MAKS -2013 laikā vietējo uzņēmumu sadarbība no Roscosmos un Rosatom struktūrām iepazīstināja ar atjauninātu transporta un enerģijas moduļa (TEM) modeli ar kosmosa kodolenerģijas dzinēju (AES) ar megavatu klasi (NK Nr. 10, 2013, 4. lpp.). Šis projekts tika publiski prezentēts tieši pirms četriem gadiem, 2009. gada oktobrī (Nodokļu kodeksa Nr. 12, 2009, 40. lpp.). Kas šajā laikā ir mainījies?
Projekta hronika
Atgādināt, ka projekta mērķis ir izveidot enerģijas vilces bāzi un, pamatojoties uz to, jaunus kosmosa transportlīdzekļus ar augstu jaudas un svara attiecību, lai īstenotu vērienīgas kosmosa izpētes un izpētes programmas. Šie līdzekļi ļauj īstenot ekspedīcijas dziļā kosmosā, vairāk nekā 20 reizes palielināt kosmosa transporta operāciju ekonomisko efektivitāti un vairāk nekā 10 reizes palielināt elektroenerģiju uz kosmosa kuģa.
Atomelektrostacijas pamatā ir kodolreaktors ar ilgmūžīgu turbomašīnas pārveidotāju. TEM izstrāde tiek veikta ar Krievijas prezidenta 2010. gada 22. jūnija rīkojumu Nr. 419-rp. Tās izveidi paredz valsts programma "Krievijas kosmosa aktivitātes 2013. - 2020. gadam" un Valsts prezidenta programma ekonomikas modernizācijai. Darbu saskaņā ar līgumu finansē no federālā budžeta īpašās programmas “Krievijas Federācijas prezidenta vadītās Komisijas projektu īstenošana Krievijas ekonomikas modernizācijai un tehnoloģiskajai attīstībai” *ietvaros.
Šī progresīvā projekta īstenošanai laika posmā no 2010. līdz 2018. gadam tiek piešķirti vairāk nekā 17 miljardi rubļu. Precīzs līdzekļu sadalījums ir šāds: 7,255 miljardi rubļu tiek piešķirti valsts korporācijai Rosatom reaktora attīstībai, 3,955 miljardi rubļu - MV Keldišas pētniecības centram atomelektrostacijas izveidei un aptuveni 5,8 miljardi rubļu. - RSC Energia TEM ražošanai. Galvenā organizācija, kas ir atbildīga par kodolreaktora izstrādi, ir Energotehnoloģiju pētniecības un attīstības institūts (NIKIET), kas ir daļa no Rosatom sistēmas. Sadarbībā ietilpst arī Podoļskas Zinātniski pētnieciskais tehnoloģiju institūts, RRC "Kurčatova institūts", Fizikas un enerģētikas institūts Obninskā, Zinātniski pētnieciskais institūts NPO "Luch", Atomu reaktoru zinātniskās pētniecības institūts (NIIAR) un vairāki citi uzņēmumi un organizācijas. Keldiša centrs, Ķīmijas inženierijas dizaina birojs un Ķīmiskās automatizācijas dizaina birojs ir daudz paveikuši darba šķidruma ķēdē. Elektromehānikas institūts bija saistīts ar ģeneratora izstrādi.
Projekts pirmo reizi īsteno novatoriskas tehnoloģijas, kurām daudzos aspektos nav analogu pasaulē:
ļoti efektīva pārveidošanas ķēde;
augstas temperatūras kompakts ātrs neitronu reaktors ar gāzes dzesēšanas sistēmām, nodrošinot kodola un radiācijas drošību visos darbības posmos;
augsta blīvuma degvielas elementi;
kruīza vilces sistēma, kuras pamatā ir jaudīgu augstas veiktspējas elektrisko raķešu dzinēju bloks (EJE);
augstas temperatūras turbīnas un kompakti siltummaiņi ar desmit gadu ilgu kalpošanas laiku;
ātrgaitas lieljaudas elektroģeneratori-pārveidotāji;
liela izmēra konstrukciju izvietošana kosmosā utt.
Piedāvātajā shēmā kodolreaktors ģenerē elektrību: gāzes dzesēšanas šķidrums, kas tiek izvadīts caur serdi, pagriež turbīnu, kas rotē elektrisko ģeneratoru un kompresoru, kas cirkulē darba šķidrumu slēgtā kontūrā. Viela no reaktora neizplūst vidē, tas ir, tiek izslēgts radioaktīvais piesārņojums. Elektriskā dzinēja darbināšanai tiek patērēta elektroenerģija, kas darba šķidruma patēriņa ziņā ir vairāk nekā 20 reizes ekonomiskāka nekā ķīmiskie analogi. Atomelektrostacijas pamatelementu masai un izmēriem būtu jānodrošina to izvietošana esošo un potenciālo Krievijas nesējraķešu "Proton" un "Angara" kaujas galviņās.
Projekta hronika parāda tā straujo attīstību mūsdienās. 2010. gada 30. aprīlī Valsts atomenerģijas korporācijas Rosatom ģenerāldirektora vietnieks, Kodolieroču kompleksa direkcijas direktors IM Kamenskikh apstiprināja darba uzdevumu reaktora objekta un TEM attīstībai projekta “Izveide transporta un enerģijas moduļa, kura pamatā ir megavatu atomelektrostacija”. Dokuments tika saskaņots un apstiprināts Roskosmos. 2010. gada 22. jūnijā Krievijas prezidents Dmitrijs A. Medvedevs parakstīja rīkojumu par projekta vienīgo darbuzņēmēju noteikšanu.
2011. gada 9. februārī Maskavā, pamatojoties uz Keldiša centru, notika uzņēmumu - TEM izstrādātāju - videokonference. Tajā piedalījās Roscosmos vadītājs A. N. Perminovs, prezidents un ģenerāldizaineris (RSC) Energia V. A. Lopota, Keldiša centra direktors A. S. Korotejevs, ģenerāldirektors NIKIET ** Ju. G. Dragunovs un galvenais viceprezidents Smetannikovs, kosmosa jaudas dizainers. augi NIKIET. Īpaša uzmanība tika pievērsta nepieciešamībai izveidot "Resursu" stendu, lai pārbaudītu reaktora iekārtu ar enerģijas pārveidošanas bloku.
2011. gada 25. aprīlī Roscosmos izsludināja atklātu konkursu atomelektrostacijas, daudzfunkcionālas platformas ģeostacionārā orbītā un starpplanētu kosmosa kuģa attīstībai. Konkursa rezultātā (kura uzvarētājs tā paša gada 25. maijā bija NIKIET) tika parakstīts līdz 2015. gadam spēkā esošs valsts līgums 805 miljonu rubļu vērtībā par instalācijas stenda parauga izveidi.
Līgums paredz izstrādāt: tehnisku priekšlikumu stenda (ar kodolreaktora termisko simulatoru) parauga izveidei atomelektrostacijā; viņa projekta projekts; projektēšana un tehnoloģiskā dokumentācija stenda izstrādājuma sastāvdaļu prototipiem un atomelektrostacijas pamatelementiem; tehnoloģiskie procesi, kā arī ražošanas sagatavošana stenda izstrādājuma sastāvdaļu un iekārtas pamatelementu prototipu izgatavošanai; veicot stenda paraugu un veicot tā eksperimentālo izstrādi.
Atomelektrostacijas stenda modeļa sastāvā jāiekļauj standarta iekārtas pamatelementi, kas paredzēti, lai pēc moduļu principa nodrošinātu dažādu jaudu iekārtu turpmāku izveidi. Stenda paraugam vajadzētu radīt noteiktu jaudu - termisko un elektrisko, kā arī radīt vilces impulsus, kas raksturīgi visiem kodolspēkstacijas kā kosmosa kuģa darbības posmiem. Projektam tika izvēlēts augstas temperatūras ar gāzi dzesēts ātrs neitronu reaktors ar termisko jaudu līdz 4 MW.
2012. gada 23. augustā notika Rosatom un Roscosmos pārstāvju sanāksme, kas veltīta darba organizēšanai, lai izveidotu testēšanas kompleksu izturības testiem, kas nepieciešami TEM projekta īstenošanai. Tas notika A. P. Aleksandrova zinātniskās pētniecības tehnoloģiju institūtā Sosnovi Borā netālu no Sanktpēterburgas, kur plānots izveidot norādīto kompleksu.
TEM provizoriskais dizains tika pabeigts šī gada martā. Iegūtie rezultāti ļāva 2013. gadā pāriet uz iekārtu un paraugu detalizētas projektēšanas un izgatavošanas posmu autonomajiem testiem. Dzesēšanas šķidruma tehnoloģiju testēšana un attīstība šogad sākās MIR pētniecības reaktorā NIIAR (Dimitrovgrada), kur tika uzstādīta cilpa hēlija-ksenona dzesēšanas šķidruma testēšanai temperatūrā virs 1000 ° C.
Paredzēts, ka līdz 2015. gadam tiks izveidots uz zemes esošs reaktora stacijas prototips, un līdz 2018. gadam vajadzētu ražot reaktora staciju kodolenerģijas piedziņas sistēmas pabeigšanai un sākt tās testus Sosnovi Borā. Pirmie TEM lidojumu testiem var parādīties līdz 2020.
Nākamā sanāksme par projektu notika 2013. gada 10. septembrī valsts korporācijā Rosatom. NIKIET vadītājs Ju G. G. Dragunovs iepazīstināja ar informāciju par darba stāvokli un galvenajām problēmām programmas īstenošanā. Viņš uzsvēra, ka šobrīd institūta speciālisti ir izstrādājuši atomelektrostacijas tehniskā projekta dokumentāciju, apzinājuši galvenos projektēšanas risinājumus un veic darbus saskaņā ar projekta "ceļvedi". Pēc tikšanās korporācijas Rosatom vadītājs S. V. Kirienko uzdeva NIKIET sagatavot priekšlikumus ceļa kartes optimizēšanai.
Dažas detaļas par atomelektrostacijas dizainu un konstrukcijas iezīmēm tika noskaidrotas sarunā ar Keldiša centra pārstāvjiem gaisa šovā MAKS-2013. Konkrēti izstrādātāji ziņoja, ka uzstādīšana tiks veikta nekavējoties pilnībā. izmēra versija, neveidojot samazinātu prototipu.
Atomelektrostacijai ir ārkārtīgi augstas (pēc sava veida) īpašības: ar 4 MW reaktora siltuma jaudu ģeneratora elektriskā jauda būs 1 MW, tas ir, efektivitāte sasniegs 25%, ko uzskata par ļoti labs rādītājs.
Turbomašīnas pārveidotājs ir divu ķēžu. Pirmajā ķēdē tiek izmantots plākšņu siltummainis - rekuperators un cauruļveida siltummainis -ledusskapis. Pēdējais atdala galveno (pirmo) siltuma noņemšanas ķēdi un otro siltuma atgriešanas ķēdi.
Attiecībā uz vienu no interesantākajiem risinājumiem, kas tiek izstrādāts projekta ietvaros (otrās ķēdes ledusskapju-radiatoru tipa izvēle), tika sniegta atbilde, ka tiek apsvērti gan pilienu, gan paneļu siltummaiņi, un līdz šim izvēle nav izdarīta. Demonstrētajā maketā un plakātos vēlamā iespēja tika piedāvāta ar pilināmu ledusskapi-radiatoru. Paralēli notiek darbs pie paneļu siltummaiņa. Ņemiet vērā, ka visa TEM struktūra ir pārveidojama: palaišanas laikā modulis ietilpst zem LV galvas apvalka, un orbītā tas “izpleš spārnus” - stieņi izplešas, izkliedējot reaktoru, dzinējus un lietderīgo kravu lielā attālumā.
TEM izmantos veselu virkni uzlabotu ārkārtīgi jaudīgu EPE - četras "ziedlapiņas" no sešiem galvenajiem dzinējiem ar 500 mm diametru, kā arī astoņus mazākus dzinējus rites kontrolei un kursa korekcijai. Izstāžu zālē MAKS-2013 tika demonstrēts strādājošs dzinējs, kas jau tiek testēts (līdz šim pie daļējas vilces, ar elektrisko jaudu līdz 5 kW). EJE strādā pie ksenona. Tas ir labākais, bet arī visdārgākais darba šķidrums. Tika apsvērtas citas iespējas: jo īpaši metāli - litijs un nātrijs. Tomēr dzinēji, kuru pamatā ir šāda darba vide, ir mazāk ekonomiski, un šādiem EJE ir ļoti grūti veikt zemes testus.
Projektā iekļautais atomelektrostacijas paredzamais resurss ir desmit gadi. Resursu testus paredzēts veikt tieši uz visu instalāciju, un vienības darbosies autonomi uz sadarbības uzņēmumu bāzes. Jo īpaši KBHM izstrādātais turbokompresors jau ir izgatavots un tiek pārbaudīts vakuuma kamerā Keldišas centrā. Tika izgatavots arī 1 MW jaudas reaktora termiskais simulators.
