kärnkraftverket, identifierat de viktigaste designlösningarna och utför arbetet i enlighet med projektets "färdplan". Efter mötet instruerade chefen för Rosatom -bolaget S. V. Kirienko NIKIET att utarbeta förslag för att optimera färdplanen.
Några detaljer om kärnkraftverkets konstruktion och konstruktionsegenskaper upptäcktes under ett samtal med representanter för Keldysh Center på MAKS-2013. I synnerhet rapporterade utvecklarna att installationen kommer att göras omedelbart i en fullständig storlek utan att göra en reducerad prototyp.
Kärnkraftverket har extremt höga (för sin typ) egenskaper: med en termisk effekt i reaktorn på 4 MW blir eleffekten på generatorn 1 MW, det vill säga att effektiviteten når 25%, vilket anses vara en mycket bra indikator.
Turbomaskinomvandlaren är en tvåkrets. I den första kretsen används en plattvärmeväxlare - en rekuperator och ett rörformigt värmeväxlare -kylskåp. Den senare separerar den huvudsakliga (första) värmeborttagningskretsen och den andra värmereturkretsen.
När det gäller en av de mest intressanta lösningarna som utvecklas inom ramen för projektet (valet av typ av kylskåp-radiatorer i den andra kretsen) gavs svaret att både dropp- och panelvärmeväxlare övervägs, och hittills val har inte gjorts. På den visade mock-up och affischer presenterades det föredragna alternativet med en droppkyl-radiator. Parallellt pågår arbete med panelvärmeväxlaren. Observera att hela TEM -strukturen är transformerbar: vid lanseringen passar modulen under LV -huvudkåpan och i en bana "sprider den vingarna" - stavarna expanderar, sprider reaktorn, motorerna och nyttolasten över en lång sträcka.
TEM kommer att använda ett helt gäng förbättrade extremt kraftfulla EPE: er - fyra "kronblad" med sex huvudmotorer med en diameter på 500 mm, plus åtta mindre motorer för rullningskontroll och kurskorrigering. I MAKS-2013 showroom visades en fungerande motor, som redan håller på att testas (hittills vid delvis dragkraft, med en elektrisk effekt på upp till 5 kW). EJEs arbetar med xenon. Detta är den bästa, men också den dyraste arbetsvätskan. Andra alternativ övervägdes: i synnerhet metaller - litium och natrium. Motorer baserade på ett sådant arbetsmedium är dock mindre ekonomiska och det är mycket svårt att utföra marktester på sådana EJE: er.
Den beräknade resursen för kärnkraftverket, som ingår i projektet, är tio år. Resurstester ska utföras direkt på hela installationen, och enheterna kommer att drivas autonomt på samarbetsföretagens bänkbas. Framför allt har turboladdaren som utvecklats vid KBHM redan tillverkats och testas i en vakuumkammare vid Keldysh Center. En termisk simulator för en 1 MW elektrisk reaktor gjordes också.
