MAKS -2013 käigus esitati Roscosmose ja Rosatomi struktuuride kodumaiste ettevõtete koostöös transpordi- ja energiamooduli (TEM) uuendatud mudel koos megavattklassi kosmose tuumajõuseadmega (NK nr 10, 2013, lk 4). Seda projekti esitleti avalikult täpselt neli aastat tagasi, 2009. aasta oktoobris (maksuseadustik nr 12, 2009, lk 40). Mis on selle aja jooksul muutunud?
Projekti kroonika
Tuletame meelde, et projekti eesmärk on luua energiajõuseadmete baas ja selle alusel uued kosmoseaparaadid, millel on suur võimsuse ja kaalu suhe, et rakendada ambitsioonikaid maailmaruumi uurimise ja uurimise programme. Need vahendid võimaldavad viia läbi ekspeditsioone sügavasse kosmosesse, suurendada kosmosetranspordi majanduslikku efektiivsust rohkem kui 20 korda ja suurendada kosmoselaeva pardal rohkem kui 10 korda elektrit.
Tuumajaam põhineb tuumareaktoril, millel on pikaealine turbomootormuundur. TEM-i arendamine toimub Venemaa presidendi 22. juuni 2010. aasta korraldusega nr 419-rp. Selle loomist näeb ette riiklik programm "Venemaa kosmosetegevus aastatel 2013 - 2020" ja presidendi programm majanduse moderniseerimiseks. Lepingujärgset tööd rahastatakse föderaaleelarvest eriprogrammi „Vene Föderatsiooni presidendi all oleva komisjoni projektide elluviimine Venemaa majanduse moderniseerimiseks ja tehnoloogiliseks arendamiseks” *raames.
Selle täiustatud projekti elluviimiseks eraldatakse ajavahemikul 2010–2018 rohkem kui 17 miljardit rubla. Rahade täpne jaotus on järgmine: riigikorporatsioonile Rosatom eraldatakse reaktori arendamiseks 7,245 miljardit rubla, 3,955 miljardit rubla - MV Keldyshi uurimiskeskusele tuumaelektrijaama loomiseks ja umbes 5,8 miljardit rubla - RSC Energia jaoks TEM tootmiseks. Tuumareaktori enda arendamise eest vastutav peaorganisatsioon on energiatehnoloogia uurimis- ja arendusinstituut (NIKIET), mis on osa Rosatomi süsteemist. Koostöö hõlmab ka Podolski teadusuuringute tehnoloogilist instituuti, RRC "Kurchatovi instituuti", füüsika- ja energeetikainstituuti Obninskis, teadusuuringute instituudi mittetulundusühingut "Luch", aatomireaktorite teadusliku uurimisinstituudi (NIIAR) ja mitmeid muud ettevõtted ja organisatsioonid. Keldyshi keskus, keemiatehnoloogia projekteerimisbüroo ja keemiaautomaatika projekteerimisbüroo on töövedeliku ringiga palju ära teinud. Elektromehaanika instituut oli ühendatud generaatori arendamisega.
Projekt rakendab esmakordselt uuenduslikke tehnoloogiaid, millel pole paljudes aspektides maailmas analooge:
ülitõhus teisendusahel;
kõrge temperatuuriga kompaktne kiire neutronreaktor gaasijahutussüsteemidega, tagades tuuma- ja kiirgusohutuse kõikides tööetappides;
suure tihedusega kütusel põhinevad kütuseelemendid;
kruiisi tõukejõusüsteem, mis põhineb võimsate suure jõudlusega elektriliste rakettmootorite plokil (EJE);
kõrge temperatuuriga turbiinid ja kompaktsed soojusvahetid, mille projekteerimisaeg on kümme aastat;
suure võimsusega kiirgeneraatorid-muundurid;
suurte konstruktsioonide kasutuselevõtmine kosmoses jne.
Kavandatud skeemi kohaselt genereerib tuumareaktor elektrit: tuumast läbi juhitud gaasijahutusvedelik pöörab turbiini, mis pöörleb elektrigeneraatorit ja kompressorit, mis ringleb töövedelikku suletud ahelas. Aine reaktorist ei lähe keskkonda, st radioaktiivne saastumine on välistatud. Elektrit tarbitakse elektrimootoriga töötamiseks, mis on töövedeliku tarbimise poolest rohkem kui 20 korda ökonoomsem kui keemilised analoogid. Tuumaelektrijaama põhielementide mass ja mõõtmed peaksid tagama nende paigutamise olemasolevate ja tulevaste Vene kanderaketite "Proton" ja "Angara" kosmosepeadesse.
Projekti kroonika näitab selle kiiret arengut tänapäeval. 30. aprillil 2010 kinnitas riikliku aatomienergia korporatsiooni Rosatom peadirektori asetäitja, tuumarelvade kompleksi direktoraadi direktor IM Kamenskikh projekti „Loomine megavatise tuumaelektrijaamal põhineva transpordi- ja energiamooduli kohta”. Dokument lepiti kokku ja Roskosmos kiitis selle heaks. Venemaa president Dmitri A. Medvedev allkirjastas 22. juunil 2010 korralduse projekti ainuettevõtjate määramise kohta.
9. veebruaril 2011 toimus Moskvas Keldyshi keskuse baasil ettevõtete - TEM -i arendajate videokonverents. Sellest võtsid osa Roscosmose juht A. N. Perminov, president ja peadisainer (RSC) Energia V. A. Lopota, Keldõši keskuse direktor A. S. Koroteev, peadirektor NIKIET ** Yu. G. Dragunov ja peadirektor Smetannikov, kosmosejõu disainer taimed NIKIETis. Erilist tähelepanu pöörati vajadusele luua "ressursside" stend reaktoripaigaldise katsetamiseks energia muundamise seadmega.
25. aprillil 2011 kuulutas Roscosmos välja avatud hanke tuumaelektrijaama, geostatsionaarse orbiidi multifunktsionaalse platvormi ja planeetidevahelise kosmoselaeva arendamiseks. Konkursi (mille võitja oli sama aasta 25. mail NIKIET) tulemusena sõlmiti kuni 2015. aastani kehtiv riigileping 805 miljoni rubla väärtuses installatsiooni pingiproovi loomiseks.
Leping näeb ette välja töötada: tehnilise ettepaneku tuumaelektrijaama pingi (koos tuumareaktori termosimulaatoriga) proovi loomiseks; tema kavandi kavand; projekteerimis- ja tehnoloogiline dokumentatsioon pingitoote komponentide prototüüpide ja tuumaelektrijaama põhielementide jaoks; tehnoloogilised protsessid, samuti tootmise ettevalmistamine pingitoote komponentide ja paigaldise põhielementide prototüüpide valmistamiseks; pingiproovi tegemine ja selle katsearendus.
Tuumaelektrijaama pingimudeli koosseis peaks sisaldama standardseadme põhielemente, mis on kavandatud tagama moodulipõhimõtte alusel hiljem erineva võimsusega käitiste loomise. Stendiproov peaks genereerima etteantud võimsust - soojus- ja elektrienergiat, samuti tekitama tõukejõu impulsse, mis on tüüpilised tuumaelektrijaama osana kosmoselaeva osaks. Projekti jaoks valiti kõrge temperatuuriga gaasijahutusega kiire neutronreaktor soojusvõimsusega kuni 4 MW.
23. augustil 2012 toimus Rosatomi ja Roscosmose esindajate kohtumine, mis oli pühendatud töö korraldamisele TEM -projekti elluviimiseks vajalike vastupidavustestide testimiskompleksi loomiseks. See toimus Peterburi lähedal Sosnovõi Boris A. P. Aleksandrovi teadusuuringute tehnoloogilises instituudis, kus on kavas luua määratud kompleks.
TEM -i eelprojekt valmis tänavu märtsis. Saadud tulemused võimaldasid 2013. aastal liikuda seadmete ja näidiste üksikasjaliku kavandamise ja tootmise etappi autonoomseteks testideks. Jahutusvedeliku tehnoloogiate katsetamine ja arendamine algas sel aastal MII uurimisreaktoris NIIAR (Dimitrovgrad), kuhu paigaldati silmus heelium-ksenoonjahutusvedeliku testimiseks temperatuuril üle 1000 ° C.
Reaktoritehase maapealne prototüüp on kavas luua 2015. aastaks ning 2018. aastaks peaks olema toodetud reaktorijaam tuumajõuseadme täiendamiseks ja selle katsete alustamine Sosnovõi Boris. Esimene lennutestide TEM võib ilmuda 2020. aastaks.
Projekti järgmine kohtumine toimus 10. septembril 2013 osariigi korporatsioonis Rosatom. NIKIETi juht Yu G. Dragunov tutvustas teavet tööseisundi ja peamiste probleemide kohta programmi rakendamisel. Ta rõhutas, et praegu on instituudi spetsialistid välja töötanud tuumaelektrijaama tehnilise projekti dokumentatsiooni, määranud kindlaks peamised projekteerimislahendused ja teostavad tööd vastavalt projekti "teekaardile". Pärast kohtumist andis korporatsiooni Rosatom juht S. V. Kirienko NIKIETile ülesandeks koostada ettepanekud teekaardi optimeerimiseks.
Tuumaelektrijaama konstruktsiooni ja disainifunktsioonide mõned üksikasjad saadi teada Keldyshi keskuse esindajatega peetud vestlusel MAKS-2013. aasta lennunäitusel. Eelkõige teatasid arendajad, et paigaldus tehakse kohe täielikult. suurusega versioon, vähendamata prototüüpi.
Tuumaelektrijaamal on oma tüübi kohta äärmiselt kõrged omadused: reaktori soojusvõimsusega 4 MW on generaatori elektrivõimsus 1 MW, see tähendab, et efektiivsus ulatub 25%-ni, mida loetakse väga hea näitaja.
Turbo-masina muundur on kaheahelaline. Esimeses vooluringis kasutatakse plaatsoojusvahetit - rekuperaatorit ja torukujulist soojusvahetit -külmikut. Viimane eraldab peamise (esimese) soojuse eemaldamise ahela ja teise soojustagastuskontuuri.
Projekti raames väljatöötatava ühe huvitavama lahenduse kohta (teise vooluringi külmikute-radiaatorite tüübi valik) anti vastus, et kaalutakse nii tilguti- kui ka paneelsoojusvahetit ning seni valikut pole tehtud. Demonstreeritud makettidel ja plakatitel esitati eelistatud variant koos tilguti külmiku-radiaatoriga. Paralleelselt käivad tööd paneelsoojusvahetiga. Pange tähele, et kogu TEM -i struktuur on muudetav: käivitamisel sobib moodul LV pea peaümbrise alla ja orbiidil „sirutab tiivad laiali” - vardad laienevad, levitades reaktorit, mootoreid ja kasulikku koormust pika vahemaa tagant.
TEM kasutab tervet hunnikut täiustatud ülivõimsat EPE -d - nelja "kroonlehte" kuuest 500 mm läbimõõduga peamasinast, pluss kaheksa väiksemat mootorit rullide juhtimiseks ja kursi korrigeerimiseks. MAKS-2013 müügisalongis näidati töötavat mootorit, mida juba katsetatakse (seni osalise tõukejõu korral, elektrivõimsusega kuni 5 kW). EJE -d töötavad ksenoonil. See on parim, kuid ka kõige kallim töövedelik. Kaaluti muid võimalusi: eelkõige metalle - liitium ja naatrium. Kuid sellisel töökeskkonnal põhinevad mootorid on vähem ökonoomsed ja selliste EJE -dega on väga raske teha maapealseid katseid.
Projektis sisalduv tuumajaama hinnanguline ressurss on kümme aastat. Ressursitestid tuleks läbi viia otse kogu paigaldise juures ja üksusi hakatakse iseseisvalt kasutama koostööettevõtete tugipunktis. Eelkõige on KBHM -is välja töötatud turbolaadur juba toodetud ja seda katsetatakse Keldyshi keskuse vaakumkambris. Valmistati ka 1 MW elektrilise reaktori termosimulaator.
