Nuklearentzako motor nuklearrak

Errusia izan zen eta oraindik ere energia nuklearraren esparruan liderra da. Energia zentral nuklearrerako hornitutako espazio-ibilgailuak diseinatu, eraikitzen, martxan jartzen eta funtzionatzen duen esperientzia RSC Energia eta Roskosmos bezalako erakundeek ematen dute. Motor nuklearrak urte askotan zehar hegazkinak egiteko aukera ematen du, erabilgarritasun praktikoa handituz.

Kronika historikoa

Espazio nuklearraren erabilera espazioan fikzioa izan da azken mendeko 70eko hamarkadan. 1970-1988ko lehen motor nuklearrak espazioan abiarazi ziren eta "AEB-A" espazio-ontzietan (SC) operatu zuten. Zentral nuklear termoelektrikoen sistema (NPP) "Buk" 3 kW-eko potentzia elektrikoa erabili zuten.

1987-1988an, "Topaz" termo emisioaren 5.500 kW potentzia duten termo-emisio zentral termoelektrikoen "Plasma-A" gailuak espazio-hegaldien probak gainditu zituen, eta horietatik lehen potentzia nuklearraren iturrietatik dator.

Nuklear energia nuklearreko proben konplexua 5 kW termo emisiorako instalazio nuklearrarekin egin zen "Yenisei". Teknologia horien arabera, 25-100 kW-eko potentzia potentzial termiko zentraleko proiektuak garatu dira.

MB "Hercules"

RSC Energia-k ikerketa zientifiko eta praktikoa hasi zuen 1970eko hamarkadan, eta helburua izan zen espazio nuklear indartsua sortzea, orkatilen arteko orbitalen (MB) "Hercules". Lanak urte askoan elektrizitatea sortzeko sistema elektriko nuklearraren (JAERDU) erreserba egitea ahalbidetuko du, zentral nuklear termikoarekin, ehun kilowatt-eko eta propultsio elektriko motoreekin, hamar eta ehunka kilowatt-eko potentzia unitatearekin.

MB "Hercules" diseinu parametroak:

• Potentzia nuklearraren potentzia elektriko erabilgarria - 550 kW;
• ERDUren bultzada berezia 30 km / s da;
• ERDUren bultzada 26 N da;
• Zentral nuklearren eta zentral elektrikoen baliabidea - 16 000 h;
• ERDUren lan-euskarria xenonoa da;
• Tugboatako masa (lehorra) 14,5-15,7 tona da, zentral nuklearra barne: 6,9 tona.

Denbora berriena

XXI. Mendean espazio nuklearraren motor berria sortzeko garaia da. 2009ko urrian Errusiar Federazioko Modernizazio eta Garapen Teknologikorako Errusiar Federazioko lehendakariaren aurrean, Errusiako proiektu berri bat onartu zen "Energia nuklearraren energia nuklearra garatzeko garraio eta energiaren modulua" izenburupean. Garatzaile nagusiak hauek dira:

• Erreaktore instalazioa - JSC "NIKIET".
• Energia nuklearra, gas turbina-potentziarako bihurketa-sistema, ERDUk propultsio elektriko ioniko motorretan oinarritutako eta YaREDU oro har - SSC " MV Keldysh ", garraioaren eta energiaren moduluen (TEM) garapenaren programa antolatzaile arduratsua baita.
• RSC Energia TEM diseinatzaile orokor gisa modulua duen gailu automatiko bat garatu beharko luke.

Instalazio berriaren ezaugarriak

Espazio berrietarako motor nuklear berri bat Errusia aurreikusten du datozen urteetako merkataritza-eragiketan. Gas Turbinezko YERDUren ezaugarri esperimentalak honako hauek dira. Erreaktore gas neutroko neutroi erreaktore azkar bat da, fluidoaren funtzionamenduaren tenperaturaren (nahasketa He / Xe) turbina baten aurrean 1500 K-koa da, energia termikoa energia elektriko bihurtzeko 35% -ko eraginkortasuna da, erradiadore-emisorea tantaka tartean. Potentzia unitatearen pisua (erreaktore, erradiazio babeserako eta bihurketa sistemak, baina erradiadore-erradiadore gabe) 6 800 kg-koa da.

Espazioko motor nuklearrak (NPP, NPP eta ERDU batera) aurreikusita daude:

• Etorkizuneko espazioko ibilgailuen zati gisa.
• Energia-intentsiboko konplexuentzako eta espazio-ontzietarako elektrizitate iturri gisa.
• Garraioaren eta energiaren moduluaren lehenengo bi zereginak konpontzeko, espazio-ontzi handiak eta ibilgailu elektrikoen sorkuntza elektrikoen hornidura lan-orbitetara eta epe luzerako hornidura elektrikoen hornikuntzara bideratzeko.

Motor nuklearraren funtzionamendu printzipioa

Nukleoen sintesian edo fisio nuklearren energiaren erabileran oinarritzen da, erreaktibotasuna bultzatzeko. Pultsatutako lehergailu eta likido motak daude. Lehergaiak bonba atomiko txikiak espaziora jaurtitzen ditu eta hainbat metrotako distantziara detonatzen du eta uhin elektromagnetikoak aurrera egiten du. Praktikan, gailu horiek ez dira oraindik erabiltzen.

Motor nuklear likidoak, aldiz, garatu eta probatu egin dira. Itzuli 1960ko hamarkadan, Sobietar espezialistak RD-0410 eredu bideragarria eraiki zuten. Antzeko sistemak AEBetan garatu ziren. Beren printzipioa likidoa berotzeko eta mini-erreaktore nuklearrarekin oinarritzen da, lurrun bihurtzen da eta jet-korrontea osatzen du. Gailua likidoa den arren, laneko euskarri gisa, hidrogenoa erabiltzen da. Espazio nuklearreko instalazioen izendapena beste ontzi elektrikoen sarea (tresnak) itsasontzien eta sateliteen hornidura da.

Espazio globalaren komunikazio telekomunikazio handiko aparatua

Oraingoz, espazio espazial handiko gailuetan erabiltzeko asmoa dago espazioko motor nuklearrean. RSC Energia-k espazio komunikazio sistema globalaren garapen ekonomikoa eta lehiakorra garatu zuen ikerketa eta diseinua, mugikorreko komunikazio merkea izateaz gain, Lurraren eta espazioaren arteko "telefono trukea" transferitu behar zela.

Sorkuntzarako aurrebaldintza hauek dira:

• Orbital geoestazionarioa (GSO) guztiz beteta, satelite operatiboak eta pasiboa;
• Maiztasunaren baliabidea agortzea.
• Yamal serieko satelite geoestaziorako informazio komertziala sortzeko eta merkaturatzeko esperientzia positiboa.

Yamal plataforma sortzean, soluzio tekniko berriak% 95 izan ziren, eta horri esker, gailu horiek zerbitzu espazialen munduko merkatuan lehiakorrak izatea ahalbidetu zuten.

Moduluak telekomunikazio ekipo teknologikoekin ordezkatzea aurreikusten da zazpi urtez behin. Horrek GSOren 3-4 funtzio anitzeko satelite anitzeko sateliteen sistemak sortzea ahalbidetuko luke. Hasieran, 30-80 kW-ko potentzia-potentzia duten eguzki-pilen gainean oinarritutako espazio-ontzia diseinatu zuten. Hurrengo urratsean, elektrizitate-iturri gisa erabiliko diren 400 kW-ko motore nuklearrak garraiatzeko moduaren arabera (GSO oinarrizko modulua entregatzeko GSOrako) eta 150-180 kW-k epe luzerako operazio modura (10-15 urte baino gutxiago) elektrizitate iturri gisa erabiliko dira.

Lurraren babes antimeteoritikoaren sistemetan motor nuklearrak

RSC Energia-k osatu zuen 1990eko hamarkadaren amaieran, diseinuaren ikerketek frogatu dute planeta eta asteroideek Lurraren babesa babesteko sistemaren aurkako meteorito bat sortzea, zentral nuklearrak eta zentral nuklearrak:

1. Lurraren orbita zeharkatzen duten asteroide eta kometen ibilbidea monitorizatzeko sistema bat sortzea. Horretarako, objektu arriskutsuak antzemateko ekipamendu optiko eta radarekin hornitutako espazio berezia prestatzea proposatzen da, haien ibilbidearen parametroak eta bere ezaugarrien hasierako azterketa. Sistema horretan, 150 kW-ko potentzia-gaitasun nuklear termiko bikoitzeko zentral nuklearra duten espazio-motorrak erabil daitezke. Baliabideak gutxienez 10 urte behar ditu.
2. Eraginaren bidezko probak (gailu termonuklear baten lehertzea) frogatzen duen asteroide seguru batean. NERDUren boterea proba-gailu bat astero astero-poligono batetara eramatea da entregatutako kargaren masa (150-500 kW).
3. Ekintza modu erregularraren bidalketak (15-50 tona masa guztira interceptor) lurrean hurbiltzen den objektu arriskutsu batera. A 1 10 MWko ahalmena duen jet-moto nuklear batek astero asteroide arriskutsu bat entregatu beharko lioke asteroide batek, asteroide materialaren jet-ean gertatutako leherketa batek arriskutsua den ibilbidetik desbideratu ahal izango du.

Ikerketa ekipamenduak espazioan banatzea

Objektu zientifikoak objektu espazialen (planeta urrunen, kometaren aldizkako, asteroideen) ekipamendu espazialen bidez egin daiteke LPREren arabera. Espazioko ibilgailuentzako motor nuklearrak erabiltzea gomendagarria da zeruko zeruko gorputzeko satelite baten orbitan sartzea, zeruko gorputzarekin zuzeneko harremana, laginketa-substantziak eta ikerketa-konplexuaren masa handitzea eskatzen duten beste ikasketak, lurreratzea eta irteera-faseak barne.

Motorearen parametroak

Ikerketa konplexuko espazioen motor nuklearrak "abiarazteko leihoa" zabalduko du (laneko fluidoaren fluxuen kontrol tasaren ondorioz), planifikazioa erraztu eta proiektuaren prezioa murrizten du. RSC Energia-k egindako ikerketa batek erakutsi du 150 urte baino gehiagoko bizitza duen 150 kW YaRDU espazio-moduluak astero astero gerriko bihurtzeko.

Aldi berean, ikerketa-aparatuaren eguzki-sistemako urrutiko planeten orbita entregatzea 5 eta 7 urte bitarteko instalazio nuklear baten bizitza areagotzea eskatzen du. Frogatuta dago 1 MW energia nuklear gaitasunaren konplexua ikerketa satelite baten zati gisa 5-7 urtetik aurrerako planeten satelite artifizialen orbita ahalbidetuko duela planeta urrunen sateliteen orbitak, planetak planeta horietako satelite naturalen azaleran eta lurzoruaren Lurrera kometen, asteroideen, Mercurioaren eta Jupiter eta Saturno sateliteak.

Tug berrerabilgarriak (MB)

Espazioan garraio-eragiketen eraginkortasuna hobetzeko modu garrantzitsuenetariko bat garraio-sistemaren elementuen erabilera anitza da. Gutxienez 500 kW-ko espazio-ontzietarako motor nuklear batek tugearen berrerabilgarri bat sortzea ahalbidetzen du, horrela, lotura estuko espazio-garraio sistemaren eraginkortasuna nabarmen handitzen du. Bereziki erabilgarria da programa hau, urteko karga-fluxu handiak bermatzeko programan. Adibide bat Ilargira garatzeko programa bat da, etengabeko hazten ari den oinarri bizi eta ekoizpen eta esperimentazio konplexu esperimentalen sorrera eta mantentze lanak.

Fakturazioaren kalkulua

RSC Energia-ren diseinu ikerketen arabera, ilargiaren gainazalean oinarri bat eraikitzen denean, 10 tonako masa duten moduluak entregatu beharko lirateke edo 30 tonako ilargiaren orbitan. Lurraren mugikortasunean eta Lurraren orbital geltokian eraikitako lurzoruaren zirkulazio osoa 700-800 tona ingurukoa da. , Eta 400-500 tona oinarri funtzionamendua eta garapena ziurtatzeko urteko fluxua.

Hala eta guztiz ere, motor nuklearraren funtzionamenduaren printzipioak ez du garraiolariaren bidaltzea ahalbidetzen. Garraioaren denbora luzea dela eta, ondorioz, Lurraren erradiazio gerrikoen erabilgarritasuna aurkitzeko denbora handia, ez da karga guztia motorraren nukleoa duten tugs erabiliz. Hori dela eta, YERDAren arabera emandako zama-fluxua 100-300 tona urtean soilik estimatzen da.

Eraginkortasun ekonomikoa

Garraioaren sistema interorbitalaren eraginkortasun ekonomikoaren irizpide gisa, Lurraren gainazaletik xede orbitara eramateko unitatearen pisua (BEG) unitate bat garraiatzeko unitatearen kostuaren balioa erabiltzea egokia da. RSC Energia-k eredu ekonomiko-matematiko bat garatu du, garraio-sistemako kostuen osagai nagusiak kontuan hartuta:

• Tug moduluak sortzea eta abiaraztea;
• Instalazio nuklear bat erosteko;
• Eragiketen kostuak, I + Gko kostuak eta kostu posibleak.

Kostuen adierazleak MB parametro optimoen araberakoak dira. Eredu hau erabiliz, 1 MW YaRDU-rekin eta sorgailu likido erraldoi aurreratuetan oinarritutako tugboatako erabilerarako kostu-eraginkortasun konparatiboa aztertu zen programan, Lurretik Lurraren orbitara 100 km-ko karga-altuera 100 tona / urte bitarteko altuera bermatuz. Proton-M LV-ren antzekoa den garraiolarien suziagailu bera erabiliz eta garraio-sistema eraikitzeko eskema bi hasieratik, motor nuklearrean oinarritutako pabiloi-unitate bat entregatzeko kostu espezifikoa hiru aldiz txikiagoa izango da, Makina likidoko misiletan oinarritua, DM-3 motorrak.

ondorio

Espazioko motor nuklearraren eraginkortasuna Lurraren ingurumen arazoei, gizakiari Marsera hegaldia emateko, espazioan haririk gabeko transmisio sistema bat sortzea ahalbidetzen du, espazioan lurreko nuklear energia potentzial handiko hondakin erradioaktiboen hondakin arriskutsuen eskuraketa oso arriskutsua ezartzen laguntzen baitu, Lurreko bizitegi-base bizia sortzea eta Ilargiaren garapen industriala abian jartzea, Lurraren babesa asteroide-kometen arriskuetatik.