По време на МАКС -2013 сътрудничеството на местни фирми от структурите на Роскосмос и Росатом представи актуализиран модел на транспортен и енергиен модул (ТЕМ) с космическа ядрена електроцентрала (АЕЦ) от клас мегават (NK № 10, 2013, стр. 4). Този проект беше представен публично точно преди четири години, през октомври 2009 г. (Данъчен кодекс № 12, 2009 г., стр. 40). Какво се е променило през това време?
Хроника на проекта
Припомнете си, че целта на проекта е да се създаде база за енергийно задвижване и на негова база нови космически кораби с високо съотношение мощност-тегло към изпълнението на амбициозни програми за изследване и изследване на космоса. Тези средства дават възможност за извършване на експедиции в дълбокия космос, над 20-кратно увеличение на икономическата ефективност на космическите транспортни операции и над 10-кратно увеличение на електрическата мощност на борда на космическия кораб.
Атомната електроцентрала се основава на ядрен реактор с дълготраен турбомашинен преобразувател. Разработването на TEM се извършва със заповед на президента на Русия от 22 юни 2010 г. № 419-rp. Създаването му е предвидено от държавната програма „Космическите дейности на Русия за 2013 - 2020 г.“и програмата на президента за модернизация на икономиката. Работата по договора се финансира от федералния бюджет в рамките на специалната програма „Изпълнение на проектите на Комисията при президента на Руската федерация за модернизация и технологично развитие на руската икономика“*.
Повече от 17 милиарда рубли са заделени за изпълнението на този усъвършенстван проект в периода от 2010 до 2018 година. Точното разпределение на средствата е както следва: 7,245 милиарда рубли са разпределени на държавната корпорация "Росатом" за разработването на реактора, 3 955 милиарда рубли - за изследователския център MV Keldysh за създаването на атомна електроцентрала и около 5,8 милиарда рубли - за RSC Energia за производство на ТЕМ. Главната организация, отговорна за развитието на самия ядрен реактор, е Институтът за научни изследвания и развитие на енергийните технологии (NIKIET), който е част от системата на Росатом. Сътрудничеството включва още Подолския научноизследователски технологичен институт, РРЦ „Курчатов институт“, Института по физика и енергетика в Обнинск, Научноизследователския институт НПО „Луч“, Научноизследователския институт по атомни реактори (НИИАР) и редица други предприятия и организации. Центърът „Келдиш“, Конструкторското бюро за химическо инженерство и Проектното бюро за химическа автоматизация са направили много по веригата на работната течност. Институтът по електромеханика е свързан с развитието на генератора.
За първи път проектът внедрява иновативни технологии, които в много отношения нямат аналози в света:
високоефективна верига за преобразуване;
компактен високотемпературен реактор с бързи неутрони със системи за охлаждане на газ, осигуряващ ядрена и радиационна безопасност на всички етапи на работа;
горивни елементи на горивна основа с висока плътност;
система за круизно задвижване, базирана на блок от мощни високоефективни електрически ракетни двигатели (EJE);
високотемпературни турбини и компактни топлообменници с десетгодишен проектен живот;
високоскоростни електрически генератори-преобразуватели с висока мощност;
разполагане на големи структури в космоса и др.
В предложената схема ядрен реактор генерира електричество: газов охладител, задвижван през сърцевината, завърта турбина, която върти електрически генератор и компресор, който циркулира работната течност в затворен контур. Веществото от реактора не излиза в околната среда, тоест е изключено радиоактивно замърсяване. Консумира се електроенергия за работата на електрически задвижващ двигател, който е повече от 20 пъти по -икономичен от химичните аналози по отношение на разхода на работната течност. Масата и размерите на основните елементи на атомната електроцентрала трябва да осигурят поставянето им в космическите бойни глави на съществуващите и бъдещите руски ракети -носители „Протон“и „Ангара“.
Хрониката на проекта показва бързото му развитие в съвремието. На 30 април 2010 г. заместник генералният директор на Държавната корпорация за атомна енергия Росатом, директор на Дирекцията за комплекса за ядрени оръжия И. М. Каменских одобри техническото задание за разработване на реакторно съоръжение и ТЕМ в рамките на проекта „Създаване на транспортен и енергиен модул, базиран на мегаватна атомна електроцентрала”. Документът е съгласуван и одобрен от Роскосмос. На 22 юни 2010 г. руският президент Дмитрий А. Медведев подписа заповед за определяне на едноличните изпълнители на проекта.
На 9 февруари 2011 г. в Москва на базата на Центъра „Келдиш“се проведе видеоконференция на предприятия - разработчици на ТЕМ. На него присъстваха ръководителят на Роскосмос А. Н. Перминов, президентът и генерален дизайнер (RSC) Енергия В. А. Лопота, директорът на Центъра „Келдиш“А. С. Коротеев, генералният директор проектант НИКИЕТ ** Ю. Г. Драгунов и главният В. П. Сметаников, дизайнер на космическата енергия растения в NIKIET. Особено внимание беше обърнато на необходимостта от създаване на "Ресурсен" щанд за тестване на реакторна инсталация с блок за преобразуване на енергия.
На 25 април 2011 г. Роскосмос обяви открит търг за разработване на атомна електроцентрала, многофункционална платформа на геостационарна орбита и междупланетни космически кораби. В резултат на конкурса (победител в който беше NIKIET на 25 май същата година) беше подписан държавен договор, валиден до 2015 г. на стойност 805 милиона рубли за създаване на проба от инсталацията.
Договорът предвижда разработването на: техническо предложение за създаване на еталон (с термичен симулатор на ядрен реактор) проба от атомна електроцентрала; чертожния му проект; проектна и технологична документация за прототипи на компоненти на стендов продукт и основни елементи на атомна електроцентрала; технологични процеси, както и подготовка на производство за производство на прототипи на компонентите на стендовия продукт и основните елементи на инсталацията; изработване на проба от стенд и извършване на експерименталната му разработка.
Съставът на стендовия модел на атомната електроцентрала трябва да включва основните елементи на стандартна инсталация, предназначена да осигури последващото създаване на инсталации с различна мощност въз основа на модулен принцип. Стендовата проба трябва да генерира определена мощност - топлинна и електрическа, както и да създава импулси на тяга, характерни за всички етапи от експлоатацията на атомната електроцентрала като част от космическия кораб. За проекта беше избран високотемпературен реактор с бързи неутрони с газово охлаждане с топлинна мощност до 4 MW.
На 23 август 2012 г. се проведе среща на представители на Росатом и Роскосмос, посветена на организацията на работата по създаването на изпитателен комплекс за изпитания за издръжливост, необходими за изпълнението на проекта ТЕМ. Той се проведе в Научноизследователския технологичен институт „А. П. Александров“в Соснов Бор край Санкт Петербург, където се планира създаването на посочения комплекс.
Предварителният проект на ТЕМ беше завършен през март тази година. Получените резултати направиха възможно преминаването през 2013 г. на етапа на подробно проектиране и производство на оборудване и образци за автономни тестове. Тестването и разработването на технологии за охлаждаща течност започна тази година в изследователския реактор MIR в НИИАР (Димитровград), където беше инсталиран контур за тестване на хелиево-ксеноновата охлаждаща течност при температури над 1000 ° C.
Планира се до 2015 г. да бъде създаден наземен прототип на реакторната централа, а до 2018 г. трябва да бъде произведена реакторна инсталация за завършване на задвижващата ядрена система и нейните изпитания да започнат в Соснов Бор. Първият TEM за полетни тестове може да се появи до 2020 г.
Следващата среща по проекта се проведе на 10 септември 2013 г. в държавната корпорация „Росатом“. Ръководителят на НИКИЕТ Ю. Г. Драгунов представи информация за състоянието на работа и основните проблеми при изпълнението на програмата. Той подчерта, че към момента специалистите на Института са разработили документацията на техническия проект на атомната електроцентрала, идентифицирали са основните проектни решения и са извършили работата в съответствие с "пътната карта" на проекта. След срещата ръководителят на корпорация „Росатом“С. В. Кириенко възложи на НИКИЕТ да изготви предложения за оптимизиране на пътната карта.
Някои подробности за дизайна и конструктивните особености на атомната електроцентрала бяха установени по време на разговор с представители на Центъра „Келдиш“на авиосалона MAKS-2013. По-специално разработчиците съобщиха, че инсталацията ще бъде извършена незабавно в пълен размер версия, без да се прави намален прототип.
Атомната електроцентрала има изключително високи (за своя тип) характеристики: с топлинна мощност на реактора от 4 MW, електрическата мощност на генератора ще бъде 1 MW, тоест ефективността ще достигне 25%, което се счита за много добър показател.
Турбомашинен преобразувател е двуконтурен. В първия кръг се използва пластинен топлообменник - рекуператор и тръбен топлообменник -хладилник. Последният разделя основната (първата) верига за отвеждане на топлината и втората верига за връщане на топлина.
По отношение на едно от най-интересните решения, разработвани в рамките на проекта (изборът на типа хладилници-радиатори на втория кръг), беше даден отговор, че се обмислят както капковите, така и панелните топлообменници, а до момента не е направен избор. На демонстрирания макет и плакати предпочитаният вариант беше представен с капков хладилник-радиатор. Паралелно се работи по панелния топлообменник. Обърнете внимание, че цялата структура на TEM е трансформируема: при изстрелване модулът се побира под обтекателя на ниско напрежение и в орбита той „разтваря крилата си“- прътите се разширяват, разпръсквайки реактора, двигателите и полезния товар на голямо разстояние.
TEM ще използва цял куп подобрени изключително мощни EPE - четири "венчелистчета" от шест основни двигателя с диаметър 500 mm, плюс осем по -малки двигателя за контрол на ролката и корекция на курса. В изложбения салон на МАКС-2013 беше показан работещ двигател, който вече преминава тестове (досега при частична тяга, с електрическа мощност до 5 kW). EJE работят върху ксенон. Това е най -добрият, но и най -скъпият работен флуид. Бяха разгледани и други възможности: по -специално метали - литий и натрий. Двигателите, базирани на такава работна среда, обаче са по -малко икономични и е много трудно да се извършат наземни тестове върху такива EJE.
Прогнозният ресурс на атомната електроцентрала, включен в проекта, е десет години. Предполага се, че ресурсните тестове ще се извършват директно върху цялостната инсталация, а блоковете ще работят самостоятелно на базата на щандове на предприятия за сътрудничество. По -специално, турбокомпресорът, разработен в KBHM, вече е произведен и се тества във вакуумна камера в центъра Keldysh. Направен е и термичен симулатор на реактор с електрическа мощност от 1 MW.
