Tijekom MAKS -2013, suradnja domaćih tvrtki iz struktura Roscosmosa i Rosatoma predstavila je ažurirani model transportno -energetskog modula (TEM) s pogonskom jedinicom za svemirsku nuklearnu energiju (NPP) klase megavata (NK br. 10, 2013., str. 4). Ovaj je projekt javno predstavljen prije točno četiri godine, u listopadu 2009. (Porezni zakon br. 12, 2009., str. 40). Što se promijenilo za to vrijeme?
Kronika projekta
Podsjetimo da je cilj projekta stvoriti bazu za pogon energije i na temelju toga nova svemirska vozila s visokim omjerom snage i težine za provedbu ambicioznih programa za proučavanje i istraživanje svemira. Ta sredstva omogućuju provedbu ekspedicija u svemir, više od 20 puta povećanje ekonomske učinkovitosti operacija svemirskog transporta i više od 10 puta povećanje električne energije na brodu.
Nuklearna elektrana temelji se na nuklearnom reaktoru s dugotrajnim turbomašinskim pretvaračem. Razvoj TEM-a provodi se naredbom predsjednika Rusije od 22. lipnja 2010. br. 419-rp. Njegovo stvaranje predviđeno je državnim programom "Svemirske aktivnosti Rusije za razdoblje 2013. - 2020.", te predsjednikovim programom za modernizaciju gospodarstva. Rad prema ugovoru financira se iz saveznog proračuna u okviru posebnog programa „Provedba projekata Komisije pri predsjedniku Ruske Federacije za modernizaciju i tehnološki razvoj ruskog gospodarstva“*.
Više od 17 milijardi rubalja izdvaja se za provedbu ovog naprednog projekta u razdoblju od 2010. do 2018. godine. Točna raspodjela sredstava je sljedeća: 7,245 milijardi rubalja dodjeljuje se državnoj korporaciji Rosatom za razvoj reaktora, 3,955 milijardi rubalja - za Istraživački centar MV Keldysh za stvaranje nuklearne elektrane, a oko 5,8 milijardi rubalja - za RSC Energia za proizvodnju TEM -a. Glavna organizacija odgovorna za razvoj samog nuklearnog reaktora je Institut za istraživanje i razvoj energetskih tehnologija (NIKIET), koji je dio sustava Rosatom. Suradnja uključuje i Podolsk znanstvenoistraživački tehnološki institut, RRC "Kurchatov Institute", Institut za fiziku i energetiku u Obninsku, Znanstvenoistraživački institut NPO "Luch", Znanstvenoistraživački institut za atomske reaktore (NIIAR) i niz druga poduzeća i organizacije. Centar Keldysh, Projektni biro za kemijsko inženjerstvo i Projektni biro za kemijsku automatizaciju učinili su mnogo na krugu radne tekućine. Institut za elektromehaniku bio je povezan s razvojem generatora.
Po prvi put projekt implementira inovativne tehnologije koje u mnogim pogledima nemaju analoga u svijetu:
visoko učinkovit pretvarački krug;
visokotemperaturni kompaktni reaktor s brzim neutronima sa sustavima za hlađenje plinom, osiguravajući nuklearnu i radijacijsku sigurnost u svim fazama rada;
gorivni elementi na bazi goriva velike gustoće;
kriminalni pogonski sustav temeljen na bloku snažnih električnih raketnih motora visokih performansi (EJE);
visokotemperaturne turbine i kompaktni izmjenjivači topline s desetogodišnjim projektiranim vijekom trajanja;
brzi električni generatori-pretvarači velike snage;
postavljanje velikih građevina u svemir itd.
U predloženoj shemi nuklearni reaktor proizvodi električnu energiju: plinsko rashladno sredstvo, pogonjeno kroz jezgru, okreće turbinu, koja rotira električni generator i kompresor, koji cirkulira radnu tekućinu u zatvorenoj petlji. Tvar iz reaktora ne izlazi u okoliš, odnosno isključuje se radioaktivna kontaminacija. Električna energija se troši za rad električnog pogonskog motora, koji je više od 20 puta ekonomičniji od kemijskih analoga u smislu potrošnje radne tekućine. Masa i dimenzije osnovnih elemenata nuklearne elektrane trebali bi osigurati njihovo postavljanje u svemirske bojeve glave postojećih i budućih ruskih raketa -nosača "Proton" i "Angara".
Kronika projekta pokazuje njegov brzi razvoj u moderno doba. Zamjenik glavnog ravnatelja Državne korporacije za atomsku energiju Rosatom, ravnatelj Uprave za kompleks nuklearnog oružja IM Kamenskikh 30. travnja 2010. odobrio je projektni zadatak za razvoj reaktorskog postrojenja i TEM -a u okviru projekta „Stvaranje transportnog i energetskog modula temeljenog na nuklearnoj elektrani megavat”. Dokument je usuglašen i odobren od strane Roskosmosa. Dana 22. lipnja 2010. ruski predsjednik Dmitrij A. Medvedev potpisao je Naredbu o određivanju isključivih izvođača na projektu.
9. veljače 2011. u Moskvi je na bazi Centra Keldysh održana video konferencija poduzeća - TEM developera. Prisustvovali su čelnik Roscosmosa A. N. Perminov, predsjednik i generalni dizajner (RSC) Energia V. A. Lopota, ravnatelj centra Keldysh A. S. Koroteev, glavni direktor dizajner NIKIET ** Yu. G. Dragunov i glavni VP Smetannikov, projektant svemirske energije biljke u NIKIET -u. Posebna pozornost posvećena je potrebi stvaranja "Resursnog" štanda za ispitivanje reaktorske instalacije s jedinicom za pretvorbu energije.
Roscosmos je 25. travnja 2011. raspisao javni natječaj za razvoj nuklearne elektrane, višenamjenske platforme u geostacionarnoj orbiti i međuplanetarnih letjelica. Kao rezultat natječaja (čiji je pobjednik NIKIET 25. svibnja iste godine) potpisan je državni ugovor koji je vrijedio do 2015. u vrijednosti od 805 milijuna rubalja za izradu uzorka instalacije na klupi.
Ugovorom je predviđena izrada: tehničkog prijedloga za izradu uzorka nuklearne elektrane (s termičkim simulatorom nuklearnog reaktora); njegov nacrt; projektna i tehnološka dokumentacija za prototipove sastavnih dijelova proizvoda sa stola i osnovnih elemenata nuklearne elektrane; tehnološki procesi, kao i priprema proizvodnje za izradu prototipova sastavnih dijelova stonog proizvoda i osnovnih elemenata instalacije; izrada uzorka s klupe i njegov eksperimentalni razvoj.
Sastav stonog modela nuklearne elektrane trebao bi uključivati osnovne elemente standardne instalacije, osmišljene tako da osiguraju naknadno stvaranje instalacija različitih kapaciteta na temelju modularnog načela. Uzorak na klupi trebao bi generirati zadanu snagu - toplinsku i električnu, kao i stvarati impulse potiska koji su tipični za sve faze rada nuklearne elektrane u sklopu letjelice. Za projekt je odabran visokotemperaturni plinski hlađeni reaktor na brze neutrone s toplinskom snagom do 4 MW.
23. kolovoza 2012. održan je sastanak predstavnika Rosatoma i Roscosmosa, posvećen organizaciji rada na stvaranju kompleksa za ispitivanje ispitivanja izdržljivosti potrebnih za provedbu TEM projekta. To se dogodilo u Znanstveno -istraživačkom tehnološkom institutu A. P. Aleksandrov u Sosnovy Boru kod Sankt Peterburga, gdje se planira stvaranje navedenog kompleksa.
Idejni projekt TEM -a dovršen je u ožujku ove godine. Dobiveni rezultati omogućili su 2013. prelazak u fazu detaljnog projektiranja i proizvodnje opreme i uzoraka za autonomna ispitivanja. Testiranje i razvoj tehnologija rashladnog sredstva započeli su ove godine u istraživačkom reaktoru MIR u NIIAR-u (Dimitrovgrad), gdje je instalirana petlja za ispitivanje rashladne tekućine helij-ksenon na temperaturama iznad 1000 ° C.
Planirano je da se do 2015. napravi kopneni prototip reaktorskog postrojenja, a do 2018. trebalo bi biti proizvedeno reaktorsko postrojenje za dovršetak pogona nuklearne energije i započeti njegova ispitivanja u Sosnovy Boru. Prvi TEM za letne testove mogao bi se pojaviti do 2020.
Sljedeći sastanak o projektu održan je 10. rujna 2013. u državnoj korporaciji Rosatom. Voditelj NIKIET -a Yu. G. Dragunov iznio je informacije o stanju rada i glavnim problemima u provedbi programa. Naglasio je da su stručnjaci Instituta trenutno izradili dokumentaciju tehničkog projekta nuklearne elektrane, identificirali glavna projektna rješenja i izvršili posao u skladu s "planom" projekta. Nakon sastanka, čelnik korporacije Rosatom S. V. Kirienko naložio je NIKIET -u da pripremi prijedloge za optimizaciju mape puta.
Neki detalji o dizajnu i značajkama projektiranja nuklearne elektrane otkriveni su tijekom razgovora s predstavnicima centra Keldysh na aeromitingu MAKS-2013. Konkretno, programeri su izvijestili da će instalacija biti izvedena odmah u cijelosti verzija, bez izrade smanjenog prototipa.
Nuklearna elektrana ima izuzetno visoke (za svoj tip) karakteristike: s toplinskom snagom reaktora od 4 MW, električna snaga na generatoru bit će 1 MW, odnosno učinkovitost će doseći 25%, što se smatra vrlo dobar pokazatelj.
Turbomašinski pretvarač je dvokružni. U prvom krugu koristi se pločasti izmjenjivač topline - rekuperator i cjevasti izmjenjivač topline -hladnjak. Potonji odvaja glavni (prvi) krug odvođenja topline i drugi krug povratka topline.
Vezano za jedno od najzanimljivijih rješenja koja se razvijaju u okviru projekta (izbor vrste hladnjaka-radijatora drugog kruga), dan je odgovor da se razmatraju i kapljični i panelni izmjenjivači topline, a do sada izbor nije napravljen. Na demonstriranoj maketi i posterima, preferirana je opcija predstavljena hladnjakom-radijatorom za kapanje. Paralelno se radi na panelnom izmjenjivaču topline. Imajte na umu da se cijela struktura TEM -a može transformirati: pri lansiranju, modul staje ispod oplate niskog napona, a u orbiti "širi krila" - šipke se šire, šireći reaktor, motore i nosivost na velike udaljenosti.
TEM će koristiti čitavu hrpu poboljšanih izuzetno snažnih EPE -a - četiri "latice" šest glavnih motora promjera 500 mm, plus osam manjih motora za kontrolu kotrljanja i ispravljanje kursa. U izložbenom salonu MAKS-2013 prikazan je radni motor koji već prolazi testiranje (do sada pri djelomičnom potisku, s električnom snagom do 5 kW). EJE rade na ksenonu. Ovo je najbolji, ali i najskuplji radni fluid. Razmatrane su i druge mogućnosti: osobito metali - litij i natrij. Međutim, motori temeljeni na takvom radnom mediju manje su ekonomični i vrlo je teško provesti zemaljska ispitivanja na takvim EJE -ovima.
Procijenjeni resurs nuklearne elektrane, uključen u projekt, je deset godina. Testiranje resursa trebalo bi se izvesti izravno na cijeloj instalaciji, a jedinice će samostalno raditi na klupi suradničkih poduzeća. Konkretno, turbopunjač razvijen u KBHM -u već je proizveden i testira se u vakuumskoj komori u centru Keldysh. Napravljen je i toplinski simulator reaktora snage 1 MW.
