V času MAKS -2013 je sodelovanje domačih podjetij iz struktur Roscosmosa in Rosatoma predstavilo posodobljen model transportnega in energetskega modula (TEM) z vesoljsko pogonsko enoto za jedrsko energijo (NPP) razreda megavatov (NK št. 10, 2013, str. 4). Ta projekt je bil javno predstavljen pred natanko štirimi leti, oktobra 2009 (Davčni zakonik št. 12, 2009, str. 40). Kaj se je v tem času spremenilo?
Kronika projekta
Spomnimo, da je cilj projekta ustvariti osnovo za pogon energije in na njeni podlagi nova vesoljska vozila z visokim razmerjem med močjo in maso za izvajanje ambicioznih programov za preučevanje in raziskovanje vesolja. Ta sredstva omogočajo izvedbo odprav v vesolje, več kot 20-kratno povečanje ekonomske učinkovitosti vesoljskih transportnih operacij in več kot 10-kratno povečanje električne energije na krovu vesoljskega plovila.
Jedrska elektrarna temelji na jedrskem reaktorju z dolgo življenjsko dobo turbomašinskega pretvornika. Razvoj TEM se izvaja z ukazom predsednika Rusije z dne 22. junija 2010 št. 419-rp. Njegovo oblikovanje predvidevata državni program "Vesoljske dejavnosti Rusije za obdobje 2013 - 2020" in predsednikov program za posodobitev gospodarstva. Delo po pogodbi se financira iz zveznega proračuna v okviru posebnega programa „Izvajanje projektov Komisije pri predsedniku Ruske federacije za posodobitev in tehnološki razvoj ruskega gospodarstva“*.
Za izvajanje tega naprednega projekta v obdobju od 2010 do 2018 je namenjenih več kot 17 milijard rubljev. Natančna porazdelitev sredstev je naslednja: 7,245 milijard rubljev je namenjenih državni korporaciji Rosatom za razvoj reaktorja, 3,955 milijard rubljev - za raziskovalno središče MV Keldysh za ustanovitev jedrske elektrarne in približno 5,8 milijard rubljev - za RSC Energia za proizvodnjo TEM. Glavna organizacija, odgovorna za razvoj jedrskega reaktorja, je Raziskovalno -razvojni inštitut za energetske tehnologije (NIKIET), ki je del sistema Rosatom. Sodelovanje vključuje tudi Podolsk znanstvenoraziskovalni tehnološki inštitut, RRC "Kurchatov Institute", Inštitut za fiziko in energetiko v Obninsku, Znanstvenoraziskovalni inštitut NPO "Luch", Znanstvenoraziskovalni inštitut za atomske reaktorje (NIIAR) in številne druga podjetja in organizacije. Center Keldysh, Projektni urad za kemijsko inženirstvo in Projektni urad za kemijsko avtomatizacijo so veliko naredili na krogu delovne tekočine. Inštitut za elektromehaniko je bil povezan z razvojem generatorja.
Projekt prvič uvaja inovativne tehnologije, ki v mnogih pogledih nimajo analogov na svetu:
visoko učinkovit pretvorniški krog;
visokotemperaturni kompaktni reaktor na hitre nevtrone s sistemi za hlajenje plina, ki zagotavlja jedrsko in sevalno varnost v vseh fazah delovanja;
gorivni elementi na osnovi goriva z visoko gostoto;
križarski pogonski sistem, ki temelji na bloku zmogljivih visokozmogljivih električnih raketnih motorjev (EJE);
visokotemperaturne turbine in kompaktni toplotni izmenjevalci z desetletno konstrukcijsko dobo;
hitri električni generatorji-pretvorniki velike moči;
razporeditev velikih objektov v vesolju itd.
V predlagani shemi jedrski reaktor proizvaja električno energijo: hladilno sredstvo za plin, ki se poganja skozi jedro, obrača turbino, ki vrti električni generator in kompresor, ki kroži delovno tekočino v zaprti zanki. Snov iz reaktorja ne gre v okolje, torej je izključena radioaktivna kontaminacija. Električna energija se porabi za delovanje električnega pogonskega motorja, ki je glede porabe delovne tekočine več kot 20 -krat ekonomičnejši od kemičnih analogov. Masa in mere osnovnih elementov jedrske elektrarne bi morale zagotoviti njihovo umestitev v vesoljske bojne glave obstoječih in bodočih ruskih raketnih raket "Proton" in "Angara".
Kronika projekta kaže na njegov hiter razvoj v sodobnem času. 30. aprila 2010 je namestnik generalnega direktorja Državne korporacije za atomsko energijo Rosatom, direktor Direktorata za kompleks jedrskega orožja IM Kamenskikh potrdil projektni nalog za razvoj reaktorskega objekta in TEM v okviru projekta „Ustvarjanje transportnega in energetskega modula, ki temelji na jedrski elektrarni megavat”. Dokument je dogovoril in odobril Roskosmos. 22. junija 2010 je ruski predsednik Dmitrij A. Medvedev podpisal odredbo o določitvi edinih izvajalcev projekta.
9. februarja 2011 je v Moskvi na podlagi centra Keldysh potekala videokonferenca podjetij - razvijalcev TEM. Udeležili so se ga vodja Roscosmosa A. N. Perminov, predsednik in generalni oblikovalec (RSC) Energia V. A. Lopota, direktor centra Keldysh A. S. Koroteev, generalni direktor oblikovalec NIKIET ** Yu. G. Dragunov in glavni VP Smetannikov, oblikovalec vesoljske energije rastline v podjetju NIKIET. Posebna pozornost je bila namenjena potrebi po oblikovanju stojala "Viri" za preskušanje reaktorske naprave z enoto za pretvorbo energije.
25. aprila 2011 je Roscosmos objavil javni razpis za razvoj jedrske elektrarne, večnamenske platforme v geostacionarni orbiti in medplanetarnih vesoljskih plovil. Kot rezultat natečaja (zmagovalec tega je bil NIKIET 25. maja istega leta) je bila podpisana državna pogodba, veljavna do leta 2015, vredna 805 milijonov rubljev za izdelavo klopi vzorca naprave.
Pogodba predvideva razvoj: tehničnega predloga za izdelavo klopi (s termičnim simulatorjem jedrskega reaktorja) vzorca jedrske elektrarne; njegov osnutek; oblikovalska in tehnološka dokumentacija za prototipe sestavnih delov stojnega izdelka in osnovnih elementov jedrske elektrarne; tehnološke procese, pa tudi pripravo proizvodnje za izdelavo prototipov sestavnih delov namiznega izdelka in osnovnih elementov naprave; izdelavo vzorca na klopi in izvedbo njegovega eksperimentalnega razvoja.
Sestava klopnega modela jedrske elektrarne mora vključevati osnovne elemente standardne naprave, zasnovane tako, da na podlagi modularnega načela zagotovi naknadno ustvarjanje naprav različnih zmogljivosti. Vzorec klopi mora ustvariti dano moč - toplotno in električno ter ustvariti potisne impulze, ki so značilni za vse stopnje delovanja jedrske elektrarne kot dela vesoljskega plovila. Za projekt je bil izbran visokotemperaturni plinsko hlajeni reaktor na hitre nevtrone s toplotno močjo do 4 MW.
23. avgusta 2012 je potekal sestanek predstavnikov Rosatoma in Roscosmosa, namenjen organizaciji dela pri oblikovanju preskusnega kompleksa za vzdržljivostne teste, potrebne za izvedbo projekta TEM. Zgodilo se je na Tehnološko -raziskovalnem tehnološkem inštitutu A. P. Aleksandrova v Sosnovy Boru pri Sankt Peterburgu, kjer je predvideno ustvarjanje navedenega kompleksa.
Idejna zasnova TEM je bila končana marca letos. Doseženi rezultati so leta 2013 omogočili prehod na stopnjo podrobnega načrtovanja in izdelave opreme ter vzorcev za avtonomne preskuse. Testiranje in razvoj tehnologij hladilne tekočine so se letos začeli v raziskovalnem reaktorju MIR v NIIAR (Dimitrovgrad), kjer je bila nameščena zanka za preskušanje helijevo-ksenonske hladilne tekočine pri temperaturah nad 1000 ° C.
Predvideno je, da bo do leta 2015 ustvarjen zemeljski prototip reaktorske naprave, do leta 2018 pa naj bi izdelali reaktorsko napravo za dokončanje pogona jedrske energije in začeli njene preskuse v Sosnovem Boru. Prvi TEM za letalske teste se lahko pojavi do leta 2020.
Naslednje srečanje o projektu je bilo 10. septembra 2013 v državni korporaciji Rosatom. Vodja NIKIET -a Yu. G. Dragunov je predstavil informacije o stanju dela in glavnih težavah pri izvajanju programa. Poudaril je, da so trenutno strokovnjaki inštituta razvili dokumentacijo o tehnični zasnovi jedrske elektrarne, opredelili glavne projektne rešitve in izvedli dela v skladu s "načrtom" projekta. Po srečanju je vodja korporacije Rosatom S. V. Kirienko NIKIET -u naročil, naj pripravi predloge za optimizacijo načrta.
Nekatere podrobnosti o zasnovi in oblikovnih značilnostih jedrske elektrarne so bile ugotovljene med pogovorom s predstavniki centra Keldysh na letalskem sejmu MAKS-2013. Zlasti razvijalci so poročali, da bo namestitev izvedena takoj v celoti velikost, brez izdelave zmanjšanega prototipa.
Jedrska elektrarna ima izredno visoke (za svoj tip) lastnosti: s toplotno močjo reaktorja 4 MW bo električna energija na generatorju 1 MW, to pomeni, da bo izkoristek dosegel 25%, kar velja za zelo dober pokazatelj.
Turbomotorni pretvornik je dvokrožni. V prvem krogu se uporablja ploščati toplotni izmenjevalec - rekuperator in cevni toplotni izmenjevalec -hladilnik. Slednji ločuje glavni (prvi) krog odvajanja toplote in drugi krog povratka toplote.
V zvezi z eno najzanimivejših rešitev, ki se razvijajo v okviru projekta (izbira vrste hladilnikov-radiatorjev drugega kroga), je bil podan odgovor, da se obravnavajo tako kapljični kot panelni toplotni izmenjevalci. izbira ni bila narejena. Na prikazanem maketu in plakatih je bila prednostna možnost predstavljena s hladilnikom-radiatorjem za kapljanje. Vzporedno potekajo dela na panelnem toplotnem izmenjevalniku. Upoštevajte, da je celotna struktura TEM -a spremenljiva: ob izstrelitvi se modul prilega pod nizkocenovni pokrov, v orbiti pa "razpre krila" - palice se razširijo, razširijo reaktor, motorje in nosilnost na dolge razdalje.
TEM bo uporabil cel kup izboljšanih izjemno zmogljivih EPE - štiri "cvetne liste" šestih glavnih motorjev s premerom 500 mm, plus osem manjših motorjev za nadzor valjanja in popravljanje smeri. V razstavnem salonu MAKS-2013 je bil prikazan delujoč motor, ki je že v preskušanju (doslej pri delnem potisku, z električno močjo do 5 kW). EJE delujejo na ksenonu. To je najboljša, a tudi najdražja delovna tekočina. Upoštevane so bile tudi druge možnosti: zlasti kovine - litij in natrij. Vendar so motorji, ki temeljijo na takem delovnem mediju, manj ekonomični in je na takšnih EJE zelo težko izvesti zemeljske preizkuse.
Ocenjeni vir jedrske elektrarne, vključen v projekt, je deset let. Preskusi virov naj bi se izvajali neposredno na celotni instalaciji, enote pa bodo delovale avtonomno na klopi sodelujočih podjetij. Še posebej je bil turbopolnilnik, razvit v KBHM, že izdelan in se testira v vakuumski komori v centru Keldysh. Izdelan je bil tudi termični simulator reaktorja z močjo 1 MW.
