Megawatt-klass kärnkraftverk (NPP) är ett gemensamt projekt av en grupp ryska företag som är en del av Roskosmos och Rosatom. Detta projekt syftar till att utveckla megawatt-klassade kärnkraftverk. Den är utformad speciellt för att utrusta en ny rymdfarkost med arbetsnamnet TEM (transport- och energimodul). Huvudentreprenören för projektet för att skapa ett kärnkraftverk är Federal State Unitary Enterprise "Research Center uppkallad efter M.V. Keldysh" (Moskva). Målet med det ambitiösa projektet är att föra Ryssland till en ledande position i skapandet av rymdbaserade energikomplex med hög effektivitet och kapabla att lösa ett imponerande utbud av uppgifter i yttre rymden. Till exempel, utforskning av månen, såväl som de avlägsna planeterna i vårt solsystem, inklusive skapandet av automatiska baser på dem.
För närvarande genomförs rymdflygningar i rymden nära jorden på raketer, som sätts i rörelse genom att flytande eller fast raketbränsle förbränns i sina motorer. Flytande drivmedel delas in i oxidationsmedel och drivmedel. Dessa komponenter finns i olika tankar i raketen i flytande tillstånd. Blandningen av komponenterna sker redan i förbränningskammaren, vanligtvis med hjälp av injektorer. Tryckskapande på grund av driften av ett deplacement- eller turbopumpsystem. Dessutom används drivmedelskomponenter för att kyla raketmotorns munstycke. Fast raketbränsle delas också in i bränsle och oxidationsmedel, men de är i form av en blandning av fasta ämnen.
Under de senaste decennierna har tekniken för att använda dessa typer av raketbränsle utarbetats till minsta detalj i många länder. Samtidigt medger raketforskare själva att vidareutvecklingen av sådan teknik är problematisk. Den tidigare chefen för den ryska federala rymdorganisationen, Anatoly Perminov, noterade: "I grova drag har allt pressats ut ur de befintliga raketmotorerna, vare sig det är flytande eller fast. Försök att öka sin kraft, specifik impuls verkar helt enkelt vara föga lovande. Mot denna bakgrund är andra tekniska lösningar av intresse. Till exempel kärnkraftverk, som kan ge en ökning av dragkraft och specifik impuls med flera gånger. Anatoly Perminov gav ett exempel på en flygning till Mars, dit det nu tar 1,5-2 år att flyga fram och tillbaka. Med användning av ett kärnkraftverk skulle flygtiden kunna minskas till 2-4 månader.
Med hänsyn till detta, i Ryssland, sedan 2010, har ett projekt genomförts för att skapa en rymdtransport- och energimodul baserad på ett kärnkraftverk av megawattklass som inte har några analoger i världen. Motsvarande order undertecknades av Dmitrij Medvedev. Det var planerat att tilldela 2018 miljarder rubel från den federala budgeten, Roskosmos och Rosatom för genomförandet av detta projekt fram till 17, 7,2 miljarder rubel av detta belopp tilldelades av det statliga företaget Rosatom för skapandet av en reaktoranläggning (Scientific Research and Design) Institute Dollezhal Power Engineering), 4 miljarder rubel - till Keldysh Center för utveckling av ett kärnkraftverk, 5,8 miljarder rubel - RSC Energia, som var tänkt att skapa en transport- och energimodul. I enlighet med det nya federala rymdprogrammet 2016-2025 tillhandahölls ytterligare 22 miljarder 890 miljoner rubel för fortsatt arbete med projektet.
Alla dessa arbeten utförs i Ryssland, inte från grunden. Möjligheten att använda kärnenergi i rymden har övervägts sedan mitten av 50-talet av så framstående inhemska specialister som Keldysh, Kurchatov och Korolev. Bara från 1970 till 1988 skickade Sovjetunionen upp mer än 30 spaningssatelliter i rymden, som var utrustade med lågeffekts kärnkraftverk av typen Topaz och Buk. Dessa satelliter användes för att skapa ett allvädersövervakningssystem för ytmål i hela världshavet, samt för att utfärda målbeteckning med överföring till kommandoposter eller bärare armar - system för marin rymdspaning och målbeteckning "Legend" (1978). Under perioden från 1960 till 1980 utvecklades och testades en kärnraketmotor i vårt land på Semipalatinsk-testplatsen, rapporterade TASS-byrån.
Kärnreaktor-omvandlare "Topaz" (reducerad layout)
Experter identifierar följande fördelar med kärnkraftverk:
– Möjligheten att flyga till Mars på 1,5 månad och återvända tillbaka, medan en flygning med konventionella raketmotorer kan ta upp till 1,5 år utan möjlighet att återvända.
— Nya möjligheter i studiet av jordens nära rymden.
– Förmågan att manövrera och accelerera, till skillnad från installationer som bara kan accelerera och sedan flyga längs en given bana.
– Minskade underhållskostnader, vilket uppnås på grund av den höga resursen, 10-årig drift är möjlig.
- En betydande ökning av nyttolastmassan som hamnar i omloppsbana på grund av frånvaron av stora bränsletankar.
Den 20 juli 2014 erhölls ett patent från Ryska federationen under numret RU2522971 för ett "Nuclear Power Plant" (NPP), författat av akademiker A. S. Koroteev. , JSC "NIKIET" uppkallad efter Dollezhal presenterade en modell av en reaktoranläggning för ett kärnkraftverk av megawattklass. Det är känt att kärnkraftverket som utvecklas i vårt land består av tre huvudelement: en reaktoranläggning med en arbetsvätska och hjälpanordningar, såsom en turbogenerator-kompressor och en värmeväxlare-rekuperator; ett elektriskt raketframdrivningssystem och en kyl-radiator (ett system för att släppa ut värme i rymden). Med tanke på arbetets framsteg kan det noteras att Ryska federationen har alla möjligheter att vara den första att skjuta upp en rymdfarkost i omloppsbana, som kommer att vara utrustad med ett kärnkraftverk.
Det är planerat att modellen av kärnkraftverk i järn för testning ska skapas 2019. Och de första rymdflygningarna med ett sådant kraftverk kommer att äga rum på 2020-talet. Det faktum att de första flygtesterna av ett kärnkraftsframdrivningssystem är planerade till 2020-talet berättades för journalister redan i april 2016 av Dmitry Makarov, som är chef för Institute of Reactor Materials (IRM, Sverdlovsk-regionen). Som svar på frågor från TASS-journalister noterade han att inom en snar framtid skulle en markbaserad prototyp av denna enhet skapas i Ryssland, och de första flygtesterna i rymden skulle hållas på 2020-talet. En sådan megawatt-klass installation kommer att göra det möjligt att bilda kraftfulla elektriska kärnkraftsmotorer som kan accelerera interplanetära fordon till allvarliga hastigheter. Som en del av arbetet med detta projekt skapar Rosatom kärnan i installationen - en kärnreaktor.
Modell av ett reaktorverk för ett kärnkraftverk av megawattklass
Enligt Makarov har IRM framgångsrikt genomfört tester av värmeledande element (TVEL) för denna installation, och specificerar att fullskaliga bränsleelement, som är planerade att användas i sådana reaktorer, har testats. Makarov tvivlar inte på att det, baserat på erfarenheten och kompetensen från Roskosmos och Rosatom-instituten, kommer att vara möjligt att skapa ett kärnkraftverk som gör det möjligt för vårt land att nå inte bara de närmaste utan också avlägsna planeterna i vårt solsystem. I själva verket kommer en plattform att utvecklas med hjälp av vilken det kommer att vara möjligt att genomföra seriösa forskningsprogram som syftar till att studera djupa rymd.
Utvecklingen av kärnkraftverk i Ryssland har följande praktiska fördelar. För det första är detta en betydande expansion av Rysslands och mänsklighetens kapacitet i allmänhet. Rymdskepp utrustade med ett kärnkraftverk kommer att göra människors resa till Mars och andra planeter till verklighet.
För det andra kommer sådana fartyg att göra det möjligt att avsevärt intensifiera mänsklig aktivitet i rymden nära jorden, vilket ger en verklig möjlighet att börja kolonisera månen (det finns redan projekt för att bygga kärnkraftverk på jordens satellit). "Användningen av kärnkraftverk övervägs för stora bemannade rymdsystem, och inte för små rymdfarkoster som kan flyga på andra typer av installationer med jonpropeller eller solvindenergi. Det kommer att vara möjligt att använda kärnkraftverk på interorbitala återanvändbara bogserbåtar. Till exempel att flytta olika laster mellan låga och höga banor, att flyga till asteroider. Det kommer också att vara möjligt att skicka en expedition till Mars eller skapa en återanvändbar måndragare, säger professor Oleg Gorshkov. Sådana fartyg kan förändra hela ekonomin för rymdutforskning. Som RSC Energias specialister noterar kommer en kärnkraftsdriven bärraket att kunna minska kostnaden för att skjuta upp en nyttolast i en månbana med mer än två gånger jämfört med raketer utrustade med raketmotorer för flytande drivmedel.
För det tredje är denna utveckling nya teknologier och material som definitivt kommer att dyka upp under projektets gång. De kan introduceras i andra grenar av rysk industri - maskinteknik, metallurgi, etc. Detta är ett genombrottsprojekt som, om det genomförs framgångsrikt, kan ge en ny impuls till den ryska ekonomin.
Källor till information:
http://expert.ru/2013/01/31/vyijti-iz-tupika
https://lenta.ru/news/2016/04/26/nuclear
http://tass.ru/kosmos/3238375
https://riafan.ru/998650-rossiya-pervoi-vyvedet-na-orbitu-yadernyi-kosmicheskii-korabl
Material från öppna källor