Selama MAKS -2013, kerjasama perusahaan domestik dari struktur Roscosmos dan Rosatom mempresentasikan model terbaru dari modul transportasi dan energi (TEM) dengan unit propulsi tenaga nuklir luar angkasa (NPP) kelas megawatt (NK No. 10, 2013, hal.4). Proyek ini diperkenalkan kepada publik tepat empat tahun yang lalu, pada bulan Oktober 2009 (Kode Pajak No. 12, 2009, hal. 40). Apa yang berubah selama ini?
Kronik proyek
Ingatlah bahwa tujuan proyek ini adalah untuk menciptakan basis propulsi energi dan, atas dasar itu, kendaraan ruang angkasa baru dengan rasio daya-terhadap-berat yang tinggi untuk implementasi program ambisius untuk studi dan eksplorasi luar angkasa. Sarana ini memungkinkan untuk melaksanakan ekspedisi ke luar angkasa, peningkatan lebih dari 20 kali lipat dalam efisiensi ekonomi operasi transportasi ruang angkasa dan lebih dari 10 kali lipat peningkatan daya listrik di pesawat ruang angkasa.
Pembangkit listrik tenaga nuklir didasarkan pada reaktor nuklir dengan konverter mesin turbo yang tahan lama. Pengembangan TEM dilakukan atas perintah Presiden Rusia tanggal 22 Juni 2010 No. 419-rp. Penciptaannya dibayangkan oleh program negara "Kegiatan luar angkasa Rusia untuk 2013 - 2020", dan program Presiden untuk modernisasi ekonomi. Pekerjaan di bawah kontrak dibiayai dari anggaran federal dalam kerangka program khusus "Implementasi proyek Komisi di bawah Presiden Federasi Rusia untuk modernisasi dan pengembangan teknologi ekonomi Rusia" *.
Lebih dari 17 miliar rubel dialokasikan untuk implementasi proyek lanjutan ini pada periode 2010 hingga 2018. Distribusi dana yang tepat adalah sebagai berikut: 7,245 miliar rubel dialokasikan untuk perusahaan negara Rosatom untuk pengembangan reaktor, 3,955 miliar rubel - untuk Pusat Penelitian MV Keldysh untuk pembuatan pembangkit listrik tenaga nuklir, dan sekitar 5,8 miliar rubel - untuk RSC Energia untuk pembuatan TEM. Organisasi kepala yang bertanggung jawab untuk pengembangan reaktor nuklir itu sendiri adalah Lembaga Penelitian dan Pengembangan Teknologi Energi (NIKIET), yang merupakan bagian dari sistem Rosatom. Kerja sama juga mencakup Institut Teknologi Riset Ilmiah Podolsk, Institut Kurchatov RRC, Institut Teknik Fisika dan Tenaga di Obninsk, Institut Riset Ilmiah NPO "Luch", Institut Riset Ilmiah Reaktor Atom (NIIAR) dan sejumlah perusahaan dan organisasi lainnya. Pusat Keldysh, Biro Desain untuk Teknik Kimia dan Biro Desain untuk Otomasi Kimia telah melakukan banyak hal pada sirkuit fluida kerja. Institute of Electromechanics terhubung dengan pengembangan generator.
Untuk pertama kalinya, proyek ini menerapkan teknologi inovatif yang dalam banyak hal tidak memiliki analog di dunia:
sirkuit konversi yang sangat efisien;
reaktor neutron cepat kompak suhu tinggi dengan sistem pendingin gas, memastikan keselamatan nuklir dan radiasi di semua tahap operasi;
elemen bahan bakar berbasis bahan bakar berdensitas tinggi;
sistem propulsi jelajah berdasarkan blok mesin roket listrik (EJE) berkinerja tinggi yang kuat;
turbin suhu tinggi dan penukar panas kompak dengan umur desain sepuluh tahun;
generator listrik berkecepatan tinggi-konverter daya tinggi;
penyebaran struktur berukuran besar di ruang angkasa, dll.
Dalam skema yang diusulkan, reaktor nuklir menghasilkan listrik: pendingin gas, didorong melalui inti, memutar turbin, yang memutar generator listrik dan kompresor, yang mengedarkan fluida kerja dalam loop tertutup. Zat dari reaktor tidak keluar ke lingkungan, yaitu kontaminasi radioaktif dikecualikan. Listrik dikonsumsi untuk pengoperasian mesin penggerak listrik, yang lebih dari 20 kali lebih ekonomis daripada analog kimia dalam hal konsumsi fluida kerja. Massa dan dimensi elemen dasar pembangkit listrik tenaga nuklir harus memastikan penempatannya di hulu ledak luar angkasa dari kendaraan peluncuran Rusia yang ada dan prospektif "Proton" dan "Angara".
Kronik proyek menunjukkan perkembangan pesatnya di zaman modern. Pada tanggal 30 April 2010, Wakil Direktur Jenderal Perusahaan Energi Atom Negara Rosatom, Direktur Direktorat Kompleks Senjata Nuklir IM Kamenskikh menyetujui kerangka acuan untuk pengembangan fasilitas reaktor dan TEM dalam kerangka proyek “Penciptaan dari modul transportasi dan daya berbasis pembangkit listrik tenaga nuklir megawatt”. Dokumen tersebut disepakati dan disetujui oleh Roskosmos. Pada 22 Juni 2010, Presiden Rusia Dmitry A. Medvedev menandatangani Perintah tentang penentuan kontraktor tunggal untuk proyek tersebut.
Pada 9 Februari 2011 di Moskow berdasarkan Pusat Keldysh, konferensi video perusahaan - pengembang TEM diadakan. Itu dihadiri oleh kepala Roscosmos A. N. Perminov, Presiden dan Desainer Umum (RSC) Energia V. A. Lopota, Direktur Keldysh Center A. S. Koroteev, Direktur Jenderal Desainer NIKIET ** Yu. G. Dragunov dan Kepala VP Smetannikov, desainer kekuatan luar angkasa tanaman di NIKIET. Perhatian khusus diberikan pada kebutuhan untuk membuat stand "Sumber Daya" untuk menguji instalasi reaktor dengan unit konversi energi.
Pada tanggal 25 April 2011, Roscosmos mengumumkan tender terbuka untuk pengembangan pembangkit listrik tenaga nuklir, platform multifungsi di orbit geostasioner dan pesawat ruang angkasa antarplanet. Sebagai hasil dari kompetisi (pemenangnya adalah NIKIET pada 25 Mei tahun yang sama), kontrak negara ditandatangani berlaku hingga 2015 senilai 805 juta rubel untuk pembuatan sampel bangku instalasi.
Kontrak tersebut mengatur untuk pengembangan: proposal teknis untuk pembuatan sampel bangku (dengan simulator termal reaktor nuklir) dari pembangkit listrik tenaga nuklir; rancangan rancangannya; desain dan dokumentasi teknologi untuk prototipe komponen produk bangku dan elemen dasar pembangkit listrik tenaga nuklir; proses teknologi, serta persiapan produksi untuk pembuatan prototipe komponen produk bangku dan elemen dasar instalasi; membuat sampel bangku dan melakukan pengembangan eksperimentalnya.
Komposisi model bangku pembangkit listrik tenaga nuklir harus mencakup elemen dasar instalasi standar, yang dirancang untuk memastikan pembuatan instalasi berbagai kapasitas selanjutnya berdasarkan prinsip modular. Sampel bangku harus menghasilkan daya yang diberikan - termal dan listrik, serta membuat impuls dorong yang khas untuk semua tahap pengoperasian pembangkit listrik tenaga nuklir sebagai bagian dari pesawat ruang angkasa. Reaktor neutron cepat berpendingin gas suhu tinggi dengan daya termal hingga 4 MW dipilih untuk proyek tersebut.
Pada 23 Agustus 2012, pertemuan perwakilan Rosatom dan Roscosmos diadakan, yang didedikasikan untuk organisasi pekerjaan dalam pembuatan kompleks pengujian untuk tes daya tahan yang diperlukan untuk implementasi proyek TEM. Itu terjadi di Institut Teknologi Penelitian Ilmiah A. P. Aleksandrov di Sosnovy Bor dekat St. Petersburg, di mana direncanakan untuk membuat kompleks yang ditentukan.
Desain awal TEM selesai pada bulan Maret tahun ini. Hasil yang diperoleh memungkinkan untuk pindah pada tahun 2013 ke tahap desain rinci dan pembuatan peralatan dan sampel untuk pengujian otonom. Pengujian dan pengembangan teknologi pendingin dimulai tahun ini di reaktor riset MIR di NIIAR (Dimitrovgrad), di mana loop untuk menguji pendingin helium-xenon pada suhu di atas 1000 ° C dipasang.
Prototipe pembangkit reaktor berbasis darat direncanakan akan dibuat pada tahun 2015, dan pada tahun 2018 sebuah pembangkit reaktor untuk menyelesaikan sistem propulsi tenaga nuklir harus diproduksi dan pengujiannya dimulai di Sosnovy Bor. TEM pertama untuk uji terbang mungkin muncul pada tahun 2020.
Pertemuan berikutnya tentang proyek ini diadakan pada 10 September 2013 di perusahaan negara Rosatom. Ketua NIKIET Yu. G. Dragunov menyampaikan informasi mengenai kondisi kerja dan permasalahan utama dalam pelaksanaan program tersebut. Dia menekankan bahwa saat ini spesialis Institut telah mengembangkan dokumentasi desain teknis pembangkit listrik tenaga nuklir, mengidentifikasi solusi desain utama dan melaksanakan pekerjaan sesuai dengan "peta jalan" proyek. Setelah pertemuan tersebut, kepala perusahaan Rosatom S. V. Kirienko menginstruksikan NIKIET untuk menyiapkan proposal untuk mengoptimalkan peta jalan.
Beberapa detail desain dan fitur desain pembangkit listrik tenaga nuklir ditemukan selama percakapan dengan perwakilan dari Pusat Keldysh di pameran udara MAKS-2013. Secara khusus, pengembang melaporkan bahwa pemasangan akan segera dilakukan secara penuh. versi ukuran, tanpa membuat prototipe yang diperkecil.
Pembangkit listrik tenaga nuklir memiliki karakteristik (untuk jenisnya) yang sangat tinggi: dengan daya termal reaktor 4 MW, daya listrik pada generator akan menjadi 1 MW, yaitu efisiensi akan mencapai 25%, yang dianggap sebagai indikator yang sangat baik.
Konverter mesin turbo adalah dua sirkuit. Di sirkuit pertama, penukar panas pelat digunakan - recuperator dan tabung penukar panas-kulkas. Yang terakhir memisahkan sirkuit penghilang panas utama (pertama) dan sirkuit pengembalian panas kedua.
Mengenai salah satu solusi paling menarik yang sedang dikembangkan dalam kerangka proyek (pemilihan jenis kulkas-radiator sirkuit kedua), jawabannya diberikan bahwa penukar panas tetes dan panel sedang dipertimbangkan, dan sejauh ini pilihan belum dibuat. Pada mock-up dan poster yang didemonstrasikan, opsi yang lebih disukai disajikan dengan radiator kulkas tetes. Secara paralel, pekerjaan sedang berlangsung pada penukar panas panel. Perhatikan bahwa seluruh struktur TEM dapat ditransformasikan: saat diluncurkan, modul ini dipasang di bawah fairing kepala LV, dan di orbitnya "menyebarkan sayapnya" - batang melebar, menyebarkan reaktor, mesin, dan muatan dalam jarak jauh.
TEM akan menggunakan sejumlah besar EPE yang sangat kuat yang ditingkatkan - empat "kelopak" dari enam mesin utama dengan diameter 500 mm, ditambah delapan mesin yang lebih kecil untuk kontrol gulungan dan koreksi arah. Di showroom MAKS-2013 diperlihatkan mesin yang sedang bekerja, yang sudah menjalani pengujian (sejauh ini pada gaya dorong parsial, dengan daya listrik hingga 5 kW). EJE bekerja pada xenon. Ini adalah yang terbaik, tetapi juga cairan kerja yang paling mahal. Pilihan lain dipertimbangkan: khususnya, logam - lithium dan natrium. Namun, mesin yang didasarkan pada media kerja seperti itu kurang ekonomis, dan sangat sulit untuk melakukan uji darat pada EJE semacam itu.
Perkiraan sumber daya pembangkit listrik tenaga nuklir, termasuk dalam proyek, adalah sepuluh tahun. Tes sumber daya seharusnya dilakukan langsung pada instalasi lengkap, dan unit akan dioperasikan secara mandiri di pangkalan perusahaan kerjasama. Secara khusus, turbocharger yang dikembangkan di KBHM telah diproduksi dan sedang diuji di ruang vakum di Keldysh Center. Sebuah simulator termal reaktor tenaga listrik 1 MW juga dibuat.
