MAKS -2013 sırasında, Roscosmos ve Rosatom yapılarından yerli firmaların işbirliği, megawatt sınıfında (NK No. 10, NK No. 10, 2013, s. 4). Bu proje tam olarak dört yıl önce, Ekim 2009'da kamuoyuna sunuldu (Vergi No. 12, 2009, s. 40). Bu süre zarfında ne değişti?
Projenin tarihçesi
Projenin amacının, bir enerji tahrik üssü ve buna dayanarak, dış uzayın incelenmesi ve araştırılması için iddialı programların uygulanması için yüksek güç-ağırlık oranına sahip yeni uzay araçları oluşturmak olduğunu hatırlayın. Bu araçlar, derin uzaya seferler gerçekleştirmeyi, uzay taşımacılığı operasyonlarının ekonomik verimliliğinde 20 kattan fazla artış ve uzay aracındaki elektrik gücünde 10 kattan fazla artış sağlamayı mümkün kılıyor.
Nükleer santral, uzun ömürlü bir turbomakine dönüştürücülü bir nükleer reaktöre dayanmaktadır. TEM'in geliştirilmesi, 22 Haziran 2010 tarih ve 419-rp sayılı Rusya Devlet Başkanı'nın emriyle gerçekleştirilir. Oluşturulması, "2013 - 2020 için Rusya'nın Uzay Faaliyetleri" devlet programı ve Başkan'ın ekonominin modernizasyonu için programı tarafından öngörülmektedir. Sözleşme kapsamındaki çalışma, “Rusya Federasyonu Başkanı altında Komisyonun Rus ekonomisinin modernizasyonu ve teknolojik gelişimi için projelerinin uygulanması” özel programı çerçevesinde federal bütçeden finanse edilmektedir *.
2010'dan 2018'e kadar olan dönemde bu gelişmiş projenin uygulanması için 17 milyardan fazla ruble tahsis edildi. Fonların tam dağılımı şu şekildedir: Reaktörün geliştirilmesi için devlet kurumu Rosatom'a 7,245 milyar ruble, nükleer santral kurulması için MV Keldysh Araştırma Merkezi için 3,955 milyar ruble ve yaklaşık 5,8 milyar ruble - TEM üretimi için RSC Energia için. Nükleer reaktörün geliştirilmesinden sorumlu ana kuruluş, Rosatom sisteminin bir parçası olan Enerji Teknolojileri Araştırma ve Geliştirme Enstitüsü'dür (NIKIET). İşbirliği ayrıca Podolsk Bilimsel Araştırma Teknolojik Enstitüsü, RRC "Kurchatov Enstitüsü", Obninsk'teki Fizik ve Güç Mühendisliği Enstitüsü, Bilimsel Araştırma Enstitüsü NPO "Luch", Atomik Reaktörler Bilimsel Araştırma Enstitüsü (NIIAR) ve bir dizi diğer işletme ve kuruluşlar. Keldysh Center, Kimya Mühendisliği Tasarım Bürosu ve Kimyasal Otomasyon Tasarım Bürosu, çalışan akışkan devresi üzerinde çok şey yaptı. Elektromekanik Enstitüsü, jeneratörün geliştirilmesine bağlandı.
Proje, ilk kez, pek çok açıdan dünyada benzeri olmayan yenilikçi teknolojileri uygulamaktadır:
yüksek verimli dönüşüm devresi;
gaz soğutma sistemlerine sahip yüksek sıcaklıklı kompakt hızlı nötron reaktörü, operasyonun tüm aşamalarında nükleer ve radyasyon güvenliğini sağlar;
yüksek yoğunluklu yakıt bazlı yakıt elemanları;
güçlü yüksek performanslı elektrikli roket motorları (EJE) bloğuna dayalı seyir tahrik sistemi;
on yıllık tasarım ömrüne sahip yüksek sıcaklık türbinleri ve kompakt ısı eşanjörleri;
yüksek hızlı elektrik jeneratörleri-yüksek güçlü dönüştürücüler;
büyük boyutlu yapıların uzaya yerleştirilmesi vb.
Önerilen şemada, bir nükleer reaktör elektrik üretir: çekirdekten geçen bir gaz soğutucusu, bir elektrik jeneratörünü döndüren bir türbini ve çalışma sıvısını kapalı bir döngüde dolaştıran bir kompresörü döndürür. Reaktörden çıkan madde çevreye yayılmaz, yani radyoaktif kirlenme hariç tutulur. Çalışma sıvısının tüketimi açısından kimyasal analoglardan 20 kat daha ekonomik olan bir elektrikli tahrik motorunun çalışması için elektrik tüketilir. Nükleer santralin temel unsurlarının kütlesi ve boyutları, mevcut ve muhtemel Rus fırlatma araçları "Proton" ve "Angara" nın uzay savaş başlıklarına yerleştirilmesini sağlamalıdır.
Projenin tarihçesi, modern zamanlardaki hızlı gelişimini göstermektedir. 30 Nisan 2010 tarihinde, Devlet Atom Enerjisi Kurumu Genel Müdür Yardımcısı Rosatom, Nükleer Silahlar Kompleksi Müdürlüğü Müdürü IM Kamenskikh, “Yaratılış Projesi” çerçevesinde bir reaktör tesisi ve TEM geliştirilmesi için görev tanımını onayladı. megawatt nükleer santrale dayalı bir ulaşım ve güç modülünün tanımı”. Belge üzerinde anlaşmaya varıldı ve Roskosmos tarafından onaylandı. 22 Haziran 2010'da Rusya Devlet Başkanı Dmitry A. Medvedev, proje için tek müteahhitlerin belirlenmesine ilişkin bir Emir imzaladı.
9 Şubat 2011'de Moskova'da Keldysh Center temelinde işletmelerin video konferansı yapıldı - TEM geliştiricileri. Roscosmos'un başkanı A. N. Perminov, Başkan ve Genel Tasarımcı (RSC) Energia V. A. Lopota, Keldysh Merkezi Direktörü A. S. Koroteev, NIKIET Genel Direktörü NIKIET ** Yu. G. Dragunov ve uzay gücü tasarımcısı Başkan Yardımcısı Smetannikov katıldı. NIKIET'teki bitkiler. Bir enerji dönüşüm ünitesine sahip bir reaktör kurulumunu test etmek için bir "Kaynak" standı oluşturma ihtiyacına özellikle dikkat edildi.
25 Nisan 2011'de Roscosmos, bir nükleer santralin, jeostatik yörüngede çok işlevli bir platform ve gezegenler arası uzay aracının geliştirilmesi için açık bir ihale ilan etti. Yarışma sonucunda (aynı yılın 25 Mayıs'ında NIKIET'in galibi oldu), kurulumun bir tezgah örneğinin oluşturulması için 2015 yılına kadar geçerli 805 milyon ruble değerinde bir devlet sözleşmesi imzalandı.
Sözleşme şunların geliştirilmesini sağlar: bir nükleer santral örneğinin bir bankın (bir nükleer reaktörün termal simülatörü ile) oluşturulması için teknik bir teklif; onun taslak tasarımı; bir tezgah ürününün bileşenlerinin prototipleri ve bir nükleer santralin temel unsurları için tasarım ve teknolojik belgeler; teknolojik süreçlerin yanı sıra tezgah ürününün bileşenlerinin prototiplerinin üretimi ve kurulumun temel unsurları için üretimin hazırlanması; bir tezgah örneği yapmak ve deneysel gelişimini gerçekleştirmek.
Nükleer santralin tezgah modelinin bileşimi, modüler bir ilke temelinde çeşitli kapasitelerde kurulumların daha sonra oluşturulmasını sağlamak için tasarlanmış standart bir kurulumun temel unsurlarını içermelidir. Tezgah örneği, belirli bir güç - termal ve elektrik üretmeli ve ayrıca uzay aracının bir parçası olarak nükleer santralin çalışmasının tüm aşamaları için tipik olan itme darbeleri oluşturmalıdır. Proje için 4 MW'a kadar termal güce sahip yüksek sıcaklıkta gaz soğutmalı hızlı nötron reaktörü seçilmiştir.
23 Ağustos 2012'de, TEM projesinin uygulanması için gerekli olan dayanıklılık testleri için bir test kompleksi oluşturma çalışmalarının organizasyonuna adanmış Rosatom ve Roscosmos temsilcilerinin bir toplantısı yapıldı. Belirtilen kompleksin oluşturulmasının planlandığı St. Petersburg yakınlarındaki Sosnovy Bor'daki A. P. Aleksandrov Bilimsel Araştırma Teknoloji Enstitüsü'nde gerçekleşti.
TEM'in ön tasarımı bu yıl Mart ayında tamamlandı. Elde edilen sonuçlar, 2013 yılında otonom testler için ekipman ve numunelerin detaylı tasarımı ve üretimi aşamasına geçmeyi mümkün kıldı. Soğutma sıvısı teknolojilerinin test edilmesi ve geliştirilmesi, bu yıl NIIAR'daki (Dimitrovgrad) MIR araştırma reaktöründe başladı ve burada helyum-ksenon soğutma sıvısını 1000 ° C'nin üzerindeki sıcaklıklarda test etmek için bir döngü kuruldu.
Reaktör tesisinin yer tabanlı bir prototipinin 2015 yılına kadar oluşturulması planlanıyor ve 2018 yılına kadar nükleer güç tahrik sistemini tamamlamak için bir reaktör tesisi üretilmeli ve Sosnovy Bor'da testlerine başlanmalıdır. Uçuş testleri için ilk TEM, 2020 yılına kadar görünebilir.
Projeyle ilgili bir sonraki toplantı 10 Eylül 2013'te devlet şirketi Rosatom'da yapıldı. NIKIET başkanı Yu. G. Dragunov, çalışmanın durumu ve programın uygulanmasındaki ana sorunlar hakkında bilgi verdi. Şu anda Enstitü uzmanlarının nükleer santralin teknik tasarımının dokümantasyonunu geliştirdiğini, ana tasarım çözümlerini belirlediğini ve projenin "yol haritasına" uygun olarak çalışmaları yürüttüğünü vurguladı. Toplantının ardından, Rosatom şirketinin başkanı S. V. Kirienko, NIKIET'e yol haritasını optimize etmek için öneriler hazırlaması talimatını verdi.
MAKS-2013 hava gösterisinde Keldysh Center temsilcileriyle yapılan görüşmede nükleer santralin tasarım ve tasarım özelliklerinin bazı detayları öğrenildi. Özellikle geliştiriciler, kurulumun hemen eksiksiz olarak yapılacağını bildirdiler. boyut versiyonu, küçültülmüş bir prototip yapmadan.
Nükleer santral son derece yüksek (tipi için) özelliklere sahiptir: 4 MW'lık bir reaktörün termal gücü ile, jeneratördeki elektrik gücü 1 MW olacaktır, yani verimlilik, kabul edilen% 25'e ulaşacaktır. çok iyi bir gösterge.
Turbomakine konvertörü iki devreli bir konvertördür. İlk devrede, bir plakalı ısı eşanjörü kullanılır - bir geri kazanıcı ve bir borulu ısı eşanjörü-buzdolabı. İkincisi, ana (birinci) ısı giderme devresini ve ikinci ısı geri dönüş devresini ayırır.
Proje çerçevesinde geliştirilmekte olan en ilginç çözümlerden biri ile ilgili olarak (ikinci devrenin soğutucu-radyatör tipinin seçimi), hem damla hem de panel ısı eşanjörlerinin düşünüldüğü ve şimdiye kadar cevap verildi. seçim yapılmamıştır. Gösterilen maket ve posterlerde, tercih edilen seçenek bir damla soğutucu-radyatör ile sunuldu. Paralel olarak, panel ısı eşanjöründe çalışmalar devam etmektedir. TEM'in tüm yapısının dönüştürülebilir olduğunu unutmayın: başlatma sırasında, modül LV kafa kaplamasının altına oturur ve yörüngede "kanatlarını yayar" - çubuklar genişler, reaktörü, motorları ve yükü uzun bir mesafeye yayar.
TEM, bir dizi gelişmiş son derece güçlü EPE kullanacak - 500 mm çapında altı ana motorun dört "yaprakları" ve ayrıca yalpa kontrolü ve rota düzeltmesi için sekiz daha küçük motor. MAKS-2013 showroomunda, halihazırda test edilmekte olan çalışan bir motor gösterildi (şimdiye kadar 5 kW'a kadar elektrik gücü ile kısmi itme). EJE'ler xenon üzerinde çalışır. Bu en iyisi, aynı zamanda en pahalı çalışma sıvısıdır. Diğer seçenekler dikkate alındı: özellikle metaller - lityum ve sodyum. Ancak böyle bir çalışma ortamına dayalı motorlar daha az ekonomiktir ve bu tür EJE'ler üzerinde zemin testleri yapmak çok zordur.
Projeye dahil olan nükleer santralin tahmini kaynağı on yıldır. Kaynak testlerinin doğrudan komple kurulum üzerinde yapılması gerekiyor ve üniteler, işbirliği işletmelerinin tezgah bazında bağımsız olarak çalıştırılacak. Özellikle, KBHM'de geliştirilen turboşarj, Keldysh Center'daki bir vakum odasında zaten üretildi ve test ediliyor. 1 MW'lık bir elektrik güç reaktörünün termal simülatörü de yapılmıştır.
