Během MAKS -2013 představila spolupráce domácích firem ze struktur Roscosmos a Rosatom aktualizovaný model transportního a energetického modulu (TEM) s vesmírnou jadernou pohonnou jednotkou (NPP) megawattové třídy (NK č. 10, 2013, s. 4). Tento projekt byl veřejně představen přesně před čtyřmi lety, v říjnu 2009 (daňový řád č. 12, 2009, s. 40). Co se za tu dobu změnilo?
Kronika projektu
Připomeňme, že cílem projektu je vytvoření základny energetického pohonu a na jejím základě nových vesmírných vozidel s vysokým poměrem výkonu k hmotnosti pro provádění ambiciózních programů pro studium a průzkum vesmíru. Tyto prostředky umožňují realizovat expedice do hlubokého vesmíru, více než 20násobné zvýšení ekonomické efektivity operací vesmírné dopravy a více než 10násobné zvýšení elektrické energie na palubě kosmické lodi.
Jaderná elektrárna je postavena na jaderném reaktoru s turbomotorovým konvertorem s dlouhou životností. Vývoj TEM se provádí příkazem prezidenta Ruska ze dne 22. června 2010 č. 419-rp. Jeho vytvoření předpokládá státní program „Vesmírné aktivity Ruska na léta 2013 - 2020“, a prezidentův program modernizace ekonomiky. Práce podle smlouvy je financována z federálního rozpočtu v rámci zvláštního programu „Realizace projektů Komise pod prezidentem Ruské federace pro modernizaci a technologický rozvoj ruské ekonomiky“*.
Na realizaci tohoto pokročilého projektu je v letech 2010 až 2018 alokováno více než 17 miliard rublů. Přesné rozdělení finančních prostředků je následující: 7,245 miliardy rublů je alokováno státní korporaci Rosatom na vývoj reaktoru, 3,955 miliardy rublů - pro MV Keldysh Research Center na vytvoření jaderné elektrárny a asi 5,8 miliardy rublů - RSC Energia pro výrobu TEM. Hlavní organizací odpovědnou za vývoj samotného jaderného reaktoru je Institut výzkumu a vývoje energetických technologií (NIKIET), který je součástí systému Rosatom. Součástí spolupráce je také Podolský vědecko -výzkumný technologický ústav, RRC „Kurchatovův institut“, Fyzikální a energetický ústav v Obninsku, Vědecko -výzkumný ústav NPO „Luch“, Vědecko -výzkumný ústav atomových reaktorů (NIIAR) a řada další podniky a organizace. Keldysh Center, Design Bureau for Chemical Engineering a Design Bureau for Chemical Automation udělaly hodně v okruhu pracovní tekutiny. Na vývoj generátoru byl napojen Ústav elektromechaniky.
Poprvé projekt implementuje inovativní technologie, které v mnoha ohledech nemají ve světě obdoby:
vysoce účinný převodní obvod;
vysokoteplotní kompaktní rychlý neutronový reaktor s plynovými chladicími systémy, zajišťující jadernou a radiační bezpečnost ve všech fázích provozu;
palivové články na bázi paliva s vysokou hustotou;
tempomatový pohonný systém založený na bloku výkonných vysoce výkonných elektrických raketových motorů (EJE);
vysokoteplotní turbíny a kompaktní výměníky tepla s desetiletou konstrukční životností;
vysokorychlostní elektrické generátory-převaděče vysokého výkonu;
rozmístění velkých struktur ve vesmíru atd.
V navrhovaném schématu generuje jaderný reaktor elektřinu: plynové chladivo poháněné jádrem otáčí turbínou, která otáčí elektrický generátor a kompresor, který cirkuluje pracovní tekutinu v uzavřené smyčce. Látka z reaktoru nevychází do životního prostředí, to znamená, že je vyloučena radioaktivní kontaminace. Elektřina se spotřebovává na provoz elektrického hnacího motoru, který je z hlediska spotřeby pracovní tekutiny více než 20krát úspornější než chemické analogy. Hmotnost a rozměry základních prvků jaderné elektrárny by měly zajistit jejich umístění do vesmírných hlavic stávajících a perspektivních ruských nosných raket „Proton“a „Angara“.
Kronika projektu ukazuje jeho rychlý vývoj v moderní době. 30. dubna 2010 náměstek generálního ředitele Státní organizace pro atomovou energii Rosatom, ředitel Ředitelství pro komplex jaderných zbraní IM Kamenskikh schválil zadávací podmínky pro rozvoj reaktorového zařízení a TEM v rámci projektu „Vytvoření transportního a energetického modulu založeného na megawattové jaderné elektrárně “. Dokument byl schválen a schválen Roskosmosem. 22. června 2010 ruský prezident Dmitrij A. Medveděv podepsal příkaz k určení výhradních dodavatelů projektu.
9. února 2011 se v Moskvě na základě Keldyshova centra uskutečnila videokonference podniků - vývojářů TEM. Zúčastnili se ho vedoucí Roscosmos A. N. Perminov, prezident a generální designér (RSC) Energia V. A. Lopota, ředitel Keldysh Center A. S. Koroteev, generální ředitel designér NIKIET ** Yu. G. Dragunov a vrchní viceprezident Smetannikov, konstruktér vesmírných sil rostliny v NIKIET. Zvláštní pozornost byla věnována potřebě vytvořit „zdrojový“stojan pro testování instalace reaktoru s jednotkou pro přeměnu energie.
25. dubna 2011 společnost Roscosmos vyhlásila otevřené výběrové řízení na vývoj jaderné elektrárny, multifunkční platformy na geostacionární oběžné dráze a meziplanetárních kosmických lodí. V důsledku soutěže (jejímž vítězem se stal 25. května téhož roku společnost NIKIET) byla podepsána státní smlouva platná do roku 2015 v hodnotě 805 milionů rublů na vytvoření lavičkového vzorku instalace.
Smlouva stanoví vývoj: technického návrhu na vytvoření vzorku lavičky (s tepelným simulátorem jaderného reaktoru) jaderné elektrárny; jeho návrh návrhu; projektová a technologická dokumentace pro prototypy komponent stolního výrobku a základních prvků jaderné elektrárny; technologické postupy, jakož i příprava výroby pro výrobu prototypů součástí stolního výrobku a základních prvků instalace; vytvoření zkušebního vzorku a provedení jeho experimentálního vývoje.
Složení benchmarkového modelu jaderné elektrárny by mělo zahrnovat základní prvky standardní instalace, navržené tak, aby zajistilo následné vytvoření instalací různých kapacit na základě modulárního principu. Vzorek na lavičce by měl generovat daný výkon - tepelný a elektrický, a také vytvářet tahové impulsy, které jsou typické pro všechny fáze provozu jaderné elektrárny jako součásti kosmické lodi. Pro projekt byl vybrán vysokoteplotní plynem chlazený rychlý neutronový reaktor s tepelným výkonem až 4 MW.
23. srpna 2012 se konala schůzka zástupců společností Rosatom a Roscosmos, věnovaná organizaci práce na vytvoření testovacího komplexu pro testy odolnosti potřebné pro realizaci projektu TEM. Konalo se ve Vědecko -výzkumném technologickém institutu A. P. Aleksandrova v Sosnovém Boru nedaleko Petrohradu, kde se plánuje vytvoření uvedeného komplexu.
Předběžný návrh TEM byl dokončen v březnu tohoto roku. Získané výsledky umožnily přejít v roce 2013 do fáze podrobného návrhu a výroby zařízení a vzorků pro autonomní zkoušky. Testování a vývoj chladicích technologií byl zahájen letos ve výzkumném reaktoru MIR v NIIAR (Dimitrovgrad), kde byla instalována smyčka pro testování chladicí kapaliny helium-xenon při teplotách nad 1000 ° C.
Pozemní prototyp reaktorové elektrárny má být vytvořen do roku 2015 a do roku 2018 by měl být vyroben reaktorový závod na dokončení pohonného systému jaderné energie a jeho testy by měly být zahájeny v Sosnovém Boru. První TEM pro letové testy se může objevit do roku 2020.
Další schůzka k projektu se konala 10. září 2013 ve státní korporaci Rosatom. Vedoucí společnosti NIKIET Y. G. Dragunov představil informace o stavu práce a hlavních problémech při provádění programu. Zdůraznil, že v současné době specialisté ústavu vypracovali dokumentaci technického návrhu jaderné elektrárny, identifikovali hlavní konstrukční řešení a provedli práci v souladu s „plánem“projektu. Po schůzce pověřil vedoucí korporace Rosatom S. V. Kirienko společnost NIKIET, aby připravila návrhy na optimalizaci plánu.
Některé detaily návrhu a konstrukčních prvků jaderné elektrárny byly zjištěny během rozhovoru se zástupci Keldysh Center na letecké show MAKS-2013. Vývojáři zejména uvedli, že instalace bude provedena okamžitě v plném rozsahu. velikostní verze, aniž by se vytvořil zmenšený prototyp.
Jaderná elektrárna má extrémně vysoké (na svůj typ) charakteristiky: s tepelným výkonem reaktoru 4 MW bude elektrická energie na generátoru 1 MW, to znamená, že účinnost dosáhne 25%, což je považováno za velmi dobrý ukazatel.
Převodník lopatkového stroje je dvouokruhový. V prvním okruhu je použit deskový výměník - rekuperátor a trubkový výměník -lednice. Ten odděluje hlavní (první) okruh odvádění tepla a druhý okruh zpětného toku tepla.
Pokud jde o jedno z nejzajímavějších řešení vyvíjených v rámci projektu (volba typu chladničky-radiátory druhého okruhu), byla zodpovězena odpověď, že se uvažuje o kapkových i panelových výměnících tepla a zatím volba nebyla provedena. Na předváděném modelu a plakátech byla upřednostňovaná možnost představena pomocí odkapávacího chladiče. Souběžně probíhají práce na panelovém výměníku tepla. Všimněte si toho, že celá struktura TEM je transformovatelná: při spuštění se modul vejde pod kapotáž LV hlavy a na oběžné dráze „roztáhne křídla“- tyče se roztáhnou, rozloží reaktor, motory a užitečné zatížení na velkou vzdálenost.
TEM bude využívat celou řadu vylepšených extrémně výkonných EPE - čtyři „okvětní lístky“šesti hlavních motorů o průměru 500 mm, plus osm menších motorů pro ovládání náklonu a korekci kurzu. Na showroomu MAKS-2013 byl předveden fungující motor, který již prochází testováním (zatím při částečném tahu, s elektrickým výkonem až 5 kW). EJE fungují na xenonech. Toto je nejlepší, ale také nejdražší pracovní tekutina. Byly zvažovány další možnosti: zejména kovy - lithium a sodík. Motory založené na takovém pracovním médiu jsou však méně ekonomické a je velmi obtížné provádět pozemní testy na takových EJE.
Odhadovaný zdroj jaderné elektrárny, zahrnutý v projektu, je deset let. Testy zdrojů by měly být prováděny přímo na kompletní instalaci a jednotky budou provozovány autonomně na základně spolupracujících podniků. Zejména turbodmychadlo vyvinuté v KBHM již bylo vyrobeno a testováno ve vakuové komoře v Keldysh Center. Byl také vyroben tepelný simulátor 1 MW elektrického energetického reaktoru.
