I løbet af MAKS -2013 præsenterede samarbejdet mellem indenlandske virksomheder fra Roscosmos og Rosatoms strukturer en opdateret model af et transport- og energimodul (TEM) med en atomkraftfremdrivningsenhed (NPP) i en megawatt -klasse (NK nr. 10, 2013, s. 4). Dette projekt blev præsenteret offentligt for præcis fire år siden, i oktober 2009 (skattelov nr. 12, 2009, s. 40). Hvad har ændret sig i løbet af denne tid?
Kronik af projektet
Husk på, at målet med projektet er at skabe en energipropulsionsbase og på grundlag heraf nye rumkøretøjer med et højt forhold mellem effekt og vægt til implementering af ambitiøse programmer til undersøgelse og udforskning af det ydre rum. Disse midler gør det muligt at gennemføre ekspeditioner til dybt rum, mere end 20 gange stigning i den økonomiske effektivitet ved rumtransportoperationer og mere end 10 gange stigning i elektrisk kraft ombord på rumfartøjet.
Atomkraftværket er baseret på en atomreaktor med en turbomaskinomformer med lang levetid. Udviklingen af TEM udføres efter ordre fra Ruslands præsident dateret 22. juni 2010 nr. 419-rp. Dens oprettelse er planlagt af det statslige program "Ruslands rumaktiviteter for 2013 - 2020" og præsidentens program for modernisering af økonomien. Kontraktarbejdet finansieres over det føderale budget inden for rammerne af specialprogrammet "Implementering af Kommissionens projekter under formanden for Den Russiske Føderation til modernisering og teknologisk udvikling af den russiske økonomi" *.
Mere end 17 milliarder rubler afsættes til gennemførelsen af dette avancerede projekt i perioden fra 2010 til 2018. Den nøjagtige fordeling af midler er som følger: 7,245 milliarder rubler er tildelt statsselskabet Rosatom til udviklingen af reaktoren, 3,955 milliarder rubler - til MV Keldysh Research Center til oprettelse af et atomkraftværk og omkring 5,8 milliarder rubler - for RSC Energia til fremstilling af TEM. Hovedorganisationen, der er ansvarlig for udviklingen af selve atomreaktoren, er Research and Development Institute of Energy Technologies (NIKIET), som er en del af Rosatom -systemet. Samarbejdet omfatter også 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) og en række andre virksomheder og organisationer. Keldysh -centret, Design Bureau for Chemical Engineering og Design Bureau for Chemical Automation har gjort meget på arbejdsvæskekredsløbet. Institute of Electromechanics var forbundet med udviklingen af generatoren.
For første gang implementerer projektet innovative teknologier, der i mange henseender ikke har nogen analoger i verden:
meget effektivt konverteringskredsløb;
høj temperatur kompakt hurtig neutronreaktor med gaskølesystemer, der sikrer nuklear og strålingssikkerhed på alle driftstrin;
brændstofbaserede brændstofelementer med høj densitet;
cruise-fremdriftssystem baseret på en blok af kraftfulde højtydende elektriske raketmotorer (EJE);
højtemperaturmøller og kompakte varmevekslere med en ti-årig levetid;
højhastigheds elektriske generatorer-omformere af høj effekt;
implementering af store strukturer i rummet osv.
I den foreslåede ordning genererer en atomreaktor elektricitet: et gaskølemiddel, der drives gennem kernen, drejer en turbine, som roterer en elektrisk generator og en kompressor, som cirkulerer arbejdsvæsken i en lukket sløjfe. Stoffet fra reaktoren går ikke ud i miljøet, det vil sige radioaktiv forurening er udelukket. Elektricitet forbruges til drift af en elektrisk fremdriftsmotor, som er mere end 20 gange mere økonomisk end kemiske analoger med hensyn til forbruget af arbejdsvæsken. Massen og dimensionerne af de grundlæggende elementer i atomkraftværket bør sikre deres placering i rumstridshoveder på de eksisterende og potentielle russiske affyringsbiler "Proton" og "Angara".
Projektets krønike viser dens hurtige udvikling i moderne tid. Den 30. april 2010 godkendte vicegeneraldirektør for State Atomic Energy Corporation Rosatom, direktør for direktoratet for atomvåbenkomplekset IM Kamenskikh kommissoriet for udviklingen af et reaktoranlæg og TEM inden for rammerne af projektet Oprettelse af et transport- og kraftmodul baseret på et megawatt atomkraftværk”. Dokumentet blev aftalt og godkendt af Roskosmos. Den 22. juni 2010 underskrev den russiske præsident Dmitry A. Medvedev en bekendtgørelse om fastsættelse af de eneste entreprenører til projektet.
Den 9. februar 2011 blev der i Moskva på grundlag af Keldysh Center afholdt en videokonference med virksomheder - TEM -udviklere. Det deltog i chefen for Roscosmos A. N. Perminov, præsident og generaldesigner (RSC) Energia V. A. Lopota, direktør for Keldysh Center A. S. Koroteev, generaldirektør Designer NIKIET ** Yu. G. Dragunov og chefdirektør Smetannikov, designer af rumkraft planter på NIKIET. Der blev lagt særlig vægt på behovet for at oprette en "ressource" -stand til test af en reaktorinstallation med en energiomdannelsesenhed.
Den 25. april 2011 annoncerede Roscosmos et åbent udbud på udviklingen af et atomkraftværk, en multifunktionel platform i geostationær bane og interplanetariske rumfartøjer. Som et resultat af konkurrencen (hvis vinder var NIKIET den 25. maj samme år), blev en statskontrakt underskrevet gyldig indtil 2015 til en værdi af 805 millioner rubler til oprettelse af en bænkprøve af installationen.
Kontrakten indeholder bestemmelser om udvikling af: et teknisk forslag til oprettelse af en bænk (med en termisk simulator af en atomreaktor) prøve af et atomkraftværk; hans udkast til design; design og teknologisk dokumentation for prototyper af komponenter i et bænkprodukt og grundelementer i et atomkraftværk; teknologiske processer samt forberedelse af produktion til fremstilling af prototyper af komponenterne i bænkproduktet og de grundlæggende elementer i installationen; at lave en bænkprøve og udføre dens eksperimentelle udvikling.
Sammensætningen af bænkmodellen for atomkraftværket bør omfatte grundelementerne i en standardinstallation, der er designet til at sikre den efterfølgende oprettelse af installationer med forskellige kapaciteter på grundlag af et modulært princip. Bænkprøven skal generere en given effekt - termisk og elektrisk, samt skabe trykimpulser, der er typiske for alle faser af atomkraftværkets drift som en del af rumfartøjet. En højtemperatur gaskølet hurtig neutronreaktor med en termisk effekt på op til 4 MW blev valgt til projektet.
Den 23. august 2012 blev der afholdt et møde mellem repræsentanter for Rosatom og Roscosmos, dedikeret til tilrettelæggelse af arbejdet med oprettelse af et testkompleks til udholdenhedstest, der kræves til gennemførelsen af TEM -projektet. Det fandt sted på A. P. Aleksandrov Scientific Research Technological Institute i Sosnovy Bor nær St. Petersborg, hvor det er planlagt at oprette det angivne kompleks.
Det foreløbige design af TEM blev afsluttet i marts i år. De opnåede resultater gjorde det muligt at flytte i 2013 til stadiet af detaljeret design og fremstilling af udstyr og prøver til autonome test. Test og udvikling af kølevæsketeknologier begyndte i år i MIR-forskningsreaktoren ved NIIAR (Dimitrovgrad), hvor der blev installeret en sløjfe til test af helium-xenon-kølevæsken ved temperaturer over 1000 ° C.
En planlagt prototype af reaktoranlægget er planlagt til at blive oprettet i 2015, og i 2018 skal et reaktoranlæg til færdiggørelse af atomkraftfremdrivningssystemet fremstilles, og dets test startes i Sosnovy Bor. Den første TEM for flyvetest kan blive vist inden 2020.
Det næste møde om projektet blev afholdt den 10. september 2013 i det statslige selskab Rosatom. Lederen af NIKIET Yu. G. Dragunov præsenterede oplysninger om arbejdstilstanden og de vigtigste problemer ved implementeringen af programmet. Han understregede, at instituttets specialister på nuværende tidspunkt har udviklet dokumentationen for atomkraftværkets tekniske design, identificeret de vigtigste designløsninger og udført arbejdet i overensstemmelse med projektets "køreplan". Efter mødet pålagde chefen for Rosatom -virksomheden S. V. Kirienko NIKIET at udarbejde forslag til optimering af køreplanen.
Nogle detaljer om atomkraftværkets design og designfunktioner blev fundet ud af under en samtale med repræsentanter for Keldysh-centret på MAKS-2013-luftmessen. Især rapporterede udviklerne, at installationen vil blive udført med det samme i en fuld- størrelse version, uden at lave en reduceret prototype.
Atomkraftværket har ekstremt høje (for sin type) egenskaber: med en termisk effekt i reaktoren på 4 MW vil eleffekten på generatoren være 1 MW, det vil sige, at effektiviteten når 25%, hvilket betragtes som en meget god indikator.
Turbomaskinens omformer er en to-kredsløb. I det første kredsløb bruges en pladevarmeveksler - en recuperator og et rørformet varmeveksler -køleskab. Sidstnævnte adskiller hoved- (første) varmefjernelseskredsløbet og det andet varmereturløbskredsløb.
Med hensyn til en af de mest interessante løsninger, der udvikles inden for projektets rammer (valget af typen af køleskabe-radiatorer i det andet kredsløb), blev svaret givet, at både dryp- og panelvarmevekslere overvejes, og indtil videre er valg er ikke truffet. På den demonstrerede mock-up og plakater blev den foretrukne mulighed præsenteret med et dryp køleskab-radiator. Parallelt arbejdes der på panelvarmeveksleren. Bemærk, at hele strukturen i TEM er transformerbar: ved lanceringen passer modulet under LV -hovedkappen, og i kredsløb "spreder det vingerne" - stængerne udvider sig og spreder reaktoren, motorerne og nyttelasten over en lang afstand.
TEM'en vil bruge en hel masse forbedrede ekstremt kraftfulde EPE'er - fire "kronblade" på seks hovedmotorer med en diameter på 500 mm plus otte mindre motorer til rulningskontrol og kurskorrektion. På MAKS-2013 showroom blev der vist en fungerende motor, som allerede er under afprøvning (indtil videre ved delvis fremdrift med en elektrisk effekt på op til 5 kW). EJE'er arbejder på xenon. Dette er den bedste, men også den dyreste arbejdsvæske. Andre muligheder blev overvejet: især metaller - lithium og natrium. Motorer baseret på et sådant arbejdsmedium er imidlertid mindre økonomiske, og det er meget vanskeligt at udføre jordtest på sådanne EJE'er.
Den anslåede ressource for atomkraftværket, der er inkluderet i projektet, er ti år. Ressourcetest formodes at udføres direkte på den komplette installation, og enhederne vil blive drevet autonomt på samarbejdsvirksomheders bænkbase. Især er turboladeren udviklet på KBHM allerede blevet fremstillet og testes i et vakuumkammer i Keldysh Center. En termisk simulator af en 1 MW elektrisk reaktor blev også lavet.
