Motorul spațial „Rosatom” va zbura pe Marte într-o lună
Rosatom și Roskosmos dezvoltă împreună un motor nuclear care va permite zborul către Marte într-o lună, a spus CEO„Rosatom” Serghei Kiriyenko, vorbind în Consiliul Federației.
Potrivit acestuia, noul motor va permite nu numai să zboare pe Marte într-o lună și jumătate, ci și să se întoarcă înapoi, deoarece își va păstra atât capacitatea de a accelera, cât și de a manevra nava.
„Instalațiile spațiale de astăzi fac posibilă zborul spre Marte într-un an și jumătate fără posibilitatea de a se întoarce înapoi și fără posibilitatea de a manevra”, a precizat Kiriyenko.
Sursa: regnum.ru
Original preluat din marafonecîn Centrală nucleară pentru rachete și vehicule subacvatice - cum funcționeazăIeri, fără nicio exagerare, am asistat la un eveniment epocal care deschide perspective noi, absolut fantastice pentru echipament militarși (în viitor) - energie și transport în general.
Dar mai întâi, aș dori să înțeleg cum funcționează centrala nucleară pentru rachete și vehicule subacvatice despre care a vorbit Putin. Ce anume o conduce? De unde vine tracțiunea? Nu datorită neutronilor emiși de la duză...
Când am aflat din cuvintele unui coleg că am creat rachete cu o rază de zbor aproape nelimitată, am rămas uluit. Se părea că îi scăpa ceva, iar cuvântul „nelimitat” a fost menționat într-un sens restrâns.
Dar informațiile primite ulterior de la sursa inițială nu au fost puse la îndoială. Suna cam asa:
„Unul dintre ele este crearea unei centrale nucleare super-puternice de dimensiuni mici, care este situată în corpul unei rachete de croazieră precum cea mai recentă rachetă a noastră Kh-101 lansată aerian sau American Tomahawk, dar în același timp oferă de zeci de ori - de zeci de ori! - o rază mare de zbor, care este practic nelimitată.
Era imposibil să crezi în ceea ce a auzit, dar era imposibil să nu crezi – asta a spus EL. Am pornit creierul și am primit imediat răspunsul. Da ce!
Ei bine, la naiba! Ei bine, genii! O persoană normală nici nu s-ar gândi la asta!
Deci, până acum, știm doar despre sistemele de propulsie nucleară pentru rachete spațiale. Rachetele spațiale conțin în mod necesar o substanță care, fiind încălzită sau accelerată de un accelerator alimentat de o centrală nucleară, este ejectată cu forță din duza rachetei și îi asigură împingere.
În acest caz, substanța este consumată și timpul de funcționare al motorului este limitat.
Astfel de rachete au fost deja și vor fi. Dar din cauza ce se mișcă un nou tip de rachetă dacă raza sa este „practic nelimitată”?
Centrală nucleară pentru rachete
Pur teoretic, pe lângă împingerea pe substanța disponibilă pe rachetă, mișcarea rachetei este posibilă datorită împingerii motoarelor electrice cu „elice” (motor cu șurub). În același timp, electricitatea este produsă de un generator alimentat de o centrală nucleară.
Dar o astfel de masă fără o aripă mare pe o împingere cu șurub și chiar și cu elice cu diametru mic, nu poate fi menținută în aer - o astfel de împingere este prea mică. Și aceasta este o rachetă, nu o dronă.
În total, cel mai neașteptat și, după cum s-a dovedit, cel mai mult metoda eficienta oferind rachetei o substanță pentru împingere - luându-l din spațiul înconjurător.
Adică, oricât de surprinzător ar suna, dar noua rachetă funcționează „în aer”!
In sensul ca este aerul incalzit care iese din duza lui si nimic mai mult! Și aerul nu se va epuiza cât timp racheta se află în atmosferă. De aceea această rachetă este o rachetă de croazieră, adică. zborul său are loc în întregime în atmosferă.
Tehnologia clasică a rachetelor cu rază lungă de acțiune a încercat să facă rachetele să zboare mai sus pentru a reduce frecarea aerului și, astfel, a le crește raza de acțiune. Ca întotdeauna, am spart modelul și am făcut o rachetă nu doar mare, ci cu o rază de acțiune nelimitată în aer.
Raza de zbor nelimitată permite ca astfel de rachete să funcționeze în modul de așteptare. Racheta lansată ajunge în zona de patrulare și taie cercuri acolo, așteptând recunoașterea suplimentară a datelor despre țintă sau sosirea țintei în zonă. Apoi, în mod neașteptat pentru țintă, o atacă imediat.
Centrală nucleară pentru vehicule subacvatice
Cred că centrala nucleară pentru vehicule subacvatice despre care a vorbit Putin este amenajată în mod similar. Cu amendamentul, se folosește apă în loc de aer.
În plus, acest lucru este dovedit de faptul că aceste vehicule subacvatice au zgomot redus. Cunoscuta torpilă Shkval, dezvoltată în vremea sovietică, avea o viteză de aproximativ 300 km/h, dar era foarte zgomotoasă. De fapt, era o rachetă care zbura într-o bulă de aer.
În spatele zgomotului scăzut se află principiu nou circulaţie. Și este la fel ca în rachetă, pentru că este universală. Doar ar fi mediu inconjurator densitatea minimă necesară.
Numele „Squid” s-ar potrivi bine acestui dispozitiv, pentru că de fapt este un motor cu reacție într-o „versiune nucleară” :)
În ceea ce privește viteza, este un multiplu al vitezei celor mai rapide nave de suprafață. Cele mai rapide nave (și anume nave, nu bărci) au o viteză de până la 100-120 km/h. Prin urmare, cu un coeficient minim de 2, obținem o viteză de 200-250 km/h. Sub apă. Și nu foarte zgomotos. Și cu o rază de acțiune de multe mii de kilometri... Un coșmar al dușmanilor noștri.
Raza relativ restrânsă în comparație cu o rachetă este un fenomen temporar și se explică prin faptul că apa de mare la temperatură ridicată este un mediu foarte agresiv și materialele camerei de ardere, relativ vorbind, au o resursă limitată. În timp, gama acestor dispozitive poate fi mărită de multe ori doar prin crearea unor materiale noi, mai stabile.
Centrală nucleară
Câteva cuvinte despre centrala nucleară în sine.
1. Fraza lui Putin este uimitoare:
„Cu un volum de o sută de ori mai mic decât cel al submarinelor nucleare moderne, are mai multă putere și de 200 de ori mai puțin timp pentru a intra în modul de luptă, adică la putere maximă.”
Din nou câteva întrebări.
Cum au reușit acest lucru? Ce soluții și tehnologii de proiectare sunt utilizate?
Gândurile sunt așa.
1. O creștere radicală, cu două ordine de mărime, a puterii de ieșire pe unitatea de masă este posibilă numai dacă modul de funcționare al unui reactor nuclear se apropie de exploziv. În același timp, reactorul este controlat în mod fiabil.
2. Deoarece modul de funcționare aproape exploziv este asigurat în mod fiabil, acesta este cel mai probabil un reactor cu neutroni rapid. În opinia mea, numai pe ele este posibil să se utilizeze în siguranță un astfel de mod critic de operare. Apropo, pentru ei combustibil pe Pământ - de secole.
3. Dacă în timp aflăm că acesta este un reactor cu neutroni lent, cu atât mai mult îmi dau jos pălăria în fața oamenilor de știință nucleari, pentru că fără o declarație oficială este absolut imposibil să credem în el.
În orice caz, curajul și ingeniozitatea oamenilor de știință nucleari sunt uimitoare și demne de cele mai tari cuvinte de admirație! Este deosebit de plăcut că băieții noștri știu să lucreze în tăcere. Și apoi cum dau știrile în cap - chiar stau, chiar cad! :)
Cum functioneaza
O schemă aproximativă, semantică, a funcționării unui motor de rachetă bazat pe o centrală nucleară arată astfel.
1. Supapa de admisie se deschide, relativ vorbind. Fluxul de aer care se apropie intră prin acesta în camera de încălzire, care este încălzită constant prin funcționarea reactorului.
2. Supapa de admisie se închide.
3. Aerul din cameră este încălzit.
4. Supapa de evacuare se deschide și aerul iese din duza rachetei cu viteză mare.
5. Supapa de evacuare se închide.
Ciclul se repetă la o frecvență înaltă. De aici și efectul funcționării continue.
P.S. Mecanismul descris mai sus, repet, este semantic. Este oferit la cererea cititorilor pentru o mai bună înțelegere a modului în care poate funcționa chiar și acest motor. În realitate, este posibil ca un motor ramjet să fie implementat. Principalul lucru în acest articol nu este de a determina tipul de motor, ci de a identifica substanța (aerul de intrare), care este folosit ca singurul fluid de lucru care dă forță rachetei.
Siguranță
Utilizarea descoperirii oamenilor de știință ruși în sectorul civil este strâns legată de siguranța unei centrale nucleare. Nu în sensul posibilei sale explozii - cred că această problemă a fost rezolvată - ci în sensul siguranței evacuarii sale.
Protecția unui motor nuclear de dimensiuni mici este în mod clar mai mică decât cea a unuia mare, așa că neutronii vor pătrunde cu siguranță în „camera de ardere”, sau mai degrabă, în camera de încălzire a aerului, făcând astfel, cu o oarecare probabilitate, tot ceea ce poate deveni radioactiv. in aer.
Azotul și oxigenul au izotopi radioactivi cu un timp de înjumătățire scurt și nu sunt periculoși. Carbonul radioactiv este un lucru de lungă durată. Dar există și vești bune.
Carbonul radioactiv se formează în atmosfera superioară sub influența razelor cosmice și, prin urmare, este imposibil să dăm vina pe toate motoarele nucleare. Dar cel mai important, concentrația de dioxid de carbon în aerul uscat este de doar 0,02÷0,04%.
Având în vedere că procentul de carbon care devine radioactiv este cu câteva ordine de mărime mai mic, putem presupune provizoriu că evacuarea de la motoarele nucleare nu este mai periculoasă decât evacuarea unei centrale termice pe cărbune.
Vor apărea informații mai precise când vine vorba de utilizarea civilă a acestor motoare.
perspective
Sincer să fiu, perspectivele sunt uluitoare. Și nu vorbesc despre tehnologii militare, totul este clar aici, ci despre utilizarea noilor tehnologii în sectorul civil.
Unde pot fi folosite centralele nucleare? În timp ce dezvăluită, pur teoretic, în viitor 20-30-50 de ani.
1. Flota, inclusiv civila, transport. Multe vor trebui transferate pe hidrofoiluri. Dar viteza poate fi dublată/triplată cu ușurință, iar costul de funcționare va scădea doar de-a lungul anilor.
2. Aviație, în primul rând transport. Deși, dacă siguranța în ceea ce privește riscul de expunere este minimă, este posibilă utilizarea acestuia pentru transportul civil.
3. Aviație cu decolare și aterizare verticală. Cu utilizarea rezervoarelor de aer comprimat umplute în timpul zborului. În caz contrar, la viteze mici, tracțiunea necesară nu poate fi asigurată.
4. Locomotive ale trenurilor electrice de mare viteză. Cu utilizarea unui generator electric intermediar.
5. Camioane asupra energiei electrice. De asemenea, desigur, folosind un generator electric intermediar. Asta cred că va fi pe termen lung, când centralele vor putea fi reduse de câteva ori mai mult. Dar nu aș exclude această posibilitate.
Nu mai vorbim de utilizarea la sol/mobil a centralelor nucleare. O problemă este că funcționarea unor astfel de reactoare nucleare de dimensiuni mici necesită nu uraniu / plutoniu, ci elemente radioactive mult mai scumpe, a căror producție în reactoare nucleare este încă foarte, foarte costisitoare și necesită timp. Dar chiar și această problemă poate fi rezolvată în timp.
Prieteni, s-a marcat o nouă eră în domeniul energiei și transporturilor. După toate aparențele, Rusia va deveni lider în aceste domenii în următoarele decenii.
Vă rog să acceptați felicitările mele.
Nu va fi plictisitor!
Constantin Ivankov
METODA DE PORNIRE A MOTORULUI DE RACHETE NUCLARE PE BAZĂ PE REACȚII DE FISIUNE REZONANT-DINAMICĂ ȘI DE SINTEZĂ
(57) Rezumat:
Esența invenției: o metodă de pornire a motoarelor de rachete nucleare bazată pe reacții de fisiune și fuziune dinamică rezonant, constă în introducerea în miez a gazului nucleelor de fuziune inițiale și a aburului sau gazului din substanța fisionabilă - capcana magnetică a reactor - până când se atinge densitatea specificată. Apoi, în timpul inițierii reacțiilor de fisiune și fuziune, în miezul reactorului sunt introduși protoni de înaltă energie care, rotindu-se în interiorul reactorului, generează neutroni din nucleele materialului fisionabil. Datorită alegerii adecvate a energiei - masa relativistă a protonilor - undele electromagnetice și magnetoacustice sunt excitate, a căror frecvență coincide cu frecvența de rotație a nucleelor inițiale de fuziune situate în regiunea paraxială și, prin urmare, sunt încălzite la temperaturi termonucleare. În plus, protonii de înaltă energie ionizează nucleele de fisiune și fuziune, drept urmare, sub acțiunea câmpurilor electrice și magnetice încrucișate ale unei capcane magnetice, încep să se rotească în jurul axei longitudinale a reactorului cu o viteză de deriva care asigură fisiunea rezonantă a nucleelor de materie fisionabilă la ciocnirea lor cu neutronii termici care intră în miezul activ.zona reactorului de la moderator, în care au fost obținute din neutroni rapizi în timpul moderarii lor. După ce reacțiile comune de fisiune și fuziune sunt aprinse, furnizarea de protoni de înaltă energie se oprește. Cu toate acestea, poate fi continuată dacă este necesar să se reducă în continuare densitatea critică a materialului fisionabil sau să se obțină energie nucleară suplimentară. Rezultatul tehnic constă în a permite reacțiile comune de fisiune rezonant-dinamică și fuziune termonucleară prin utilizarea de protoni de înaltă energie accelerați la sute de MEV. 2 tab., 1 ill.
Dar personal cred că totul este mai simplu: o rachetă de croazieră pornește în modul obișnuit, ajunge la altitudine și viteză, iar apoi funcționează un motor ramjet cu arhitectură railgun, unde impulsurile de descărcare sunt alimentate dintr-un reactor mic și generează un flux de plasmă în aer - aer ionizat. Acest lucru vă permite să mențineți modul de zbor la o viteză dată (booster-urile railgun vă permit să creați un flux de jet destul de rapid). Pentru dispozitiv, sarcina principală este să zbori la viteza dorita pe cât posibil, fluxul de spasm nu este radioactiv, iar în momentul exploziei rachetei, instalația nucleară este distrusă, adăugând radioactivitate la epicentru. O astfel de schemă, aparent, este implementată în acest tip de armă - așa se obține o rachetă de croazieră cu o centrală nucleară.
Ieri, fără nicio exagerare, am asistat la un eveniment epocal care ne deschide perspective noi, absolut fantastice, pentru echipamentul militar și (în viitor) pentru energie și transport în general.
Dar mai întâi, aș dori să înțeleg cum funcționează centrala nucleară pentru rachete și vehicule subacvatice despre care a vorbit Putin. Ce anume o conduce? De unde vine tracțiunea? Nu datorită neutronilor emiși de la duză...
Când am aflat din cuvintele unui coleg că am creat rachete cu o rază de zbor aproape nelimitată, am rămas uluit. Se părea că îi scăpa ceva, iar cuvântul „nelimitat” a fost menționat într-un sens restrâns.
Dar informațiile primite ulterior de la sursa inițială nu au fost puse la îndoială. Suna cam asa:
Una dintre ele este crearea unei centrale nucleare de mici dimensiuni, care se află în corpul unei rachete de croazieră precum cea mai recentă rachetă X-101 lansată de aer sau americanul Tomahawk, dar în același timp oferă zeci. de ori - de zeci de ori! - o rază mare de zbor, care este practic nelimitată.
Era imposibil să crezi în ceea ce a auzit, dar era imposibil să nu crezi – asta a spus EL. Am pornit creierul și am primit imediat răspunsul. Da ce!
Ei bine, la naiba! Ei bine, genii! O persoană normală nici nu s-ar gândi la asta!
Deci, până acum, știm doar despre sistemele de propulsie nucleară pentru rachete spațiale. Rachetele spațiale conțin în mod necesar o substanță care, fiind încălzită sau accelerată de un accelerator alimentat de o centrală nucleară, este ejectată cu forță din duza rachetei și îi asigură împingere.
În acest caz, substanța este consumată și timpul de funcționare al motorului este limitat.
Astfel de rachete au fost deja și vor fi. Dar din cauza ce se mișcă un nou tip de rachetă dacă raza sa este „practic nelimitată”?
Centrală nucleară pentru rachete
Pur teoretic, pe lângă împingerea pe substanța disponibilă pe rachetă, mișcarea rachetei este posibilă datorită împingerii motoarelor electrice cu „elice” (motor cu șurub). În același timp, electricitatea este produsă de un generator alimentat de o centrală nucleară.
Dar o astfel de masă fără o aripă mare pe o împingere cu șurub și chiar și cu elice cu diametru mic, nu poate fi menținută în aer - o astfel de împingere este prea mică. Și aceasta este o rachetă, nu o dronă.
În total, cel mai neașteptat și, după cum s-a dovedit, cel mai eficient mod de a oferi rachetei o substanță pentru împingere rămâne - luând-o din spațiul înconjurător.
Adică, oricât de surprinzător ar suna, dar noua rachetă funcționează „în aer”!
In sensul ca este aerul incalzit care iese din duza lui si nimic mai mult! Și aerul nu se va epuiza cât timp racheta se află în atmosferă. De aceea această rachetă este o rachetă de croazieră, adică. zborul său are loc în întregime în atmosferă.
Tehnologia clasică a rachetelor cu rază lungă de acțiune a încercat să facă rachetele să zboare mai sus pentru a reduce frecarea aerului și, astfel, a le crește raza de acțiune. Ca întotdeauna, am spart modelul și am făcut o rachetă nu doar mare, ci cu o rază de acțiune nelimitată în aer.
Raza de zbor nelimitată permite ca astfel de rachete să funcționeze în modul de așteptare. Racheta lansată ajunge în zona de patrulare și taie cercuri acolo, așteptând recunoașterea suplimentară a datelor despre țintă sau sosirea țintei în zonă. Apoi, în mod neașteptat pentru țintă, o atacă imediat.
Centrală nucleară pentru vehicule subacvatice
Cred că centrala nucleară pentru vehicule subacvatice despre care a vorbit Putin este amenajată în mod similar. Cu amendamentul, se folosește apă în loc de aer.
În plus, acest lucru este dovedit de faptul că aceste vehicule subacvatice au zgomot redus. Cunoscuta torpilă Shkval, dezvoltată în vremea sovietică, avea o viteză de aproximativ 300 km/h, dar era foarte zgomotoasă. De fapt, era o rachetă care zbura într-o bulă de aer.
În spatele zgomotului scăzut se află un nou principiu de mișcare. Și este la fel ca în rachetă, pentru că este universală. Ar exista doar un mediu cu densitatea minimă necesară.
Numele „Squid” s-ar potrivi bine acestui dispozitiv, pentru că de fapt este un motor cu reacție într-o „versiune nucleară” :)
În ceea ce privește viteza, este un multiplu al vitezei celor mai rapide nave de suprafață. Cele mai rapide nave (și anume nave, nu bărci) au o viteză de până la 100-120 km/h. Prin urmare, cu un coeficient minim de 2, obținem o viteză de 200-250 km/h. Sub apă. Și nu foarte zgomotos. Și cu o rază de acțiune de multe mii de kilometri... Un coșmar al dușmanilor noștri.
Raza relativ restrânsă în comparație cu o rachetă este un fenomen temporar și se explică prin faptul că apa de mare la temperatură ridicată este un mediu foarte agresiv și materialele camerei de ardere, relativ vorbind, au o resursă limitată. În timp, gama acestor dispozitive poate fi mărită de multe ori doar prin crearea unor materiale noi, mai stabile.
Centrală nucleară
Câteva cuvinte despre centrala nucleară în sine.
1. Fraza lui Putin este uimitoare:
Cu un volum de o sută de ori mai mic decât cel al submarinelor nucleare moderne, are mai multă putere și de 200 de ori mai puțin timp pentru a intra în modul luptă, adică la putere maximă.
Din nou câteva întrebări.
Cum au reușit acest lucru? Ce soluții și tehnologii de proiectare sunt utilizate?
Gândurile sunt așa.
1. O creștere radicală, cu două ordine de mărime, a puterii de ieșire pe unitatea de masă este posibilă numai dacă modul de funcționare al unui reactor nuclear se apropie de exploziv. În același timp, reactorul este controlat în mod fiabil.
2. Deoarece modul de funcționare aproape exploziv este asigurat în mod fiabil, acesta este cel mai probabil un reactor cu neutroni rapid. În opinia mea, numai pe ele este posibil să se utilizeze în siguranță un astfel de mod critic de operare. Apropo, pentru ei combustibil pe Pământ - de secole.
3. Dacă în timp aflăm că acesta este un reactor cu neutroni lent, cu atât mai mult îmi dau jos pălăria în fața oamenilor de știință nucleari, pentru că fără o declarație oficială este absolut imposibil să credem în el.
În orice caz, curajul și ingeniozitatea oamenilor de știință nucleari sunt uimitoare și demne de cele mai tari cuvinte de admirație! Este deosebit de plăcut că băieții noștri știu să lucreze în tăcere. Și apoi cum dau știrile în cap - chiar stau, chiar cad! :)
Cum functioneaza
O schemă aproximativă, semantică, a funcționării unui motor de rachetă bazat pe o centrală nucleară arată astfel.
1. Supapa de admisie se deschide, relativ vorbind. Fluxul de aer care se apropie intră prin acesta în camera de încălzire, care este încălzită constant prin funcționarea reactorului.
2. Supapa de admisie se închide.
3. Aerul din cameră este încălzit.
4. Supapa de evacuare se deschide și aerul iese din duza rachetei cu viteză mare.
5. Supapa de evacuare se închide.
Ciclul se repetă la o frecvență înaltă. De aici și efectul funcționării continue.
P.S. Mecanismul descris mai sus, repet, este semantic. Este oferit la cererea cititorilor pentru o mai bună înțelegere a modului în care poate funcționa chiar și acest motor. În realitate, este posibil ca un motor ramjet să fie implementat. Principalul lucru în acest articol nu este de a determina tipul de motor, ci de a identifica substanța (aerul de intrare), care este folosit ca singurul fluid de lucru care dă forță rachetei.
Siguranță
Utilizarea descoperirii oamenilor de știință ruși în sectorul civil este strâns legată de siguranța unei centrale nucleare. Nu în sensul posibilei sale explozii - cred că această problemă a fost rezolvată - ci în sensul siguranței evacuarii sale.
Protecția unui motor nuclear de dimensiuni mici este în mod clar mai mică decât cea a unuia mare, așa că neutronii vor pătrunde cu siguranță în „camera de ardere”, sau mai degrabă, în camera de încălzire a aerului, făcând astfel, cu o oarecare probabilitate, tot ceea ce poate deveni radioactiv. in aer.
Azotul și oxigenul au izotopi radioactivi cu un timp de înjumătățire scurt și nu sunt periculoși. Carbonul radioactiv este un lucru de lungă durată. Dar există și vești bune.
Carbonul radioactiv se formează în atmosfera superioară sub influența razelor cosmice și, prin urmare, este imposibil să dăm vina pe toate motoarele nucleare. Dar cel mai important, concentrația de dioxid de carbon în aerul uscat este de doar 0,02÷0,04%.
Având în vedere că procentul de carbon care devine radioactiv este cu câteva ordine de mărime mai mic, putem presupune provizoriu că evacuarea de la motoarele nucleare nu este mai periculoasă decât evacuarea unei centrale termice pe cărbune.
Vor apărea informații mai precise când vine vorba de utilizarea civilă a acestor motoare.
perspective
Sincer să fiu, perspectivele sunt uluitoare. Și nu vorbesc despre tehnologii militare, totul este clar aici, ci despre utilizarea noilor tehnologii în sectorul civil.
Unde pot fi folosite centralele nucleare? În timp ce dezvăluită, pur teoretic, în viitor 20-30-50 de ani.
1. Flota, inclusiv civila, transport. Multe vor trebui transferate pe hidrofoiluri. Dar viteza poate fi dublată/triplată cu ușurință, iar costul de funcționare va scădea doar de-a lungul anilor.
2. Aviație, în primul rând transport. Deși, dacă siguranța în ceea ce privește riscul de expunere este minimă, este posibilă utilizarea acestuia pentru transportul civil.
3. Aviație cu decolare și aterizare verticală. Cu utilizarea rezervoarelor de aer comprimat umplute în timpul zborului. În caz contrar, la viteze mici, tracțiunea necesară nu poate fi asigurată.
4. Locomotive ale trenurilor electrice de mare viteză. Cu utilizarea unui generator electric intermediar.
5. Camioane electrice. De asemenea, desigur, folosind un generator electric intermediar. Asta cred că va fi pe termen lung, când centralele vor putea fi reduse de câteva ori mai mult. Dar nu aș exclude această posibilitate.
Nu mai vorbim de utilizarea la sol/mobil a centralelor nucleare. O problemă este că funcționarea unor astfel de reactoare nucleare de dimensiuni mici necesită nu uraniu / plutoniu, ci elemente radioactive mult mai scumpe, a căror producție în reactoare nucleare este încă foarte, foarte costisitoare și necesită timp. Dar chiar și această problemă poate fi rezolvată în timp.
Prieteni, s-a marcat o nouă eră în domeniul energiei și transporturilor. După toate aparențele, Rusia va deveni lider în aceste domenii în următoarele decenii.
Vă rog să acceptați felicitările mele.
Nu va fi plictisitor!
Problema echipării navelor spațiale cu sisteme de alimentare fiabile a devenit evidentă aproape imediat după lansarea primilor sateliți artificiali de pământ. Bateriile de stocare chimice, folosite în acei ani, nu puteau satisface cererea în creștere rapidă de aprovizionare cu energie pentru a rezolva sarcini serioase consumatoare de energie în spațiu.
Unul dintre ele prevedea utilizarea panourilor solare pentru alimentarea echipamentelor de bord ale sistemelor de sarcină utilă și de service ale navei spațiale (SC). Această opțiune a fost destul de simplu de implementat din punct de vedere tehnic, a fost relativ ieftină și fiabilă în funcționare. Cu toate acestea, în acei ani, elementele bateriilor solare s-au degradat destul de repede în timpul funcționării, plus tot ceea ce nu puteau furniza energie satelitului atunci când acesta se afla în partea umbră a orbitei - în acest caz, energia provenea de la baterii cu o valoare semnificativă. masă și o durată de viață scurtă. Cu toate acestea, acum, datorită apariției noilor materiale și tehnologii pentru producerea bateriilor solare, această metodă de furnizare a navelor spațiale cu energie este cea principală în astronautica mondială.
Nave spațiale cu surse de energie radioizotopi
O altă opțiune a implicat utilizarea surselor de energie nucleară. Dar utilizarea lor pe nave spațiale este asociată cu soluționarea unui complex mare de probleme de asigurare a siguranței radiațiilor - atât biosfera Pământului la locul de lansare a satelitului, cât și sarcina utilă a navei spațiale în spațiul cosmic. Prima experiență în rezolvarea acestor probleme în țara noastră a fost obținută prin lansarea în spațiu a navelor spațiale cu surse de energie radioizotopice. În 1965, două nave spațiale de comunicații experimentale de tip Strela-1 au fost lansate cu generatoare termoelectrice cu radioizotopi (RTG) Orion-1 care funcționează pe poloniu-210. Greutatea generatoarelor a fost de 14,8 kg, puterea electrică a fost de 20 W, iar durata de viață a fost de 4 luni. În anii următori, s-au efectuat lucrări menite să crească puterea și resursele RITEG pentru roverele lunare și stațiile interplanetare automate. În același timp, proiectele RTG dezvoltate diferă unele de altele în izotopii utilizați, materiale termoelectrice, forme structurale etc. Toate acestea au complicat foarte mult și au crescut costul creării unor astfel de centrale electrice.
Consumul relativ scăzut de energie, costul ridicat al RTG-urilor, dificultățile în rezolvarea problemelor de utilizare a acestora în spațiu, progresul în dezvoltarea centralelor electrice bazate pe un reactor nuclear au determinat încetarea lucrărilor la noi RTG-uri pentru spațiu.
Orez. 1. Modelul centralei nucleare „Plop”
Reactoare-convertoare termoelectrice
Utilizarea convertoarelor de energie termoelectrică și termoionică în combinație cu reactoare nucleare a făcut posibilă crearea unui tip fundamental de instalații în care o sursă de energie termică (un reactor nuclear) și un convertor de energie termică în energie electrică sunt combinate într-un singur unitate - un reactor-convertor.
Primul reactor-convertor termoelectric sovietic „Romashka” a fost lansat pentru prima dată la Institutul de Energie Atomică („Institutul Kurchatov”) pe 14 august 1964. Reactorul cu neutroni rapidi avea o putere termică de 40 kW și folosea carbură de uraniu drept combustibil. Convertorul termoelectric bazat pe elemente semiconductoare siliciu-germaniu producea o putere de până la 800 W. Fondatorul cosmonauticii practice, academicianul S.P. Korolev intenționa să folosească Romashka pe nave spațiale în combinație cu motoare cu plasmă pulsată, dar moartea sa în 1966 a împiedicat aceste planuri să devină realitate. Testele Romashka s-au încheiat la mijlocul anului 1966, dar reactorul nu a fost niciodată folosit în spațiu.
Nava spațială americană cu centrale nucleare
Prima centrală nucleară (NPP) folosită pe o navă spațială în practica mondială a fost centrala nucleară americană SNAP-10A, situată pe nava spațială Snapshot, care a fost lansată pe orbită pe 3 aprilie 1965. Trebuia să efectueze teste de zbor ale reactorului în 90 de zile. Reactorul cu neutroni termici a folosit uraniu-235 ca combustibil, hidrura de zirconiu ca moderator și o topitură de sodiu-potasiu ca lichid de răcire. Puterea termică a reactorului a fost de aproximativ 40 kW. Puterea electrică furnizată de convertorul termoelectric a variat între 500 și 650 W. Reactorul a funcționat cu succes timp de 43 de zile - până la 16 mai 1965.
Cu toate acestea, Statele Unite și-au încheiat curând programul NPP spațial. Așadar, pe 18 mai 1968, a fost lansat ultimul satelit american, până în prezent, cu reactor nuclear. Din păcate, la locul de lansare s-a prăbușit vehiculul de lansare Tor-Agena-D, care trebuia să lanseze pe orbită satelitul meteorologic Nimbus-V cu centrala nucleară SNAP-19B2. Datorită rezistenței designului dispozitivului, acesta nu s-a prăbușit. Mai târziu a fost găsit și luat la bordul unei nave marinei americane. Din fericire, nu a existat nicio contaminare radioactivă a oceanelor lumii. De atunci, Statele Unite au lansat o serie de nave spațiale cu generatoare de radioizotopi, inclusiv stațiile automate interplanetare Pioneer și Voyager, precum și nava spațială cu echipaj Apollo. Ultima navă spațială americană cu un generator de radioizotopi a fost sonda interplanetară New Horizons, lansată pe Saturn în ianuarie 2006.
Nave spațiale sovietice cu centrale nucleare
Primul satelit sovietic cu o centrală nucleară a fost lansat pe 3 octombrie 1970. Era un prototip al navei spațiale de recunoaștere radar US-A (Kosmos-367), dezvoltat și fabricat de Biroul Central de Proiectare de Inginerie Mecanică (Reutov, General Designer V.N. Chelomei). Trebuie remarcat faptul că, la începutul anilor 1970, Biroul Central de Proiectare de Inginerie Mecanică a fost încărcat cu sarcini guvernamentale pentru a crea noi rachete de croazieră antinavă, stația orbitală spațială Almaz și altele. lucrări importante. Prin urmare, din mai 1969, întreaga gamă de lucrări la nava spațială US-A, inclusiv eliberarea de documentație de proiectare și operațională, dezvoltarea producție de serie, efectuarea de teste de proiectare la sol și de zbor a complexelor spațiale, punerea lor în funcțiune, a fost realizată de Biroul de Proiectare Leningrad și de uzina Arsenal numită după M.V. Frunze.
Nava spațială US-A a fost echipată cu un radar cu scanare laterală unidirecțională și a fost proiectată pentru a detecta navele de suprafață inamice și formațiunile de portavion. CNE BES-5 „Buk” cu o putere de 3 kW cu conversie termoelectrică a energiei termice a fost folosită ca centrală electrică pentru navă spațială (dezvoltatorul NPP este NPO Krasnaya Zvezda). Pentru a asigura siguranța la radiații după sfârșitul vieții active, nava spațială a fost prevăzută cu un sistem special de propulsie cu combustibil solid, care asigură îndepărtarea părții energetice a navei spațiale pe o orbită cu o viață lungă - cel puțin 10 timpi de înjumătățire. dintre cei mai „tenaci” izotopi ai NPP.
Orez. 2. KA SUA-AM
În timpul producției în serie a sateliților de tip US-A, a fost posibilă creșterea perioadei de existență activă a produselor de la 45 la 120 de zile, în timp ce sarcinile de protecție a echipamentelor de bord ale navei spațiale de efectele radiațiilor centralelor nucleare. au fost rezolvate.
În aceiași ani, echipa Arsenal Design Bureau a desfășurat lucrări la modernizarea navei spațiale US-A, având ca scop o îmbunătățire radicală a caracteristicilor de performanță și o creștere a perioadei de existență activă. Rezultatul a fost crearea în a doua jumătate a anilor 1980. navă spațială cu acoperire radar bidirecțională - „US-AM”. Perioada de existență activă a navei spațiale US-AM a fost de aproximativ 300 de zile, utilizarea unui localizator de vizualizare bidirecțională a făcut posibilă extinderea semnificativă a capacităților navei spațiale în ceea ce privește utilizarea prevăzută.
CNE cu convertoare termoionice
Totodată, în Uniunea Sovietică, în paralel cu lucrările de realizare a centralelor nucleare cu generatoare termoelectrice, au fost proiectate centrale nucleare cu convertoare termoionice. Conversia termoionică în comparație cu cea termoelectrică face posibilă creșterea eficienței, creșterea duratei de viață și îmbunătățirea caracteristicilor de greutate și dimensiune ale centralei electrice și ale navei spațiale în ansamblu. În 1970–1973 primele trei prototipuri ale centralei nucleare termoionice au fost create și au trecut testele de putere la sol. Aceste teste au confirmat direct posibilitatea de a obține constant parametrii de ieșire satisfăcători ai reactorului-convertor. Lucrările au fost efectuate pe centrale nucleare de două tipuri: TEU-5 Topol (Topaz-1) și Yenisei (Topaz-2). Testele de zbor a două mostre ale centralei nucleare Topol au fost efectuate în 1987–1988. pe nava spațială Plasma-A dezvoltată de Arsenal Design Bureau (Cosmos-1818 și Cosmos-1867). Centrala nucleară de pe nava Cosmos-1818 a funcționat 142 de zile, iar centrala nucleară de pe Cosmos-1867 a funcționat 342 de zile. În ambele cazuri, finalizarea exploatării centralei nucleare a fost asociată cu epuizarea planificată a rezervelor de cesiu utilizate în exploatarea reactorului convertor termoionic.
Orez. 3
O caracteristică distinctivă a instalației Topol a fost conectarea reactorului cu un convertor termoionic (termoionic) de energie termică în energie electrică. Un astfel de convertor este similar cu un tub de vid: un catod de molibden acoperit cu wolfram, încălzit la o temperatură ridicată, emite electroni care depășesc un spațiu umplut cu ioni de cesiu de joasă presiune și intră în anod. Circuitul electric este închis prin sarcină.
Reactorul (combustibil - dioxid de uraniu cu îmbogățire de 90%, lichid de răcire - amestec potasiu-sodiu) avea o putere termică de 150 kW, iar cantitatea de uraniu-235 din reactor a fost redusă la 11,5 kg față de 30 kg în BES-5 „Buk”. Puterea electrică de ieșire a convertorului a variat între 5 și 6,6 kW.
La rândul său, reactorul-convertor „Yenisei” a fost dezvoltat de Biroul Central de Proiectare de Inginerie Mecanică din Leningrad la ordinul Mecanicii Aplicate a NPO (Zheleznogorsk) pentru satelitul geostaționar de transmisie directă „Estafeta”. Puterea termică a Yenisei a fost de aproximativ 115–135 kW, puterea electrică a fost de 4,5–5,5 kW. Durata de viață estimată a fost de cel puțin 3 ani.
Cooperare internațională privind centralele nucleare spațiale
Potrivit mai multor rapoarte de presă, în 1992 Statele Unite au cumpărat două centrale nucleare Yenisei din Rusia pentru 13 milioane de dolari. Unul dintre reactoarele livrate în SUA ar fi trebuit să fie folosit în 1995 în „Experimentul spațial cu un sistem de propulsie nuclear-electric”, după teste amănunțite la sol. Cu toate acestea, în 1996, acest proiect destul de costisitor a fost închis.
De asemenea, alte modele de reactoare spațiale din anii 1990 nu au reușit să ajungă la testele de zbor. Deci, în 1993, două proiecte americane pentru Inițiativa de Apărare Strategică au fost închise: centrala nucleară SP-100 cu o putere electrică maximă de 40 până la 300 kW și o durată de viață de 3 până la 7 ani și o instalație deosebit de puternică pentru 5 ani. MW de putere electrică. În Rusia, a fost realizată dezvoltarea unei instalații puternice cu două moduri „Topaz-100/40” („Topaz-3”) pentru o navă spațială geostaționară. În modul de 100 kW, instalația trebuia să asigure transferul navei spațiale folosind motoare rachete electrice de pe orbita inițială de siguranță împotriva radiațiilor (800 km) pe cea geostaționară, iar în modul de 40 kW, să alimenteze echipamentele țintă pt. 7 ani.
Atitudinea precaută a comunității mondiale față de energia nucleară în general după dezastrul de la Cernobîl a jucat un rol semnificativ în încetarea funcționării navelor spațiale cu centrale nucleare. Până la sfârșitul anilor 1980, profanul, cel puțin în Occident, era deja conștient de accidentele navelor spațiale cu centrale nucleare - atât sovietice, cât și americane.
Accidente de radiații în centralele nucleare spațiale
Cele mai grave accidente (cu contaminare prin radiații) cu sateliți dotați cu centrale nucleare s-au produs, de fapt, de trei ori. Prima s-a întâmplat pe 21 aprilie 1964, când lansarea satelitului de navigație american Tranzit-5V cu centrala nucleară SNAP-9A la bord s-a încheiat într-un accident, iar cele 950 de grame de plutoniu-238 conținute în acesta s-au disipat în pământul. atmosferă, determinând o creștere semnificativă a fondului radioactiv natural. Al doilea s-a întâmplat pe 24 ianuarie 1978 deja cu nava spațială de recunoaștere radar sovietică "US-A" ("Cosmos-954"). Ca urmare a dezorbitării necontrolate a satelitului în timp ce trecea prin straturile dense ale atmosferei terestre, nava spațială a fost distrusă, iar fragmentele sale au căzut în regiunile de nord-vest ale Canadei. A existat o ușoară contaminare radioactivă a suprafeței, guvernul URSS a plătit despăgubiri Canadei, dar prejudiciul în acest caz a fost mai politic - URSS a fost acuzată de militarizarea spațiului, iar nava spațială US-A a trebuit să fie modernizată cu un sistem de siguranță împotriva radiațiilor, iar lansările unor astfel de dispozitive au fost reluate abia în 1980. În februarie 1983, nava spațială US-A (Kosmos-1402) s-a prăbușit din nou în regiunile deșertice din Atlanticul de Sud. Cu toate acestea, de data aceasta, îmbunătățirile de proiectare după accidentul anterior au făcut posibilă separarea miezului de vasul sub presiune al reactorului rezistent la căldură și prevenirea căderii compacte a resturilor. Cu toate acestea, a fost înregistrată o ușoară creștere a radiațiilor naturale de fond.
Ultimul incident cu satelitul US-A (Kosmos-1900) a avut loc în 1988, când, după cum părea, o repetare a scandalului canadian nu a putut fi evitată, dar cu câteva zile înainte ca nava spațială să intre în straturile dense ale atmosferei, sistemul de protecție în caz de urgență a funcționat și miezul reactorului a fost separat cu succes și transferat pe o orbită de eliminare.
Cu o lună înainte, nava spațială modernizată US-AM (Kosmos-1932) a fost lansată. Și deși de data aceasta zborul a decurs bine, s-a decis să se abandoneze funcționarea dispozitivelor cu centrale nucleare „până la vremuri mai bune”. Mai mult, la acea vreme, URSS era supusă unor presiuni serioase din partea Statelor Unite și organizatii internationale care a cerut Uniunii Sovietice „să nu mai polueze spațiul”.
Orez. 4. JIMO (revista „Cosmonautics News”)
Siguranța mediului a centralelor nucleare spațiale
În țara noastră, încă de la începutul lucrărilor la nave spațiale cu centrale nucleare, s-a acordat o mare importanță asigurării securității mediului în toate etapele de exploatare a unor astfel de nave spațiale. Luând în considerare specificul funcționării reactorului, acumularea de radioactivitate în acesta și scăderea sa ulterioară, au fost adoptate următoarele principii de siguranță:
Păstrarea reactorului centralei nucleare într-o stare subcritică (adică fără reacție de fisiune) până când nava spațială intră pe orbită, inclusiv în toate situațiile de urgență;
Pornirea reactorului centralei nucleare numai pe orbita de lucru a navei spațiale;
Oprirea obligatorie a reactorului după ce satelitul a finalizat programul specificat, precum și în caz de urgență;
Izolarea centralei nucleare de populația Pământului în timpul necesar pentru a reduce radioactivitatea reactorului de oprire la un nivel sigur;
Dacă este imposibil de izolat - dispersarea (zdrobirea) centralelor nucleare la niveluri care să asigure siguranța populației din teritoriul în care cad fragmente din instalație.
Aceste principii au fost aprobate în continuare de Comitetul ONU pentru spațiul cosmic și consacrate în actualul document „Principii legate de utilizarea surselor de energie nucleară în spațiul cosmic”, adoptat de Adunarea Generală a ONU în 1992.
Perspective pentru dezvoltarea centralelor nucleare spațiale
După cum arată istoria, utilizarea energiei nucleare în spațiu rămâne periculoasă și costisitoare, dar jocul merită lumânarea. În prezent, Rusia dezvoltă și creează centrale nucleare spațiale de următoarea generație. Unitățile Buk și Topol create anterior aveau un nivel de putere de 3-10 kW și o durată de viață de la 3 luni la un an. Există o bază practică pentru realizarea de instalații cu o capacitate de până la 100 kW și cu o durată de viață de 5 până la 10 ani.
Utilizarea centralelor nucleare în spațiu în conformitate cu ideologia acceptată prevede utilizarea lor numai în acele zone în care nu este posibilă rezolvarea problemei folosind alte surse de energie. Principala sursă de energie în orbitele apropiate de Pământ sunt celulele solare, puterea și eficiența cărora au crescut recent semnificativ. Dacă în urmă cu câțiva ani, dezvoltatorii centralelor nucleare se concentrau pe un nivel de putere de 20 kW, astăzi acest nivel este planificat să fie asigurat de surse de energie solară. În același timp, pentru zborurile în spațiu adânc, utilizarea centralelor nucleare nu are practic nicio alternativă. Pentru proiecte la scară atât de mare, cum ar fi o expediție pe Marte, avantajul utilizării energie nucleara este dincolo de orice îndoială. Mai mult, o centrală nucleară poate servi nu numai ca sursă de energie pentru susținerea vieții echipajului și a echipamentelor de putere, ci și ca mijloc de furnizare a propulsiei, inclusiv cu ajutorul unui motor de rachetă nucleară. În conformitate cu idei moderne acesta poate fi un modul de transport și energie care asigură lansarea aparatului pe orbită sau posibilitatea schimbării orbitei. O astfel de centrală dual-mode cu un nivel de putere de aproximativ 100 kW va asigura lansarea navei spațiale pe o orbită de lucru și deja acolo va furniza putere la un nivel de putere mai scăzut.
Programe americane privind tehnologiile atomice pentru spațiu
În Statele Unite, după o lungă pauză, au decis să revină la utilizarea centralelor nucleare spațiale. În august 2006, un foarte Document Important- Politica Spațială Națională a SUA. Vorbește fără echivoc despre necesitatea realizării priorității statului în domeniul tehnologiilor spațiale, inclusiv a celor nucleare. Studiile preliminare sunt deja în curs de desfășurare în Statele Unite pentru a crea prima stație interplanetară din lume folosind un reactor nuclear ca sursă de energie pentru un sistem de propulsie electric la bord și echipamente științifice cu nivel inalt Consumul de energie. Stația este concepută pentru a explora trei dintre cele patru luni galileene ale lui Jupiter - Europa, Ganymede și Callisto - și, prin urmare, este numită JIMO (Jupiter Icy Moon Orbiter, Orbiter pentru lunile de gheață ale lui Jupiter). Trebuie să stabilească definitiv dacă sub scoarța înghețată a acestor luni mari există oceane care ar putea adăposti viață.
Proiectul JIMO este de a demonstra siguranța reactoarelor nucleare și fiabilitatea funcționării reactoarelor nucleare în spațiu. Centrala nucleară a acestui aparat ar trebui să producă de 100 de ori mai multă energie electrică decât centralele utilizate anterior pentru zborurile interplanetare. Toate acestea vor deschide noi oportunități pentru cercetare, inclusiv un plan de zbor mai flexibil, care este mai puțin dependent de poziția relativă a planetelor, ceea ce înseamnă mai mult timp pentru munca țintită într-o singură misiune.
Conceptul de dezvoltare a energiei nucleare spațiale în Rusia
În 1998 Guvernul Federația Rusă a adoptat o rezoluție „Cu privire la conceptul de dezvoltare a energiei nucleare spațiale în Rusia”. Acest concept are ca scop menținerea poziției de lider a Rusiei în domeniul tehnologiilor nucleare spațiale, personalului înalt calificat, bazele experimentale și de producție și tehnologice unice, infrastructura centrelor de cercetare și întreprinderilor care desfășoară activități în acest domeniu.
Astfel, se observă acum o adevărată renaștere a energiei nucleare spațiale - pentru a rezolva sarcini ambițioase, consumatoare de energie, pe orbita apropiată a Pământului și în spațiul profund, este necesară o energie colosală, pe care doar centralele nucleare sunt capabile să o furnizeze în prezent. Cu o finanțare adecvată și cu atenția comunității științifice mondiale pentru această tehnologie, omenirea va putea în viitorul apropiat să se apropie de explorarea industrială a spațiului, zborul cu echipaj cu echipaj către Marte și studiul planetelor îndepărtate.
P.A. Karasev,
Federal State Unitary Enterprise Arsenal Design Bureau numit după M.V. Frunze,
St.Petersburg
http://proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=995
Pentru o militară, acest lucru este minunat, dar pentru o civilă, acest lucru deschide perspective și mai incredibile. Vot!
Moscova, 4 martie - site-ul IA. Armata din Rusia a finalizat testele unei centrale nucleare de dimensiuni mici (SNPP) pentru rachete de croazieră și vehicule subacvatice autonome.
Nu este prima dată când autoritățile Federației Ruse au permis astfel de scurgeri, care ulterior sunt confirmate de fapt.
Puteți crede și semnalul actual, pentru că alegerile prezidențiale vin în curând, iar testele reușite ale centralei nucleare sunt o excelentă sursă de informații.
Aceasta nu este doar o știre - este fantastică, mai ales pentru rachetele de croazieră.
Acest lucru este atât de incredibil încât Occidentul a fost până acum sceptic cu privire la cuvintele lui V. Putin.
Confirmarea încheierii unor astfel de încercări ar trebui probabil să convingă pe toți necredincioșii.
În înțelegerea locuitorilor, o centrală nucleară este ceva ca o centrală nucleară (CNP).
Instalațiile nucleare la scară mică au fost discutate încă din anii 1950. Despre o instalație nucleară americană de dimensiuni mici este scris în mod fascinant în romanul lui A. McLean Întâlnirea de aur.
Dar pentru a anunța pur și simplu o rachetă de croazieră cu o centrală nucleară pentru întreaga lume într-un mesaj către Adunarea Federală a Federației Ruse?
Uimit, sincer.
La 1 martie 2018, președintele Federației Ruse V. Putin, cu o întârziere de aproape 1 sfert, a citit un mesaj către Adunarea Federală a Rusiei, folosind cele mai moderne mijloace de promovare a informației în mintea ascultătorilor.
Carismei obișnuite a lui V. Putin, tehnologii politici au adăugat infografice, după care a devenit clar că toate cuvintele candidatului la președinție vor atinge ținta.
V. Putin a dedicat de multe ori mai mult timp comisarului militar decât unui civil.
Dacă în domeniile civile de dezvoltare a societății și economiei, în principal, Mesajul a avut intenții excelente, atunci industria militară și-a dovedit prioritatea.
Ritmul dezvoltării industriale în Rusia țaristă a fost întotdeauna înaintea mediei mondiale.
După recordul anului 1914, spaima elitei mondiale a fost atât de gravă, încât în 1917 a avut loc Marea Revoluție Socialistă din Octombrie, care ne-a dat țara înapoi mulți ani.
URSS și-a revenit ulterior, dar de atunci industria militară a fost întotdeauna liderul întregii economii, care, sub controlul autorităților, s-a dezvoltat rapid.
Nimic nu s-a schimbat nici acum.
Economia țării se dezvoltă extrem de inegal.
Sancțiunile occidentale sunt un pumn umilitor în nasul autorităților ruse.
În 1914 era imposibil de imaginat că cineva ar putea impune astfel de sancțiuni împotriva Rusiei.
Acum, în sectorul petrolului și gazelor, sancțiunile doare companiile rusești, deoarece în Federația Rusă nu există tehnologii și echipamente inovatoare pentru muncă:
în Arctica;
Pe raft la o adâncime a mării mai mare de 150 m;
Pentru extracția rezervelor greu de recuperat (), inclusiv hidrocarburi de șist.
site-ul vorbește despre petrol și gaze, pentru că acesta este profilul nostru, dar situația este aceeași în multe alte industrii.
Dar nu în industria militară.
Și V. Putin a dovedit cu eleganță acest lucru exemple concrete, uimind orășenii și nu numai cu o abundență de inovații militare care nu au analogi în lume: sistemul de rachete Sarmat, drone subacvatice, o rachetă de croazieră cu o centrală nucleară, sistemul de rachete de aviație Kinzhal, arme laser și hipersonice.
Toate noutățile sunt impresionante, dar este necesar să spunem separat despre centrala nucleară de dimensiuni mici (SNPP).
Testele de succes ale centralelor nucleare deschid perspective incredibile pentru industriile civile, în primul rând energie și transport.
Aceasta este cea mai perfectă fantezie, ca în romanele lui J. Verne.
Cum poate fi aplicat SNPP și unde:
Transport feroviar - vehicule de mare viteză de funcționare normală, cu adevărat de mare viteză cu o viteză mai mare de 500 km/h;
Transport maritim civil și marina - vitezele vor depăși 60 de noduri, precum planoarele cu hidroglisoare, dar va trebui să vă gândiți și la aripi;
Transport auto, la 1-a viraj, camioane, probabil;
Aviație - decolare și aterizare verticală chiar și pentru avioanele de marfă.
Toate acestea se datorează dimensiunii mici a centralei și eficienței combustibilului, care reduce frecvența realimentării.
Oamenii de rând știu acest lucru pentru că este implementat pe spărgătoare de gheață nucleareși crucișătoare submarine.
În ceea ce privește centrala nucleară în sine, acesta este un mare secret.
Vorbim despre o instalație nucleară, nu motor nuclear Prin urmare, se poate presupune că există un fel de motor care transformă energia nucleară în energie de mișcare.
Se poate doar ghici despre tehnologia muncii sale, deși dacă nelimitarea anunțată este luată la propriu, se pot face mai multe presupuneri:
Vorbim despre o rachetă de croazieră, așa că tehnologia de lucru probabil utilizează în mod activ aer, a cărui cantitate este nelimitată;
Când se folosește o dronă subacvatică cu rază de acțiune nelimitată, este evident că tehnologia folosește și o resursă nelimitată - apa, deși este un mediu agresiv pentru materiale, pentru a forma împingere în tehnologie.
Nu există nicio îndoială că industria militară, sub control direct, va introduce efectiv toate noile, fantastice dezvoltări ale meșteșugarilor ruși, făcând Rusia mai protejată de inamici.
Dar există o mare probabilitate ca Occidentul să depășească Rusia în viața civilă, așa cum sa întâmplat de mai multe ori.
Cum să adaptăm evoluțiile militare în industriile civile?
Aici se află piatra de poticnire.
Corupția din Federația Rusă înăbușă concurența și activitatea de afaceri, motiv pentru care există atât de multe dezvoltări talentate în Rusia și atât de puțină implementare a acestor evoluții.
Care sunt avantajele MEPU?
Prima utilizare pe scară largă a bateriilor atomice a fost în spațiu, deoarece acolo au fost necesare surse de energie care să poată genera căldură și electricitate pentru o perioadă lungă de timp, în condiții de scădere bruscă și foarte puternică a temperaturii, cu semnificative. sarcini variabile, și deoarece în condițiile zborurilor fără pilot, emisia radio de la sursa de energie nu a reprezentat o mare amenințare (există suficientă radiație în spațiu chiar și fără ea). Sursele de energie chimică nu s-au justificat. Așadar, când pe 4 octombrie 1957, primul satelit artificial al Pământului a fost lansat pe orbită în URSS, bateriile sale chimice puteau furniza energie timp de 23 de zile. După aceea, puterea lor s-a epuizat. Celulele solare din siliciu sunt eficiente doar atunci când zboară lângă Soare, pentru zboruri către planete îndepărtate sistem solar nu se potrivesc.
Există două tipuri de metode de conversie a energiei pe nave spațiale: directă și mecanică. Tipurile de convertoare de energie termică la energie electrică sunt împărțite în statice (adică fără părți în mișcare) și dinamice (adică cu părți în mișcare, rotative sau în mișcare). Problema alegerii tipului de conversie a energiei este încă relevantă pentru dezvoltatorii diferitelor convertoare și centrale nucleare spațiale (SNPP) bazate pe acestea.
Astfel, în cadrul cunoscutei inițiative NASA privind centralele nucleare spațiale pentru implementarea programului Prometheus pentru proiectul Jimo (o expediție orbitală către lunile înghețate ale lui Jupiter), un convertor dinamic (o centrală cu turbină cu gaz bazată pe ciclul Brayton) a fost selectat. Resursa KYPP este de 10 ani cu o putere electrică de ieșire de 250 kW(el).
De la începutul anilor 1960, lucrările privind conversia directă a energiei termice în energie electrică pe baza convertoarelor termoelectrice și termoionice au primit o arie destul de largă în URSS, SUA și o serie de alte țări. Astfel de metode de conversie a energiei simplifică în mod fundamental schema instalațiilor, exclud etapele intermediare de conversie a energiei și fac posibilă crearea de centrale electrice compacte și ușoare.
URSS a folosit baterii atomice în sateliții de tip Kosmos. În septembrie 1965, generatoarele termoelectrice cu radioizotopi (RTG) Orion-1 cu o putere electrică de 20 W au fost lansate ca parte a navelor spațiale Cosmos-84 și Cosmos-90. Greutatea RTG a fost de 14,8 kg, resursa estimată a fost de 4 luni. Fiolele RITEG care conțin poloniu-210 au fost concepute în conformitate cu principiul păstrării garantate a integrității și etanșeității în toate accidentele. Acest principiu a dat roade în accidentele de lansare din 1969, când, în ciuda distrugerii complete a obiectelor, blocul de combustibil care conținea 25.000 de curii de poloniu-210 a rămas etanș.
Vehicul de cercetare „Lunokhod-1”, coborât la suprafața Lunii Uniunea Sovieticăîn noiembrie 1970, a fost prevăzut cu izotopi radioactivi (poloniu-210) pentru controlul temperaturii. Lunokhod-1 a funcționat timp de 322 de zile. Timp de 11 zile lunare, a călătorit 10,5 km, explorând zona Mării Ploilor, a efectuat un studiu topografic detaliat de 80.000 mp. suprafata lunara. În acest timp, au fost efectuate 171 de sesiuni de comunicare, cu ajutorul sistemelor de radioteleviziune Lunokhod-1, peste 200 de mii de imagini ale suprafeței lunare au fost transmise pe Pământ. Generatorul de curent termoelectric cu radioizotop a funcționat și cu succes la aparatul Lunokhod-2.
Sursele de energie echipate cu izotopi cu viață lungă sunt necesare în special pentru sondele spațiale în „călătorii lungi” către planete îndepărtate. Prin urmare, sondele americane „Viking”, care au fost aterizate pe Marte în iulie și septembrie 1976 pentru a căuta viața inteligentă acolo, aveau la bord două generatoare de radioizotopi pentru a furniza energie vehiculului de coborâre. stații spațiale aproape de Pământ, precum Salyut (URSS) și Skylab (SUA), primesc energie de la panouri solare alimentate cu energie solară. Cu toate acestea, sondele pentru Jupiter nu pot fi echipate cu panouri solare. Radiația solară pe care o primește sonda în apropierea îndepărtatului Jupiter este complet insuficientă pentru a furniza energie dispozitivului. În plus, în timpul zborului spațial Pământ - Jupiter, este necesar să se depășească distanțe interplanetare uriașe cu o durată de zbor de 600 până la 700 de zile. Pentru astfel de expediții spațiale, baza succesului este fiabilitatea centralelor electrice. Prin urmare, sondele americane ale planetei Jupiter - Pioneer 10, care s-au lansat în februarie 1972, iar în decembrie 1973 au ajuns la cea mai apropiată apropiere de Jupiter, precum și succesorul său Pioneer 2 - au fost echipate cu patru baterii puternice cu plutoniu-238, plasate la capetele consolelor lungi de 27 m. În 1987, Pioneer 10 a zburat pe lângă planeta cea mai îndepărtată de Pământ - Pluto, iar apoi acest corp spațial produs pe pământ a părăsit sistemul nostru solar.
Tabelul 1 Principalele caracteristici ale SNPP-urilor care au primit experiență reală de utilizare ca parte a navelor spațiale în SUA și URSS / Rusia
1 - reactor; 2 – conductă circuit metal lichid; 3 - protecția împotriva radiațiilor; 4 - rezervor de compensare ZhMK; 5 – calorifer-radiator; 6 - TEG; 7 - structura cadrului de putere.
Se poate spune că utilizarea surselor de căldură cu radioizotopi în locul celor chimice a făcut posibilă creșterea duratei sateliților pe orbită de zeci și chiar de sute de ori. Cu toate acestea, atunci când se folosesc sateliți cu un consum mare de energie, puterea generatoarelor de radioizotopi este insuficientă. Cu un consum de energie mai mare de 500 W, este mai rentabil să folosiți o reacție de fisiune nucleară, de ex. centrale nucleare mici.
1 - bloc al sistemului de alimentare cu abur de cesiu și acționări ale organismelor de reglementare; 2 - TRP; 3 - Conducta ZhMK; 4 - RZ; 5 - rezervor de compensare ZhMK; 6 - CI; 7 - structura cadrului.
CENTRALE NUCLEARE CU GENERATORE TERMOELECTRICE
Cursa spațială, mai ales în sfera militară, a necesitat echipamentele de putere ale sateliților, de zece ori mai mari decât cele care puteau fi furnizate de bateriile solare sau sursele izotopice de energie. Într-adevăr, pe baza unui izotop radioactiv, este dificil să construiești un convertor direct de căldură-electricitate (folosind termoelemente) de mare putere. În acest sens, utilizarea unei reacții nucleare în lanț este mult mai promițătoare. În 2000 existau 55 de reactoare nucleare în spațiul cosmic. Utilizarea energiei nuclearo-termice poate fi împărțită în mașină și non-mașină. Puterea necesară este furnizată de centrale nucleare compacte (CNP), care, datorită dimensiunii limitate a sateliților, trebuie să funcționeze fără generatoare de abur sau turbine generale. Conversia directă a energiei termice nucleare în energie electrică are avantaje decisive față de mașina pentru centralele cu reactoare autonome de putere relativ mică (de la 3 kW la 3-5 MW) și capacitate mare de resurse (de la 3 ani de funcționare continuă până la 10 ani în viitor).
O centrală nucleară (NPP) este proiectată pentru a alimenta echipamentele navelor spațiale folosind principiul conversiei directe a energiei termice a unui reactor nuclear în energie electrică într-un generator termoelectric cu semiconductor. Eliminarea centralelor nucleare după încheierea funcționării se realizează prin transfer pe o orbită în care durata de viață a reactorului este suficientă pentru degradarea produselor de fisiune la un nivel sigur (cel puțin 300 de ani). În cazul oricăror accidente cu o navă spațială, centrala nucleară încorporează un sistem suplimentar de siguranță a radiațiilor extrem de eficient care utilizează dispersia aerodinamică a reactorului la un nivel sigur.
Utilizarea convertoarelor de energie termoelectrică și termoionică în combinație cu reactoare nucleare a făcut posibilă crearea unui tip fundamental nou de instalații în care o sursă de energie termică - un reactor nuclear și un convertor de energie termică în energie electrică au fost combinate într-o singură unitate. - un reactor-convertor.
O centrală nucleară tipică conține: un reactor cu neutroni rapidi cu un reflector lateral de beriliu, inclusiv 6 tije de control cilindrice, un emițător mai rece; 2 circuite de răcire (eutectic sodiu-potasiu), pompă electromagnetică, generator termoelectric și antrenări tije de control; protecția împotriva radiațiilor umbră a hidrură de litiu, care asigură atenuarea radiațiilor ionizante din reactor până la nivelul acceptabil pentru instrumentele și echipamentele navei spațiale; - emițător pentru evacuarea căldurii în spațiu din al doilea circuit de răcire; atașarea cu unități ale sistemului de ejectare a ansamblului elementelor combustibile ale reactorului din vasul sub presiune al reactorului. Putere electrică - 3 kW, putere termică - 100 kW, masa centralei nucleare - 930 kg, sarcină de uraniu 235 - 30 kg.
În anii 1950, în URSS au început lucrările la crearea unei centrale termoelectrice cu reactor BUK, cu un reactor cu neutroni rapidi de dimensiuni mici și un generator termoelectric bazat pe elemente semiconductoare situate în afara reactorului. Peste 30 de instalații BUK au fost operate pe nave spațiale din seria Kosmos de câțiva ani.
În 1964 la Institutul de Energie Nucleară. I.V.Kurchatov a lansat primul reactor pentru conversia directă a căldurii în energie electrică, „Romashka”. Baza este un reactor cu neutroni rapidi la temperatură înaltă, a cărui zonă activă este formată din dicarbură de uraniu și grafit. Miezul reactorului (cilindrul) este înconjurat de un reflector de beriliu. Temperatura din centrul miezului este de 1770°C, pe suprafața exterioară a reactorului - 1000°C. Pe suprafața exterioară a reflectorului există un convertor termoelectric, format dintr-un număr mare de plăci semiconductoare de siliciu-germaniu, laturile interioare care sunt încălzite de căldura generată de reactor, iar cele exterioare sunt răcite. Căldura neutilizată de la traductor este radiată în spațiul înconjurător de un radiator-răcitor cu nervuri. Puterea termică a reactorului este de 40 kW. Puterea electrică eliminată de la convertorul termoelectric este de 500 de wați.
Un reactor-convertor nuclear de temperatură înaltă vă permite să primiți direct electricitate fără participarea oricăror corpuri și mecanisme de lucru în mișcare. În Romashka, ideile reactorului de conversie directă sunt cel mai pe deplin întruchipate: nu se mișcă nimic acolo. Spre deosebire de reactorul american SNAP-10A, nu există lichid de răcire și pompe. Americanii au fost forțați să abandoneze versiunea lor a reactorului din cauza pozițiilor lor fragile în domeniul științei materialelor de înaltă temperatură.
Reactorul-convertor „Romashka” a funcționat cu succes timp de 15.000 de ore (în loc de cele 1.000 de ore așteptate), în timp ce a generat 6.100 kWh de energie electrică. Complexul finalizat de lucrări cu instalația „Romashka” și-a arătat fiabilitatea absolută și
Siguranță.
Eficiența unor astfel de generatoare poate fi mărită prin utilizarea unor elemente termoionice modulare plate în locul unui convertor de energie termoelectrică, situat la marginea miezului și a reflectorului radial.
Pe baza centralei „Romashka”, a fost creată o instalație pilot „Gamma” - un prototip al centralei nucleare autonome transportabile „Elena” cu o putere electrică de până la 500 kW, concepută pentru a furniza energie în zone îndepărtate.
Prima centrală nucleară spațială din țara noastră (KAES) „BES-5” cu un reactor de neutroni rapid omogen și un generator termoelectric (TEG) a fost dezvoltată pentru a alimenta echipamentele unei nave spațiale de recunoaștere radar în faza de lansare și pe tot parcursul timpului. a existenței active a satelitului pe o orbită circulară de aproximativ 260 km înălțime. Generarea puterii de ieșire „BES-5” 2800 W, cu o resursă de 1080 ore. La 3 octombrie 1970, centrala nucleară „BES-5” a fost lansată ca parte a navei spațiale pentru recunoașterea radar („Cosmos-367”). După 9 lansări ale centralei nucleare „BES-5” în 1975, a fost adoptată de Marina Sovietică. În total, până la momentul dezafectării centralei nucleare BES-5 (1989), 31 de instalații fuseseră lansate în spațiu.
În timpul funcționării instalației s-au efectuat lucrări de perfecționare și modernizare a BES, asociate cu o creștere a siguranței radiațiilor, o creștere a puterii electrice la sfârșitul resursei până la 3 kW și o creștere a resursei până la 6 kW. -12 luni. Prima lansare a versiunii modernizate a centralei nucleare a fost efectuată pe 14 martie 1988, ca parte a navei spațiale Kosmos-1932.
Tabel 2 Generatoare termoelectrice de radionuclizi (RTG) și unități de încălzire (BO) pe poloniu-210 și plutoniu-238, sursă de radiații gamma (IR) pe tuliu-170
Un reprezentant tipic al KNPP folosit ca surse de energie pentru sateliți radio puternici (stații radar spațiale și radiodifuzori de televiziune), cu conversie directă a căldurii în energie electrică, este instalația Buk, care, de fapt, era un TEG - un convertor semiconductor Ioffe, numai că în locul unei lămpi cu kerosen a folosit un reactor nuclear. Ca de obicei, o joncțiune semiconductoare a fost plasată la frig, iar cealaltă la căldură: între ele circula un curent electric. Nu este nimic în neregulă cu frigul din spațiu - este peste tot. Pentru căldură, era potrivit un lichid de răcire metalic, care a fost spălat de un reactor nuclear portabil. Era un reactor rapid cu o putere de până la 100 kW. Încărcătura completă de uraniu foarte îmbogățit a fost de aproximativ 30 kg. Căldura din miez a fost transferată de metal lichid - un aliaj eutectic de sodiu și potasiu către bateriile semiconductoare. Puterea electrică a ajuns la 5 kW. Timpul de funcționare al lui Buk este de 1-3 luni. acum în calitate, a continuat până la începutul perestroikei. Din 1970 până în 1988, aproximativ 30 de sateliți radar cu centrale nucleare Buk cu reactoare convertoare cu semiconductori au fost lansați în spațiu. Dacă instalarea a eșuat, satelitul a fost transferat pe o orbită pe termen lung cu o înălțime de 1000 km.
Principalele realizări ale științei și tehnologiei interne în domeniul tehnologiei termoelectrice pentru misiunile spațiale sunt asociate cu cercetarea și dezvoltarea privind crearea centralei nucleare Romashka, centralei nucleare BUK și experiența reală a funcționării acesteia în spațiu în perioada 1970- 1988. în timpul a 32 de lansări.
CENTRALE NUCLEARE CU CONVERTOARE DE TERMOREMISIUNE
În URSS, în paralel cu lucrările de realizare a unei centrale nucleare cu generatoare termoelectrice, s-a lucrat la o centrală nucleară cu convertoare termoionice cu caracteristici tehnice superioare. De fapt, aici se folosește același principiu ca și într-un convertor semiconductor, dar în loc de o joncțiune rece și fierbinte, se utilizează un catod de carbură fierbinte și un anod de oțel rece, iar între ele există vapori de cesiu ușor ionizați. Efectul este o diferență de potențial electric, adică o centrală electrică spațială naturală. Conversia termoionică în comparație cu conversia termoelectrică face posibilă creșterea eficienței, creșterea resurselor și îmbunătățirea caracteristicilor de greutate și dimensiune ale centralei electrice și ale navei spațiale în ansamblu. Principiul conversiei termoionice a energiei termice în energie electrică este că o suprafață metalică încălzită de căldura degajată în reactor emite efectiv ioni adsorbiți de un perete răcit situat cu un mic spațiu.
În anii 1970-71, în URSS a fost creată centrala nucleară termoionică Topaz (Thermionic Experimental Converter in the Active Zone), în care a fost folosit un reactor termic cu o putere de până la 150 kW. Sarcina maximă de uraniu a fost de 31,1 kg de 90% uraniu-235. Greutate de instalare 1250 kg. La baza reactorului au fost elemente de combustibil - „ghirlande”. Erau un lanț de termoelemente: catodul - un "degetar" din wolfram sau molibden, umplut cu oxid de uraniu, anodul - un tub cu pereți subțiri de niobiu, răcit cu sodiu-potasiu lichid. Temperatura catodului a ajuns la 1650oC. Putere electrica 10 kW. „Topazul” a avut o eficiență de conversie termoelectrică de 5-10% față de 2-4% pentru reactoarele anterioare.
Pe lângă uraniu-235, este promițător ca combustibil pentru reactoare destinație spațială dioxidul de plutoniu-238 datorită eliberării sale foarte mari de energie specifică. În acest caz, eficiența relativ scăzută a reactorului termoionic cu conversie directă este compensată de eliberarea de energie activă a plutoniului-238.
Au fost testate două reactoare-convertoare termoionice pe neutroni intermediari (fără moderator) - „Topaz-1” și „Topaz-2” cu o putere electrică de 5, respectiv 10 kW. În uzina Topaz, conversia directă (fără mașină) a energiei se realizează în canalele de generare a energiei încorporate în miezul unui reactor termic de dimensiuni mici. Uzina Topaz-1 este echipată cu un reactor-convertor termic și un lichid de răcire metalic (sodiu-potasiu sau litiu). Principiul conversiei directe a energiei termice în energie electrică constă în încălzirea catodului în vid la o temperatură ridicată menținând anodul relativ rece, în timp ce electronii „se evaporă” (emițătorul) de pe suprafața catodului, care, zburând prin golul interelectrod. , „condensează” pe anod, iar cu un circuit închis un circuit extern poartă un curent electric. Principalul avantaj al unei astfel de instalații în comparație cu generatoarele de mașini electrice este absența pieselor în mișcare. Implementarea conceptului de reactor-convertor rapid răcit cu litiu în viitor va rezolva eventual problema creării unei instalații cu o putere electrică de 500-1000 kW sau mai mult.
Centrala nucleară conține: un reactor convertor termoionic cu un moderator de hidrură de zirconiu și un reflector lateral din beriliu, inclusiv elemente rotative de control; sistem reactor-convertor: actuatoare pentru reglarea alimentării cu cesiu a canalelor generatoare de energie dispuse într-un bloc situat în fața reactorului-convertor; protecție împotriva radiațiilor din umbră de hidrură de litiu, care asigură atenuarea radiațiilor din reactor la niveluri acceptabile pentru instrumentele navelor spațiale; un sistem de îndepărtare a căldurii neutilizate din reactor cu un lichid de răcire (eutectic sodiu-potasiu), inclusiv o pompă electromagnetică alimentată de electricitatea din reactor-convertor, un emițător pentru descărcarea căldurii în spațiul cosmic și alte unități. Putere electrică - 5 kW, putere termică - 150 kW, resursă, inclusiv funcționare până la 1 an la modul 100 kW - 7 ani, încărcare de uraniu 235 - 11,5 kg, greutate - 980 kg.
Tabelul 3 o scurtă descriere a CNE „Topaz 1”
Combustibilul nuclear din Topaz-1 (dioxid de uraniu îmbogățit cu uraniu-235) este închis într-un miez de material refractar care servește drept catod (emițător) pentru electroni. Căldura eliberată ca urmare a fisiunii uraniului în reactor încălzește emițătorul la 1500-1800 de grade Celsius, rezultând emisia de electroni. Ajunși la anod (colector), electronii au suficientă energie pentru a efectua lucru într-o sarcină externă într-un circuit extern închis între electrozii convertorului termoionic (emițător și colector). Intervalul dintre electrozi este de câteva zecimi de milimetru. Vaporii de cesiu introduși în interelectrode gap (IEG) activează semnificativ procesul de generare a energiei electrice în reactor. În proiectarea centralei electrice a fost implementat un sistem consumabil de cesiu, în care vaporii de cesiu au fost pompați prin MEZ pentru a îndepărta impuritățile. Vaporii de cesiu care au trecut prin MEA au fost absorbiți de o capcană pe bază de pirografit, iar impuritățile gazoase au fost îndepărtate în spațiul cosmic. Sistemul de cesiu dispunea de un termostat-generator de vapori de cesiu cu încălzitoare electrice, cu ajutorul căruia se menținea temperatura setată a zonei celei mai reci a termostatului. În generatorul de vapori de cesiu s-au folosit o serie de dispozitive pentru a asigura reținerea fazei lichide într-o anumită poziție și pentru a împiedica intrarea acesteia pe calea vaporilor sub acțiunea unor forțe g mici în zborul în spațiu. În proiectarea aplicată a generatorului de vapori de cesiu, cantitatea maximă de cesiu a fost de 2,5 kg, care, la un debit de vapori dat, determinat de conductivitatea clapetei de accelerație la ieșirea din RP, a limitat fără ambiguitate posibila resursă a nuclearului. centrală electrică. Cerința de a minimiza masa și dimensiunile a trebuit să fie implementată ținând cont de faptul că îndepărtarea căldurii în spațiul cosmic este posibilă numai prin radiație datorită utilizării unui design special al radiatorului-radiator. Implementarea sistemului de îndepărtare a căldurii este semnificativ dificilă, deoarece utilizează un eutectic de sodiu-potasiu agresiv de metal lichid. La acestea se adaugă cerințe ridicate pentru fiabilitatea funcționării autonome și capacitatea de resurse a centralelor nucleare în condiții de suprasarcină în timpul lansării pe orbită, orientare arbitrară și absența forțelor gravitaționale în timpul funcționării pe orbită, necesitatea asigurării siguranței nucleare și radiațiilor în evenimentul unor eventuale accidente ale vehiculelor de lansare în timpul lansării unei nave spațiale de la o centrală nucleară pe orbită, precum și asigurarea siguranței meteorilor în zborul spațial etc. Centrala nucleară „Topaz” este proiectată pentru a alimenta echipamentele navelor spațiale pentru uz militar. Utilizarea reactoarelor nucleare pe sateliți face posibilă asigurarea unei surse de alimentare stabile, indiferent de locația pe orbită.
Securitatea nucleară și a radiațiilor este asigurată de proiectarea unui reactor nuclear. În orice accidente, inclusiv cele ipotetice cu un vehicul de lansare la locul de lansare și în stadiul de lansare pe orbită, reactorul nuclear rămâne subcritic. Datorită introducerii de interblocări, lansarea reactorului este imposibilă la atingerea orbitei. Blocarea este înlăturată prin comandă radio de pe Pământ numai după confirmarea lansării pe orbita calculată prin măsurători directe ale traiectoriei. Înălțimea orbitei a fost aleasă din condiția ca existența navei spațiale după terminarea instalației funcționale, ținând cont de orice situații de urgență cu instalația, să fie suficientă pentru dezintegrarea produselor de fisiune la un nivel sigur. Acest timp depășește 350 de ani. Astfel, siguranța garantată a populației Pământului este asigurată la utilizarea instalațiilor de acest tip.
NPP „Topaz-1” a fost dezvoltat pentru sateliții de recunoaștere radar, „Topaz-2” - pentru nave spațiale de difuzare directă de televiziune din spațiu. Primul model de zbor, satelitul Kosmos-1818 cu instalația Topaz, a intrat pe 2 februarie 1987 pe o orbită circulară staționară, sigură împotriva radiațiilor, cu o înălțime de 800 km și a funcționat fără cusur timp de jumătate de an, până la epuizarea rezervelor de cesiu. Al doilea satelit, Kosmos-1876, a fost lansat un an mai târziu. A lucrat pe orbită aproape de două ori mai mult. Succesul Topaz a stimulat dezvoltarea unui număr de proiecte pentru reactoare cu convertoare termoionice, în special, o centrală nucleară cu o putere electrică de până la 500 kW bazată pe un reactor răcit cu litiu.
Pe baza CNE „BES” și „Topaz” au fost pregătite o serie de proiecte de instalații cu caracteristici îmbunătățite. Au fost pregătite propuneri tehnice pentru centrala nucleară termoelectrică Zarya-1 pentru nava spațială de recunoaștere optoelectronică. Centrala nucleară Zarya-1 diferă de BES prin nivelul de putere electrică (5,8 kW față de 2,9 kW) și resurse crescute (4320 ore față de 1100 ore). În 1978, a fost creată centrala nucleară Zarya-2 cu o putere electrică de 24 kW și o resursă de 10.000 de ore, iar apoi centrala nucleară spațială Zarya-3 cu o putere electrică de 24,4 kW și o resursă de 1,15 ani. Acesta a fost destinat să creeze impulsuri de tracțiune pentru corectarea orbitei sateliților și să furnizeze energie echipamentelor speciale.
Instalația nucleară spațială termoionică „TOPAZ 100/40” este o centrală nucleară cu două moduri (CNP). Este conceput pentru a furniza energie electrică motoarelor electrice de rachete (EP) atunci când lansează sateliți ai sistemului de comunicații prin satelit Space Star pe orbite înalte (până la geostaționare) și pentru a furniza energie electrică echipamentelor de la bord. Reactorul centralei electrice este adus la putere numai atunci când nava spațială atinge o orbită sigură pentru radiații (800 km și mai sus). Proiectarea centralei nucleare corespunde documentului „Principii privind utilizarea surselor nucleare în spațiul cosmic” adoptat la cea de-a 47-a sesiune a Adunării Generale a SG. În poziția de pornire, centrala nucleară se află în compartimentul navei spațiale cu un diametru de 3,9 metri și o lungime de 4,0 metri sub caren. În poziție orbitală, centrala nucleară este depărtată (reactorul este cât mai departe de echipament) și are o lungime de 16,0 metri și un diametru de 4 metri.
Centrala nucleară conţine: un reactor-convertor termoionic cu sisteme de serviciu: acţionare de control, alimentare cu fluid de lucru (cesiu) a canalelor de generare a energiei; ecranare împotriva radiațiilor de umbră de hidrură de litiu, care asigură atenuarea radiației de radiație a reactorului la un nivel acceptabil pentru instrumentele navelor spațiale; un sistem de îndepărtare a căldurii neutilizate dintr-un reactor cu un lichid de răcire metal-metal (aliaj eutectic de sodiu și potasiu), inclusiv o pompă electromagnetică, un emițător de răcire, format din 9 panouri pe conducte de căldură, pentru evacuarea căldurii în spațiul cosmic și alte unități . Putere electrică - 40 kW, putere electrică în modul de putere EJE - 100 kW, resursă, inclusiv funcționare până la 1 an în modul 100 kW - 7 ani, masa centralei nucleare - 4400 kg, sarcină de uraniu 235 - 45 kg la sfârșit din existența lor activă, sunt transferați pe o orbită funerară cu o altitudine de aproximativ 1000 km, unde reactorul uzat ar trebui să dureze de la 300 la 600 de ani. Sateliții de urgență sunt, de asemenea, transferați pe o orbită similară. Acest lucru, însă, nu a fost întotdeauna posibil. De aproape 20 de ani de lansări, au existat patru cazuri în care un satelit a căzut pe Pământ: două în ocean și unul pe uscat.
Superioritatea istorică în accidentele nucleare spațiale aparține Statelor Unite - în 1964, un satelit de navigație american cu un reactor nuclear la bord nu a reușit să intre pe orbită, iar acest reactor s-a prăbușit în atmosferă împreună cu satelitul.
În URSS, primul accident a fost asociat cu un satelit de 4.300 de kilograme din seria US-A lansat pe 18 septembrie 1977 (pseudonim Kosmos-954, parametrii orbitei: perigeu 259 km, apogeu 277 km, înclinare 65 grade). Satelitul a făcut parte din sistemul de satelit „Legend” MKRTS „Legend” pentru recunoașterea spațiului marin și desemnarea țintelor, conceput pentru a detecta navele unui potențial inamic și pentru a furniza date pentru utilizare de către flota noastră de rachete de croazieră. La sfârșitul lunii octombrie 1977, Kosmos-954 a oprit corecțiile regulate ale orbitei, dar nu a fost posibil să-l transfere pe o orbită de înmormântare. Conform rapoartelor ulterioare TASS, la 6 ianuarie 1978, satelitul s-a depresurizat brusc, din cauza căreia sisteme de bord S-a stricat. Coborârea necontrolată a aparatului sub influența atmosferei superioare s-a încheiat la 24 ianuarie 1978 cu dezorbita și căderea deșeurilor radioactive în nordul Canadei în vecinătatea lacului Marelui Sclav. Elementele de uraniu ale satelitului au ars complet în atmosferă. La sol au fost găsite doar rămășițele unui reflector de beriliu și baterii semiconductoare. Cu toate acestea, resturile spațiale radioactive au fost împrăștiate în nord-vestul Canadei pe o suprafață de câteva mii de kilometri pătrați. URSS a fost de acord să plătească Canadei 3 milioane de dolari, ceea ce a reprezentat 50% din costul operațiunii Morning Light pentru curățarea locului de impact Kosmos-954.
Pe 28 decembrie 1982, Cosmos-1402, care funcționa din 30 august, nu a reușit să fie transferat pe orbita funerară și a început un declin necontrolat. Îmbunătățirile structurale după accidentul anterior au făcut posibilă separarea miezului de vasul de presiune al reactorului rezistent la căldură și prevenirea căderii compacte a resturilor. Miezul a intrat în atmosferă pe 7 februarie 1983 și produsele de fisiune radioactive s-au disipat peste Atlanticul de Sud.
În aprilie 1988, comunicarea s-a pierdut cu Cosmos-1900, care a fost lansat pe orbită în decembrie 1987. Timp de cinci luni, satelitul a coborât necontrolat, iar serviciile terestre nu au putut da comanda nici pentru a retrage reactorul pe o orbită înaltă, nici pentru a separați nucleul pentru mai multă dezorbită sigură. Din fericire, cu cinci zile înainte de intrarea așteptată în atmosferă, pe 30 septembrie 1988, a funcționat sistemul automat de retragere al reactorului, care s-a pornit din cauza epuizării alimentării cu combustibil în sistemul de control al atitudinii satelitului.
Continuarea surselor de energie de tip Topaz a fost centrala nucleară termoionică Yenisei-Topaz. Canal de generare a energiei - un singur element, putere electrică - 5 kW, durată de viață - până la 3 ani.
Deși incidentul în sine nu a provocat pagube materiale, suprapunerea lui cu dezastrele anterioare Challenger și Cernobîl a dus la proteste împotriva utilizării centralelor nucleare în spațiu. Această împrejurare a devenit un factor suplimentar care a influențat încetarea zborurilor sateliților cu localizatoare spațiale în 1988. Cu toate acestea, principalul motiv pentru abandonarea localizatoarelor spațiale cu energie nucleară nu au fost apelurile comunității mondiale și, cu atât mai mult, nu interferențe cauzate de reactoare pentru astronomia gamma, dar caracteristici operaționale scăzute.
PERSPECTIVE DE DEZVOLTARE A INSTALATIILOR DE ENERGIE NUCLARA
Tab. 4 Principalele caracteristici ale SNPP „BUK” și „BUK-TEM”
Încărcătură completă de uraniu foarte îmbogățit în „Buk” 30 kg, lichid de răcire - metal lichid - un aliaj eutectic de sodiu și potasiu. Sursa de electricitate este un convertor semiconductor. Putere electrica 5 kW. Topaz a folosit un reactor termic cu o capacitate de 150 kW. Sarcina completa de uraniu 12 kg. Baza reactorului au fost elementele de combustibil - „ghirlande”, care sunt un lanț de termoelemente: catodul - un „degetar” din wolfram sau molibden, umplut cu oxid de uraniu, anodul - un tub cu pereți subțiri de niobiu, răcit de sodiu-potasiu lichid. Temperatura catodului este de 1650oC, puterea electrica a instalatiei este de 10 kW.
Din 1970 până în 1988, URSS (Rusia) a lansat în spațiu aproximativ 30 de sateliți radar cu centrale nucleare „Buk” cu reactoare-convertoare semiconductoare și doi - cu instalații termoionice „Topaz”.
În prezent, se impun centralelor nucleare spațiale (SNPP) de nouă generație următoarele cerințe: integrarea unei centrale nucleare într-o navă spațială lansată de vehicule de lansare moderne (tip Proton, Proton-M, Angara); securitate nucleară și radiație, incl. în cazul unui posibil accident (un reactor „curat” cade pe Pământ); modul de transport energetic - la altitudini peste 800 km de orbită sigură la radiații; starea subcritică a reactorului în toate tipurile de accidente; coeficient de temperatură negativ al reactivității la parametrii de funcționare; redundanța nodurilor supuse degradării resurselor; o combinație de diferite sisteme de conversie a energiei; testarea preferenţială a elementelor şi ansamblurilor în condiţii în afara reactorului; posibilitatea unei șederi lungi în spațiu înainte de începerea funcționării centralei nucleare; putere electrică de ieșire 50÷400 kWEL (la 115÷120 V), durată de viață 7-10 (până la 20) ani.
În domeniul dispozitivelor termoelectrice, în Rusia a fost pregătit un proiect pentru trecerea de la o centrală nucleară de tip Buk la o BUK-TEM mai avansată (Tabelul 4).
Experiența lucrărilor desfășurate în domeniul termoelectricității pentru SNPP-uri ne permite să concluzionăm că este practic să se creeze un TEG bazat pe Si-Ge TB/TM de geometrie radial-inolară, fie ca parte a centralelor nucleare pur termoelectrice, fie a centralelor nucleare combinate. centrale electrice (termoemisie + termoelectricitate) cu o putere electrică de ieșire a unui generator de energie termică de 10 -100 kWEL pentru misiunile spațiale din secolul XXI.
Principalele domenii de lucru în emisia termică după finalizarea lucrărilor la programele de creare a KYP „TOPAZ” și a CNE „Yenisei” sunt asociate cu necesitatea unei creșteri radicale a eficienței. de la nivelul de ~10% la 20-30%, durata de viață a canalelor de generare a energiei (EGC) și a sistemelor ca parte a centralelor nucleare - de la 1-2 ani la 10-20 de ani, cu o limitare semnificativă a greutății și dimensiunilor caracteristici. Alegerea conceptului de EGK termoionic și NPP este determinată de cerințele problemei care se rezolvă, dintre care cele mai importante sunt resursa, intensitatea energiei, inclusiv monomodal sau dual (cu forțare a energiei electrice), valoarea de tensiunea de ieșire a curentului electric, necesitatea confirmării în afara reactorului a resursei și verificarea principalelor soluții tehnice pe bancurile cu imitație de încălzire electrică etc.
Tabelul 5 Principalele caracteristici ale centralelor nucleare „TOPAZ” și „ELBRUS-400/200”
Astăzi este clar că termoionica și termoelectricitatea atât în instalațiile termoionice și termoelectrice, cât și atunci când sunt combinate (termoelectricitate + emisie termică) într-o nouă generație de SNPP-uri, au o perspectivă neîndoielnică de utilizare. În același timp, emisia termică are avantaje neîndoielnice față de alte convertoare statice și convertoare dinamice cunoscute. Astfel de instalații pot fi utilizate eficient pentru a rezolva diverse probleme în misiunile spațiale ale secolului XXI.