El desenvolupament del remolcador nuclear continua

Taula de continguts:

El desenvolupament del remolcador nuclear continua
El desenvolupament del remolcador nuclear continua

Vídeo: El desenvolupament del remolcador nuclear continua

Vídeo: El desenvolupament del remolcador nuclear continua
Vídeo: Строительство и крещение круизного лайнера AIDAprima в 4K по замедленной съемке MK 2024, Març
Anonim

Durant MAKS -2013, la cooperació d’empreses nacionals de les estructures de Roscosmos i Rosatom va presentar un model actualitzat d’un mòdul de transport i energia (TEM) amb una unitat de propulsió d’energia nuclear espacial (NPP) d’una classe de megawatts (NK núm. 10, 2013, pàg. 4). Aquest projecte es va presentar públicament fa exactament quatre anys, a l'octubre de 2009 (Codi Tributari núm. 12, 2009, p. 40). Què ha canviat durant aquest temps?

El desenvolupament del remolcador nuclear continua
El desenvolupament del remolcador nuclear continua

Crònica del projecte

Imatge
Imatge

Recordem que l'objectiu del projecte és crear una base de propulsió energètica i, sobre la seva base, nous vehicles espacials amb una alta relació potència-pes per a la implementació de programes ambiciosos per a l'estudi i exploració de l'espai exterior. Aquests mitjans permeten implementar expedicions a l’espai profund, augmentar més de 20 vegades l’eficiència econòmica de les operacions de transport espacial i augmentar més de 10 vegades la potència elèctrica a bord de la nau espacial.

La central nuclear es basa en un reactor nuclear amb un convertidor de turbomàquina de llarga vida. El desenvolupament de TEM es duu a terme per ordre del president de Rússia de 22 de juny de 2010 núm. 419-rp. La seva creació està prevista pel programa estatal "Activitats espacials de Rússia per al 2013-2020" i pel programa del president per a la modernització de l'economia. Els treballs del contracte es financen amb càrrec al pressupost federal en el marc del programa especial "Implementació dels projectes de la Comissió del president de la Federació Russa per a la modernització i el desenvolupament tecnològic de l'economia russa" *.

S'han assignat més de 17.000 milions de rubles per a la implementació d'aquest avançat projecte entre el 2010 i el 2018. La distribució exacta dels fons és la següent: 7.245 milions de rubles s’assignen a la corporació estatal Rosatom per al desenvolupament del reactor, 3.955 milions de rubles - per al Centre d’Investigació MV Keldysh per a la creació d’una central nuclear i uns 5.800 milions de rubles. - per a RSC Energia per a la fabricació de TEM. L'organització principal responsable del desenvolupament del propi reactor nuclear és l'Institut de Recerca i Desenvolupament de Tecnologies Energètiques (NIKIET), que forma part del sistema Rosatom. La cooperació també inclou l’Institut Tecnològic de Recerca Científica de Podolsk, l’Institut Kurchatov de RRC, l’Institut d’Enginyeria de Física i Energia a Obninsk, l’Institut de Recerca Científica NPO "Luch", l’Institut de Recerca Científica de Reactors Atòmics (NIIAR) i diversos altres empreses i organitzacions. El Keldysh Center, l’Oficina de Disseny d’Enginyeria Química i l’Oficina de Disseny d’Automatització Química han fet moltes coses sobre el circuit de fluids de treball. L'Institut d'Electromecànica va estar connectat al desenvolupament del generador.

Per primera vegada, el projecte implementa tecnologies innovadores que en molts aspectes no tenen anàlegs al món:

circuit de conversió altament eficient;

reactor de neutrons ràpid compacte a alta temperatura amb sistemes de refrigeració de gas, que garanteix la seguretat nuclear i de radiació en totes les etapes de funcionament;

elements combustibles d'alta densitat basats en combustibles;

sistema de propulsió de creuer basat en un bloc de potents motors coets elèctrics d'alt rendiment (EJE);

turbines d’alta temperatura i intercanviadors de calor compactes amb una vida de disseny de deu anys;

generadors-convertidors elèctrics d'alta velocitat d'alta potència;

desplegament d’estructures de grans dimensions a l’espai, etc.

En l’esquema proposat, un reactor nuclear genera electricitat: un refrigerant de gas, accionat pel nucli, gira una turbina, que fa girar un generador elèctric i un compressor, que fa circular el fluid de treball en un bucle tancat. La substància del reactor no surt al medi ambient, és a dir, s’exclou la contaminació radioactiva. L’electricitat es consumeix per al funcionament d’un motor de propulsió elèctrica, que és més de 20 vegades més econòmic que els anàlegs químics pel que fa al consum del fluid de treball. La massa i les dimensions dels elements bàsics de la central nuclear haurien de garantir la seva col·locació en ogives espacials dels actuals i futurs vehicles de llançament russos "Proton" i "Angara".

La crònica del projecte mostra el seu ràpid desenvolupament a l’època moderna. El 30 d'abril de 2010, el subdirector general de la Corporació Estatal d'Energia Atòmica Rosatom, Director de la Direcció del Complex d'Armes Nuclears IM Kamenskikh, va aprovar els termes de referència per al desenvolupament d'una instal·lació de reactors i TEM en el marc del projecte Creació d’un mòdul de transport i energia basat en una central nuclear de megawatts”. El document va ser acordat i aprovat per Roskosmos. El 22 de juny de 2010, el president rus Dmitry A. Medvedev va signar una Ordre sobre la determinació dels contractistes únics del projecte.

El 9 de febrer de 2011 a Moscou, sobre la base del Keldysh Center, es va celebrar una videoconferència d'empreses - desenvolupadors de TEM. Va assistir el cap de Roscosmos A. N. Perminov, president i dissenyador general (RSC) Energia V. A. Lopota, director del centre Keldysh A. S. Koroteev, director general dissenyador NIKIET ** Yu. G. Dragunov i vicepresident en cap Smetannikov, dissenyador de l'energia espacial plantes a NIKIET. Es va prestar especial atenció a la necessitat de crear un estand "Recurs" per provar una instal·lació de reactors amb una unitat de conversió d'energia.

El 25 d'abril de 2011, Roscosmos va anunciar una licitació oberta per al desenvolupament d'una central nuclear, una plataforma multifuncional en òrbita geoestacionària i naus espacials interplanetàries. Com a resultat de la competició (el guanyador de la qual va ser NIKIET el 25 de maig del mateix any), es va signar un contracte estatal vàlid fins al 2015 per valor de 805 milions de rubles per a la creació d’una mostra de banc de la instal·lació.

El contracte preveu el desenvolupament de: una proposta tècnica per a la creació d’una mostra d’un banc (amb un simulador tèrmic d’un reactor nuclear) d’una central nuclear; el seu projecte de projecte; disseny i documentació tecnològica per a prototips de components d’un producte de banc i elements bàsics d’una central nuclear; processos tecnològics, així com preparació de la producció per a la fabricació de prototips dels components del producte de banc i dels elements bàsics de la instal·lació; fent una mostra de banc i realitzant el seu desenvolupament experimental.

La composició del model de banc de la central nuclear hauria d’incloure els elements bàsics d’una instal·lació estàndard, dissenyada per garantir la posterior creació d’instal·lacions de diverses capacitats sobre la base d’un principi modular. La mostra de banc hauria de generar una potència determinada, tèrmica i elèctrica, així com crear impulsos d’empenta típics de totes les etapes del funcionament de la central nuclear com a part de la nau espacial. Per al projecte es va seleccionar un reactor de neutrons ràpid refrigerat per gas a alta temperatura amb una potència tèrmica de fins a 4 MW.

El 23 d’agost de 2012 es va celebrar una reunió de representants de Rosatom i Roscosmos dedicada a l’organització del treball en la creació d’un complex de proves per a les proves de resistència necessàries per a la implementació del projecte TEM. Va tenir lloc a l’Institut Tecnològic de Recerca Científica A. P. Aleksandrov a Sosnovy Bor, prop de Sant Petersburg, on es preveu crear el complex especificat.

El disseny preliminar del TEM es va completar el març d’aquest any. Els resultats obtinguts van permetre passar el 2013 a l’etapa de disseny i fabricació detallada d’equips i mostres per a proves autònomes. Les proves i el desenvolupament de tecnologies de refrigerant van començar aquest any al reactor de recerca MIR de NIIAR (Dimitrovgrad), on es va instal·lar un bucle per provar el refrigerant heli-xenó a temperatures superiors als 1000 ° C.

Està previst que es creï un prototip terrestre de la planta de reactors el 2015 i, el 2018, s’hauria de fabricar una planta de reactors per completar el sistema de propulsió d’energia nuclear i començar les proves a Sosnovy Bor. El primer TEM per a proves de vol pot aparèixer el 2020.

La següent reunió del projecte es va celebrar el 10 de setembre de 2013 a la corporació estatal Rosatom. El cap de NIKIET Yu G. Dragunov va presentar informació sobre l'estat de treball i els principals problemes en la implementació del programa. Va destacar que actualment els especialistes de l'Institut han desenvolupat la documentació del disseny tècnic de la central nuclear, han identificat les principals solucions de disseny i han realitzat els treballs d'acord amb el "full de ruta" del projecte. Després de la reunió, el cap de la corporació Rosatom, S. V. Kirienko, va encarregar a NIKIET que preparés propostes per optimitzar el full de ruta.

Alguns detalls del disseny i les característiques de disseny de la central nuclear es van conèixer durant una conversa amb representants del Centre Keldysh al saló aeri MAKS-2013. En particular, els desenvolupadors van informar que la instal·lació es farà immediatament de forma completa versió de mida, sense fer un prototip reduït.

La central nuclear té unes característiques extremadament altes (pel seu tipus): amb una potència tèrmica del reactor de 4 MW, la potència elèctrica del generador serà d’1 MW, és a dir, l’eficiència arribarà al 25%, que es considera un molt bon indicador.

El convertidor de turbomàquina és de dos circuits. En el primer circuit, s’utilitza un bescanviador de calor de plaques: un recuperador i un bescanviador de calor tubular. Aquest últim separa el principal (primer) circuit d’eliminació de calor i el segon circuit de retorn de calor.

Pel que fa a una de les solucions més interessants que s’estan desenvolupant en el marc del projecte (l’elecció del tipus de refrigeradors-radiadors del segon circuit), es va donar la resposta que s’estan considerant tant els intercanviadors de calor per degoteig com els panells, i fins ara no s'ha triat. A la maqueta i pòsters demostrats, l'opció preferida es presentava amb una nevera-radiador per degoteig. Paral·lelament, s'està treballant a l'intercanviador de calor del panell. Tingueu en compte que tota l’estructura del TEM és transformable: al llançament, el mòdul s’adapta sota el carenat del cap BT i, en òrbita, “estén les ales”: les barres s’expandeixen, estenent el reactor, els motors i la càrrega útil a gran distància.

El TEM utilitzarà un munt d’EPE extremadament potents millorats: quatre "pètals" de sis motors principals amb un diàmetre de 500 mm, a més de vuit motors més petits per al control del rotlle i la correcció del rumb. A la sala d’exposicions MAKS-2013 es va mostrar un motor en funcionament, que ja està en proves (fins ara a empenta parcial, amb una potència elèctrica de fins a 5 kW). Els EJEs treballen sobre xenó. Aquest és el millor fluid de treball, però també el més car. Es van considerar altres opcions: en particular, els metalls: liti i sodi. No obstant això, els motors basats en aquest mitjà de treball són menys econòmics i és molt difícil dur a terme proves de terra en aquests EJE.

El recurs estimat de la central nuclear, inclòs en el projecte, és de deu anys. Es suposa que les proves de recursos es realitzaran directament a la instal·lació completa i les unitats funcionaran de manera autònoma a la base de les empreses de cooperació. En particular, el turbocompressor desenvolupat a KBHM ja s’ha fabricat i s’està provant en una cambra de buit del Keldysh Center. També es va fer un simulador tèrmic d’un reactor d’energia elèctrica d’1 MW.

Recomanat: