Ядерные космические двигатели в России

Материал из Documentation.

Перейти к: навигация, поиск



Ядерные космические двигатели в России — один из видов ядерных двигателей в России.

Россия — абсолютный мировой монополист в разработке энергодвигательной установки с ядерным реактором мегаваттного класса.[1]

Содержание

[править] Компании

Головной организацией по созданию ЯЭДУ является «Центр Келдыша».[2]

Главным конструктором реакторной установки для ЯЭДУ и координатором работ от «Росатома» является НИКИЭТ.[3][4][5]

Транспортные модули с ЯЭДУ будет производить РКК «Энергия».[6]

[править] Конструкция ЯЭДУ

ЯЭДУ содержит три главные устройства:[7]

  1. реакторную установку с рабочим телом и вспомогательными устройствами (теплообменник-рекуператор и турбогенератор-компрессор);
  2. электроракетную двигательную установку;
  3. холодильник-излучатель.

Проблема радиационной безопасности решается теневой защитой — реактор закрывают только с одной стороны, с той, где расположено оборудование и полезный груз. Излучение может свободно распространяться во все остальные стороны, там нет ничего, кроме космической пустоты. Так можно существенно сэкономить на весе защиты.[8]

[править] Ядерный реактор

С физической точки зрения это компактный газоохлаждаемый реактор на быстрых нейтронах.[9]

Твэлам придётся работать при очень высоких температурах. В обычной ядерной топливной энергетике температуры на тысячу градусов ниже. Поэтому необходимо было выбрать такие материалы, которые смогут сдерживать негативные факторы, связанные с температурой, и в то же время позволят топливу выполнять его основную функцию — нагревать газовый теплоноситель, с помощью которого будет производиться электроэнергия.[10]

В качестве топлива используется соединение (диоксид или карбонитрид) урана, но, поскольку конструкция должна быть очень компактной, уран имеет более высокое обогащение по изотопу 235, чем в твэлах на обычных (гражданских) атомных станциях, возможно, выше 20 %. А оболочка их — монокристаллический сплав тугоплавких металлов на основе молибдена (разработка НПО «Луч» в Подольске).[11]

Уникальность проекта в использовании специального теплоносителя — гелий-ксеноновой смеси. В установке обеспечивается высокий коэффициент полезного действия.[12]

[править] Холодильник

Охлаждение будет производиться с помощью излучения. Нагретая поверхность в пустоте охлаждается, излучая электромагнитные волны в широком диапазоне, в том числе видимый свет.[13]

По состоянию на лето 2015 г. промежуточные результаты такие:[14]

  • для экспериментального подтверждения принципа работы капельного холодильника-излучателя был проведен первый этап космического эксперимента «Капля-2» на российском сегменте Международной космической станции;
  • для теплообменных аппаратов выбрана, экспериментально обоснована и изготовлена моноблочная бескорпусная конструкция с использованием теплообменной матрицы из унифицированных штампованных пластин.

[править] Двигательная установка

Принцип действия ионного двигателя следующий. В газоразрядной камере с помощью анодов и катодного блока, расположенных в магнитном поле, создается разреженная плазма. Из нее эмиссионным электродом «вытягиваются» ионы рабочего тела (ксенона или другого вещества) и ускоряются в промежутке между ним и ускоряющим электродом.[15]

[править] История

[править] XX век

Начало разработкам ядерного ракетного двигателя в СССР было положено в 1947 году Виталием Иевлевым.[16]

Практические работы по созданию ядерного ракетного двигателя начались в 1955 году.[17]

На Семипалатинском полигоне с 1960 года по 1989 год проводились работы по созданию ядерного ракетного двигателя.[18]

[править] 2009 год

В 2009 году Комиссией при Президенте Российской Федерации по модернизации и технологическому развитию экономики России принято решение о реализации проекта «Создание транспортно-энергетического модуля на основе ядерной энергодвигательной установки мегаваттного класса».[19]

[править] 2010 год

В 2010 году были сформулированы технические предложения по проекту ядерного двигателя. С этого года началось проектирование.[20]

В 2010 году Центр Келдыша совместно с предприятиями Роскосмоса и ГК «Росатом» разработал технические предложения на ключевые составляющие ядерной энергодвигательной установки мегаваттного класса и транспортно-энергетического модуля на её основе.[21]

[править] 2011 год

В 2011 году работы в отрасли по ЯЭРДУ возглавил Центр Келдыша.[22]

В 2011 году НИКИЭТ завершил разработку эскизного проекта реакторной установки для ЯЭДУ.[23]

[править] 2012 год

Эскизное проектирование ЯЭДУ было завершено к 2012 году.[24]

В 2012 году было разработано программно-методическое обеспечение для оптимизации тягово-энергетических характеристик ЯЭРДУ в составе лунных многоразовых межорбитальных буксиров (ММБ).[25]

В 2012 году были разработаны технические решения и конструкция ядерной энергодвигательной установки (ЯЭДУ) мегаваттного класса на основе газоохлаждаемого реактора и турбомашинной системы преобразования тепловой энергии в электрическую. Выпущен и успешно защищен на НТС Роскосмоса эскизный проект ЯЭДУ. Результаты разработки положены в основу создания транспортно-энергетического модуля на основе ЯЭДУ.[26]

[править] 2014 год

В июне 2014 года было сообщено, что НИКИЭТ завершил испытания системы управления реактором ядерной энергодвигательной установки (ЯЭДУ) мегаваттного класса для космического использования.[27]

В 2014 году на Машиностроительном заводе в Электростали были изготовлены твэлы для ядерного реактора ядерного двигателя.[28]

[править] 2015 год

По состоянию на июль 2015 года в НИКИЭТ уже защищён технический проект активной зоны — ключевого элемента ядерного реактора для ядерного двигателя.[29]

По состоянию на август 2015 года в двух центрах — Институте реакторных материалов в городе Заречном Свердловской области и Научно-исследовательском институте атомных реакторов в Димитровграде — велись испытания тепловыделяющих элементов (твэлов) для ЯЭДУ.[30]

В 2015 году был выполнен комплекс испытаний экспериментального газотурбинного контура преобразования энергии ЯЭРДУ с использованием теплового имитатора реакторной установки. Изготовлен макет панельного холодильника-излучателя. Выполнен сравнительный анализ эффективности применения ЯЭРДУ и химических ДУ для полетов к дальним объектам Солнечной системы с использованием сложных полетных схем.[31]

[править] 2016 год

В январе 2016 года НИКИЭТ получил для проведения испытаний полномасштабный имитатор корзины активной зоны реактора. Имитатор собран в 2015 году в НИИ НПО «Луч» в городе Подольск. Имитатор корзины активной зоны изготовлен из тугоплавкого молибденового сплава, имеет узлы сложной формы, резьбовые разъемные и сварные соединения. Корзина активной зоны реактора предназначена для размещения активной зоны реакторной установки и рабочих органов управления и защиты.[32]

В июне 2016 года Роскосмос заключил контракт на 3,8 млрд рублей с ФГУП «Исследовательский центр имени М. В. Келдыша» на разработку транспортно-энергетического модуля на основе ядерной энергодвигательной установки мегаваттного класса.[33]

В 2016 году Роскосмос начал разработку космического аппарата с ЯЭДУ.[34]

[править] 2018 год

В октябре 2018 года было сообщено, что в России завершились наземные испытания системы охлаждения космической ядерной энергодвигательной установки (ЯЭДУ) мегаваттного класса. «Работы выполнены в полном объеме. Результаты соответствуют требованиям технического задания», — говорится в акте приёмки работ.[35]

[править] Заявления

В марте 2016 года Сергей Кириенко заявил: «Энергоустановка с ядерным двигателем позволяет достигнуть Марса за один-полтора месяца, обеспечивая возможность маневрирования и ускорения. На обычном двигателе полет на Марс составил бы около полутора лет без возможности вернуться назад.»[36]

В ноябре 2016 года член-корреспондент Российской академии космонавтики Андрей Ионин заявил: «ЯЭДУ — это проект будущего. В случае его успешной реализации Россия сможет в перспективе стать неотъемлемой частью любого крупного международного проекта по исследованию дальнего космоса. Поэтому в создание ЯЭДУ действительно стоит вкладывать деньги.»[37]

[править] Перспективы

По планам, к концу 2017 года будет осуществлена подготовка ядерной энергодвигательной установки для комплектации транспортно-энергетического модуля (перелетного межпланетного модуля).[38]

В 2012 года глава Роскосмоса Владимир Поповкин заявил, что опытный образец ядерной энергодвигательной установки мегаваттного класса, предназначенной для межпланетных миссий, появится в России в 2017 году. А через год в Сосновом Бору под Санкт-Петербургом могут начаться стендовые испытания ядерного реактора для этих целей.[39]

К концу 2018 года ЯЭДУ будет подготовлена к лётно-конструкторским испытаниям.[40]

Лётный образец космического аппарата с ядерной энергодвигательной установкой (ЯЭДУ) в России планируется создать к 2025 году.[41]

[править] Ссылки

[править] Примечания

  1. ↑ Ъ-Наука — Космические ядерные энергодвигательные установки сейчас возможны только в России // Коммерсантъ
  2. ↑ Кириенко: Ядерный двигатель позволит долететь до Марса за 1,5 месяца // Взгляд
  3. ↑ Ъ-Наука — Космические ядерные энергодвигательные установки сейчас возможны только в России // Коммерсантъ
  4. ↑ Космические установки // Nikiet.ru
  5. ↑ Статьи — 2012. Интервью Драгунова 28.08.12 // Nikiet.ru
  6. ↑ Кириенко: Ядерный двигатель позволит долететь до Марса за 1,5 месяца // Взгляд
  7. ↑ Ъ-Наука — Космические ядерные энергодвигательные установки сейчас возможны только в России // Коммерсантъ
  8. ↑ Ъ-Наука — Космические ядерные энергодвигательные установки сейчас возможны только в России // Коммерсантъ
  9. ↑ Ъ-Наука — Космические ядерные энергодвигательные установки сейчас возможны только в России // Коммерсантъ
  10. ↑ Ъ-Наука — Космические ядерные энергодвигательные установки сейчас возможны только в России // Коммерсантъ
  11. ↑ Ъ-Наука — Космические ядерные энергодвигательные установки сейчас возможны только в России // Коммерсантъ
  12. ↑ Ъ-Наука — Космические ядерные энергодвигательные установки сейчас возможны только в России // Коммерсантъ
  13. ↑ Ъ-Наука — Космические ядерные энергодвигательные установки сейчас возможны только в России // Коммерсантъ
  14. ↑ Ъ-Наука — Космические ядерные энергодвигательные установки сейчас возможны только в России // Коммерсантъ
  15. ↑ Ъ-Наука — Космические ядерные энергодвигательные установки сейчас возможны только в России // Коммерсантъ
  16. ↑ [1]
  17. ↑ [2]
  18. ↑ Создание ядерных энергетических и энергодвигательных установок космического назначения // Nikiet.ru
  19. ↑ Космические установки // Nikiet.ru
  20. ↑ Ъ-Наука — Космические ядерные энергодвигательные установки сейчас возможны только в России // Коммерсантъ
  21. ↑ ГНЦ ФГУП «Центр Келдыша» — История // Kerc.msk.ru
  22. ↑ Годовой отчёт открытого акционерного общества «Конструкторское бюро химавтоматики» за 2011 год
  23. ↑ Статьи — 2012. Интервью Драгунова 28.08.12 // Nikiet.ru
  24. ↑ В России собрали первый в мире ТВЭЛ для космической энергоустановки: Госэкономика: Экономика // Lenta.ru
  25. ↑ ГНЦ ФГУП «Центр Келдыша» — Достижения ГНЦ ФГУП “Центр Келдыша” // Kerc.msk.ru
  26. ↑ ГНЦ ФГУП «Центр Келдыша» — Достижения ГНЦ ФГУП “Центр Келдыша” // Kerc.msk.ru
  27. ↑ НИКИЭТ завершил испытания системы управления реактором космической ЯЭДУ // Aex.ru
  28. ↑ Ъ-Наука — Космические ядерные энергодвигательные установки сейчас возможны только в России // Коммерсантъ
  29. ↑ Ъ-Наука — Космические ядерные энергодвигательные установки сейчас возможны только в России // Коммерсантъ
  30. ↑ Ъ-Наука — Космические ядерные энергодвигательные установки сейчас возможны только в России // Коммерсантъ
  31. ↑ ГНЦ ФГУП «Центр Келдыша» — Достижения ГНЦ ФГУП “Центр Келдыша” // Kerc.msk.ru
  32. ↑ Росатом начинает испытания имитатора «ядра» реактора для космического корабля с ядерным двигателем // Rareearth.ru
  33. ↑ [3]
  34. ↑ Россия будет лидером по экспорту электроэнергии // Utro.ru
  35. ↑ [4]
  36. ↑ Кириенко: космический корабль с ядерным двигателем долетит до Марса за полтора месяца — Космос — ТАСС // Tass.ru
  37. ↑ Россия не стала сокращать расходы на ГЛОНАСС // Известия
  38. ↑ Ъ-Наука — Космические ядерные энергодвигательные установки сейчас возможны только в России // Коммерсантъ
  39. ↑ Буксир в невесомость. 3 октября 2012
  40. ↑ Ъ-Наука — Космические ядерные энергодвигательные установки сейчас возможны только в России // Коммерсантъ
  41. ↑ В России будет построен космический аппарат с ядерным двигателем // Rareearth.ru
Источник — «http://newsruss.ru/doc/index.php/%D0%AF%D0%B4%D0%B5%D1%80%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D0%BA%D0%BE%D1%81%D0%BC%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B5_%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D0%B8_%D0%B2_%D0%A0%D0%BE%D1%81%D1%81%D0%B8%D0%B8»
Личные инструменты