MAKS -2013 кезінде Роскосмос пен Росатом құрылымдарының отандық фирмаларының ынтымақтастығы мегаватт класындағы ғарыштық ядролық қозғалтқыш қондырғысы (АЭС) бар көлік -энергетикалық модулінің (ТЭМ) жаңартылған үлгісін ұсынды (NK No10, 2013 ж., 4 -бет). Бұл жоба осыдан тура төрт жыл бұрын, 2009 жылдың қазанында көпшілікке таныстырылды (Салық кодексі No12, 2009, 40 -бет). Осы уақыт ішінде не өзгерді?
Жобаның шежіресі
Естеріңізге сала кетейік, жобаның мақсаты-ғарыш кеңістігін зерттеу мен барлаудың өршіл бағдарламаларын іске асыру үшін энергетикалық қозғалыс базасын және оның негізінде салмақ қатынасы жоғары жаңа ғарыш аппараттарын құру. Бұл құралдар ғарыш кеңістігіне экспедицияларды жүзеге асыруға мүмкіндік береді, ғарыштық көліктік операциялардың экономикалық тиімділігін 20 еседен астам арттыруға және ғарыш кемесінің бортындағы электр қуатын 10 есеге арттыруға мүмкіндік береді.
АЭС ұзақ мерзімді турбомахин түрлендіргіші бар атомдық реакторға негізделген. TEM-ді әзірлеу Ресей Президентінің 2010 жылғы 22 маусымдағы No 419-рп бұйрығымен жүзеге асырылады. Оның құрылуы «Ресейдің 2013 - 2020 жылдарға арналған ғарыштық қызметі» мемлекеттік бағдарламасында және Президенттің экономиканы жаңғырту бағдарламасында көзделген. Келісімшарт бойынша жұмыс «Ресей Федерациясының Президенті жанындағы Комиссияның Ресей экономикасын жаңғырту мен технологиялық дамыту жөніндегі жобаларын іске асыру» арнайы бағдарламасы аясында федералды бюджеттен қаржыландырылады *.
Бұл озық жобаны іске асыруға 2010-2018 жылдар аралығында 17 миллиардтан астам рубль бөлінді. Қаражаттың нақты бөлінуі келесідей: реакторды дамытуға Росатом мемлекеттік корпорациясына 7,245 миллиард рубль, атом электр станциясын құру үшін MV Keldysh ғылыми орталығына 3,955 миллиард рубль, және шамамен 5,8 миллиард рубль бөлінді. - TEM өндіруге арналған RSC Energia үшін. Ядролық реактордың дамуына жауапты ұйым - Росатом жүйесіне кіретін Энергетикалық технологиялар ғылыми -зерттеу институты (NIKIET). Подольск ғылыми -зерттеу технологиялық институты, «Курчатов институты» ҒЗТК, Обнинск қаласындағы физика -энергетика институты, «Луч» КЕҰ ҒЗИ, Атомдық реакторлар ғылыми -зерттеу институты (NIIAR) және бірқатар басқа кәсіпорындар мен ұйымдар. Келдыш орталығы, Химиялық инженерия бойынша конструкторлық бюро және Химиялық автоматика бойынша конструкторлық бюро жұмыс сұйықтығының контуры бойынша көп жұмыс жасады. Генератордың дамуына Электромеханика институты қосылды.
Жоба алғаш рет әлемде теңдесі жоқ инновациялық технологияларды енгізеді:
жоғары тиімді конверсиялық схема;
газдың салқындату жүйелері бар жоғары температуралы жинақы жылдам нейтронды реактор, жұмысының барлық сатыларында ядролық және радиациялық қауіпсіздікті қамтамасыз етеді;
жоғары тығыздықтағы отын негізіндегі отын элементтері;
қуатты жоғары зымырандық қозғалтқыштар блогына негізделген круиздік қозғалтқыш жүйесі (EJE);
он жылдық конструкциялық қызмет мерзімі бар жоғары температуралы турбиналар мен жинақы жылуалмастырғыштар;
жоғары жылдамдықты электр генераторлары-жоғары қуатты түрлендіргіштер;
кеңістіктегі ірі құрылымдарды орналастыру және т.б.
Ұсынылған схемада ядролық реактор электр энергиясын өндіреді: өзек арқылы өтетін газ салқындатқышы турбинаны айналдырады, ол электр генераторы мен жұмыс сұйықтығын тұйық контурда айналдыратын компрессорды айналдырады. Реактордан шыққан зат қоршаған ортаға шықпайды, яғни радиоактивті ластану алынып тасталады. Электр қозғалтқышының жұмыс істеуі үшін электр энергиясы жұмсалады, бұл жұмыс сұйықтығын тұтыну тұрғысынан химиялық аналогтардан 20 есе үнемді. АЭС негізгі элементтерінің массасы мен өлшемдері олардың қолданыстағы және болашағы бар ресейлік «Протон» мен «Ангара» зымырандарының ғарыштық оқтұмсықтарда орналасуын қамтамасыз етуі тиіс.
Жобаның шежіресі оның қазіргі заманда қарқынды дамуын көрсетеді. 2010 жылдың 30 сәуірінде Росатом мемлекеттік атом энергиясы корпорациясы бас директорының орынбасары, Ядролық қару кешені дирекциясының директоры И. М. Каменских «Жаратылыс мегаваттық АЭС негізіндегі көлік -энергетикалық модуль ». Құжат Роскосмоспен келісілді және мақұлданды. 2010 жылдың 22 маусымында Ресей президенті Дмитрий А. Медведев жобаның жалғыз мердігерлерін анықтау туралы бұйрыққа қол қойды.
2011 жылдың 9 ақпанында Мәскеуде Келдыш орталығының базасында кәсіпорындар - TEM әзірлеушілерінің бейнеконференциясы өтті. Оған Роскосмос басшысы А. Н. Перминов, президенті және бас конструкторы (RSC) Энергия В. А. Лопота, Келдыш орталығының директоры А. С. Коротеев, NIKIET ** бас конструкторы Ю. Г. Драгунов және бас ғарыштық энергияның конструкторы В. П. Сметанников қатысты. NIKIET -тегі өсімдіктер. Энергия түрлендіру қондырғысы бар реактор қондырғысын сынау үшін «Ресурс» стендін құру қажеттілігіне ерекше назар аударылды.
2011 жылдың 25 сәуірінде Роскосмос атом электр станциясын, геостационарлық орбитадағы және планетааралық ғарыш аппараттарындағы көп функциялы платформаны дамытуға ашық тендер жариялады. Байқау нәтижесінде (сол жылдың 25 мамырында NIKIET жеңімпазы болды) қондырғының стендтік үлгісін жасауға 2015 жылға дейін құны 805 миллион рубль болатын мемлекеттік келісімшартқа қол қойылды.
Келісім -шартта: АЭС үлгісін (атомдық реактордың жылу тренажеры бар) құру үшін техникалық ұсыныс; оның дизайны; стендтік бұйымның компоненттері мен атом электр станциясының негізгі элементтерінің прототиптеріне арналған конструкторлық және технологиялық құжаттама; технологиялық процестер, сондай -ақ стендтік бұйымның компоненттері мен қондырғының негізгі элементтерінің прототиптерін жасауға өндірісті дайындау; орындық үлгісін жасау және оны эксперименттік әзірлеуді жүргізу.
АЭС -тің стендтік моделінің құрамы модульдік принцип негізінде әр түрлі қуаттылықтағы қондырғыларды кейін құруды қамтамасыз етуге арналған стандартты қондырғының негізгі элементтерін қамтуы тиіс. Орындық үлгісі берілген қуатты - жылу және электр энергиясын өндіруі керек, сонымен қатар ғарыш аппараты құрамында АЭС жұмысының барлық кезеңдеріне тән импульстар тудыруы керек. Жоба үшін жылу қуаты 4 МВт-қа дейінгі газбен салқындатылатын жылдам нейтронды реактор таңдалды.
2012 жылдың 23 тамызында TEM жобасын іске асыру үшін қажет төзімділік сынақтары үшін тестілеу кешенін құру бойынша жұмысты ұйымдастыруға арналған Росатом мен Роскосмос өкілдерінің кездесуі өтті. Ол Александров атындағы Санкт -Петербург маңындағы Сосновый бордағы ғылыми зерттеу технологиялық институтында өтті, онда көрсетілген кешенді құру жоспарлануда.
TEM -дің алдын ала жобалауы ағымдағы жылдың наурыз айында аяқталды. Алынған нәтижелер 2013 жылы автономды сынақтарға арналған жабдықтар мен үлгілерді егжей -тегжейлі жобалау және дайындау сатысына көшуге мүмкіндік берді. Салқындатқыш технологияларды сынау мен әзірлеу осы жылы NIIAR (Димитровград) MIR зерттеу реакторында басталды, онда гелий-ксенонды салқындатқышты 1000 ° C жоғары температурада сынауға арналған цикл орнатылды.
Реактор қондырғысының жердегі прототипін 2015 жылға қарай құру жоспарлануда, ал 2018 жылға қарай Сосновый Борда атомдық қозғалтқыш жүйесін аяқтайтын реактор қондырғысы шығарылып, оның сынақтары басталуы тиіс. Ұшу сынақтарына арналған бірінші TEM 2020 жылға қарай пайда болуы мүмкін.
Жоба бойынша келесі кездесу 2013 жылдың 10 қыркүйегінде «Росатом» мемлекеттік корпорациясында өтті. NIKIET басшысы Ю. Г. Драгунов жұмыстың жай -күйі мен бағдарламаны іске асырудағы негізгі проблемалар туралы ақпарат ұсынды. Ол қазіргі уақытта Институт мамандары АЭС -тің техникалық жобасының құжаттамасын әзірлегенін, негізгі жобалық шешімдерді анықтағанын және жобаның «жол картасына» сәйкес жұмысты жүргізіп жатқанын баса айтты. Кездесу қорытындысы бойынша Росатом корпорациясының басшысы С. В. Кириенко NIKIET -ке жол картасын оңтайландыру бойынша ұсыныстар дайындауды тапсырды.
МАКС-2013 авиашоуда Келдіш орталығының өкілдерімен әңгімелесу кезінде атом электр стансасының конструкциясы мен конструктивті ерекшеліктерінің кейбір бөлшектері анықталды, атап айтқанда, әзірлеушілер монтаждау дереу толық көлемде жүргізілетінін хабарлады. кішірейтілген прототип жасамай, өлшемді нұсқа.
АЭС өте жоғары сипаттамаларға ие: 4 МВт реактордың жылу қуаты кезінде генератордағы электр қуаты 1 МВт болады, яғни ПӘК 25%-ға жетеді. өте жақсы көрсеткіш.
Турбомеханикалық түрлендіргіш-екі тізбекті. Бірінші тізбекте пластиналы жылуалмастырғыш - рекуператор мен құбырлы жылуалмастырғыш -тоңазытқыш қолданылады. Соңғысы негізгі (бірінші) жылуды кетіру тізбегін және екінші жылу қайтару тізбегін ажыратады.
Жоба аясында әзірленіп жатқан ең қызықты шешімдердің біріне қатысты (екінші тізбектегі тоңазытқыш-радиаторлардың түрін таңдау), тамшылы және панельді жылу алмастырғыштар қарастырылып жатыр деген жауап берілді. таңдау жасалмаған. Көрсетілген макеттер мен плакаттарда таңдаулы нұсқаға тоңазытқыш-радиатор ұсынылды. Сонымен қатар, панельді жылу алмастырғышта жұмыс жүргізілуде. Естеріңізге сала кетейік, TEM -дің барлық құрылымы өзгереді: ұшыру кезінде модуль LV бастың астына түседі, ал орбитада ол «қанаттарын жайады» - таяқшалар реакторды, қозғалтқыштарды және пайдалы жүктемені алыс қашықтыққа таратады.
TEM жетілдірілген өте қуатты EPE жиынтығын қолданады - диаметрі 500 мм болатын алты негізгі қозғалтқыштың төрт «жапырақшасы», сонымен қатар орамды басқару мен бағытты түзету үшін сегіз кіші қозғалтқыш. MAKS-2013 көрме залында тестілеуден өтіп жатқан жұмыс қозғалтқышы көрсетілді (әзірге жартылай серпіліс кезінде, электр қуаты 5 кВт дейін). EJE ксенонмен жұмыс істейді. Бұл ең жақсы, сонымен қатар ең қымбат жұмыс сұйықтығы. Басқа нұсқалар қарастырылды: атап айтқанда, металдар - литий мен натрий. Алайда, мұндай жұмыс ортасына негізделген қозғалтқыштар үнемді емес және мұндай EJE -де жердегі сынақтарды жүргізу өте қиын.
Жобаға енгізілген атом электр станциясының болжамды ресурсы - он жыл. Ресурстық тестілеу тікелей қондырғыда жүргізілуі тиіс, ал қондырғылар кооперативті кәсіпорындардың тірек базасында автономды түрде басқарылатын болады. Атап айтқанда, KBHM -де әзірленген турбоагрегат қазірдің өзінде шығарылды және Келдыш орталығындағы вакуумдық камерада сынақтан өтуде. 1 МВт электр қуаты реакторының жылу тренажері де жасалды.
