Velikost himálajské včely. Himálajské včely: halucinogenní med a jeho získávání
Vyvrcholením 20 let výzkumného a vývojového úsilí o vytvoření vesmírných elektráren na bázi jaderných reaktorů v SSSR byl let dvou družic Plasma-A v roce 1988. Tato zařízení byla založena na technologii přeměny termionické energie, která byla zavedena na Zemi (více než 80 testovacích sestav bylo stráveno v reaktorech od 100 do 16 000 hodin). Vložené úsilí, rozsah práce a krása nápadu se ukázaly být tak silné, že následujících 20 let v článcích specializovaných organizací, které navrhovaly a plánovaly kosmické lodě s jadernými elektrárnami, nenajdete nic kromě vývoje nápady pro reaktory s termoiontovými konvertory. 20 let povídání o zářivé budoucnosti jaderného vesmíru skončilo v říjnu 2009, kdy finanční prostředky nezískala řada vývojových projektů Plasma-A, ale „Dopravně-energetický modul“ s přestavbou turbostroje. A v čele projektu stáli úplně jiní lidé, kteří se tímto tématem zabývali dříve. Jeden z klíčové role Kromě snahy lobbistů sehrál v tomto zvratu roli jeden technický nápad související s uvolňováním tepla ve vesmíru.
Myšlenka je taková, že místo aby kapalina hnala trubicemi uvnitř sálavých panelů, bude létat přímo prostorem – od trysek k eliminátoru kapek. Přitom teoreticky lze hmotnost CI několikanásobně snížit a ztráty odpařováním do vakua jsou řešeny výběrem speciální organokřemičité kapaliny. V této situaci začnou termionické jaderné elektrárny hrát své „ mateřské znaménko» - nízká hustota výkonu na palivových tyčích generujících elektrický proud a účinnost 5-8%.
Přesně tento koncept TEM – s turbostrojovou přeměnou tepelné energie a odkapávacími ledničkami – navrhl Federal State Unitary Enterprise „Keldysh Center“ v roce 2009. Inovace myšlenky padla na úrodnou půdu vrcholu „inovačního rozvoje v zemi“ prezidenta Medveděva a znásobená silou lobbistů Rosatomu a šéfa Keldysh Research Center, akademika Koroteeva, umožnila zamést žalostné „archaické“ projekty RKK Energia, Arsenal Design Bureau a Krasnaya Zvezda JSC od představenstva a dostávají kýžené financování.
První návrh verze TEM se 4 odkapávacími chladiči (béžovo-hnědé panely). Níže je vykreslení ve složené poloze. c) RKK Energia
Pro provádění výzkumu a vývoje byl v roce 2010 zahájen program v hodnotě 17 miliard rublů, z nichž 7,245 miliardy rublů bylo přiděleno pro reaktor, 3,955 pro systém přeměny energie a asi 5,8 miliardy pro zbývající kosmickou loď. Jaderný reaktor byl svěřen institutu NIKIET (tvůrce rychloběžného proudového letounu BREST), systém přeměny energie byl svěřen IC pojmenovanému po. Keldysh a celá kosmická loď - RSC Energia.
Vzhled prvního vydání TEM ohromil každého inženýra, který znal kontext. Ultravysokoteplotní (1600 K!) rychlý reaktor, chlazený plynem, palivo karbonitrid uranu (nadějné, ale málo prozkoumané), turbokompresorové jednotky pracující při 60 000 otáčkách za minutu s teplotou turbíny 1500 K nepřetržitě po dobu 10 let, výměníky tepla při stejných 1500 K . Výsuvná konstrukce vozidla je 54 metrů dlouhá a 20 metrů široká, ve výchozím stavu se vejde pod kapotáž nosné rakety. Rekordní megawattový vesmírný elektrický systém s napětím 4,5 kilovoltů, pohánějící 16 iontových elektrických pohonných motorů o výkonu každého 60 kilowattů (10x výkonnější než ty létající v té době a 1,5x výkonnější než laboratorní rekordmani). A konečně samotná kosmická loď, která musela vydržet 10násobek radiační dávky, než je dnešní typická úroveň 100 kiloradů – záření jak z reaktoru, tak z radiačních pásů, kterými by se musely táhnout náklad.
Plakát TEM na MAKS-2013. Za jaderným blokem vlevo a vpravo jsou viditelné dva hlavní koncepty - s odkapem a panelem CI
Projekt se začal rozvíjet, pravidelně zářil perspektivami a inovacemi v rozhovorech, TV a konferencích. Rosatom se chopil práce nejrychleji – rychle opustil karbonitridové palivo ve prospěch známého oxidového paliva, byl navržen jaderný reaktor, směs standardního a nového. Válcové pouzdro z nerezové oceli o průměru 50 cm a délce asi metr obsahuje několik stovek válcových palivových tyčí obsahujících vysoce obohacený oxid uranu v pláštích z monokrystalického molybdenu o průměru 4-5 mm. Celková odhadovaná hmotnost paliva je 80-150 kg v závislosti na dosažitelném vyhoření. Řízení se provádí pohybem a vysouváním 19 absorpčních tyčí řídicího systému z karbidu boru v molybdenovém plášti. Rychlý reaktor má tepelný výkon 3,8 megawattu a je chlazen směsí plynů 78 % helia a 22 % xenonu při provozním tlaku 40 atm. Teplota plynné směsi na vstupu je 1200 a na výstupu 1500 K (1227 C).
Základní model TEM pro hydraulické zkoušky. Odpouštíme společnosti NIKIET špatnou kvalitu poměrně unikátního snímku
Jaderné zařízení buduje několik podniků Rosatomu, vč. IPPE, která se již mnoho desetiletí zabývá vývojem vesmírných jaderných elektráren, NPO Luch, která vlastní technologii vysokoteplotních palivových článků, a chování prvků jaderné elektrárny TEM v reaktoru ve smyčce s horkou pracovní směsí plynů bylo v čele s RIAR, který má největší flotilu výzkumných reaktorů v zemi. I přes nepoctivý odchod od NIKIET v roce 2012 hlavní konstruktér reaktoru V.P. Smetannikov, vývoj reaktoru pokračuje téměř podle plánu - byla otestována smyčka s chladivem novým pro jaderné vědce a standardní palivový článek, byl vytvořen částečný termohydraulický stojan a na NITI Sosnový Bor Staví se pozemní model jaderné elektrárny. Spuštění tohoto zařízení je plánováno na rok 2015 a takové spuštění bude pro vědu v oblasti jaderného inženýrství absolutním vítězstvím.
Raná verze reaktoru RUGK pro jadernou elektrárnu TEM. (c) Rosatom
Další spolupráce z Výzkumného centra pojmenovaná po. Keldysh, KBKhM, KBKhA a VNIIEM pracovali na konvertoru turbostroje. Na TEM se plánuje instalace 4 stejných modulů s kapacitou 250 kilowattů. Systém také obsahuje AC/DC a DC/DC měniče, vyrovnávací baterie, doplňkové systémy chlazení zařízení. Spolu s jaderným reaktorem měla hmotnost energetické jednotky činit 6800 kg.
Schéma a parametry řídicí jednotky jaderné energetiky TEM. (c) Keldysh Center
Ještě z videa Centra pojmenovaného po. Keldysh s částí 250kilowattového turbogenerátoru TEM. (c) A. Ilyin
Tepelná energie se přeměňuje na elektrickou energii v cyklu plynové turbíny (Brighton), kde energie plynu extrahovaného z turbíny jde jak do elektrického generátoru, tak do rotace kompresoru, který udržuje cirkulaci plynu. Přes výměník tepla je zbytkové teplo odváděno do druhého okruhu, kde je pomocí radiátorových chladniček odváděno do prostoru.
Model 250 kW turbogenerátor TEM 1:2 (c) Anik
Obtíže při vývoji prvků konverzního systému lopatkového stroje jsou srovnatelné se složitostí reaktoru. Samostatně jsou všechny požadavky splnitelné: existují plynové turbíny při teplotách vyšších než 1500 K a turbočerpadla raketových motorů, které čerpají vodík, mají otáčky a obvodové rychlosti dokonce vyšší než 60 000 a 500 m/s. Sebrat vše najednou v kombinaci s 10letým bezúdržbovým zdrojem byl však zjevně neuvěřitelný skok. Například problémy s vysokoteplotními plynovými výměníky tepla byly kdysi velmi slibný směr Rekuperační motory s plynovou turbínou a plynová dynamická ložiska pro stav beztíže se poměrně obtížně testují na životnost v podmínkách gravitace.
Desky experimentálního výměníku tepla TEM. (c) A. Ilyin
V roce 2013 bylo Informační centrum pojmenováno po. Keldysh informoval o úspěších při vytváření prototypů všech podstatné prvky turbomachine konvertor - dva typy výměníků tepla, generátor a jednotka plynové turbíny. Podle nejnovějších údajů však výzkumné práce jdou poměrně pomalu a životnost zařízení zdaleka nedosahuje toho, co je potřeba. Již na podzim roku 2013 byla postulována skutečnost, že kapací chladničky zdaleka nejsou inženýrskou realizací a zatím je nebude možné vyvinout. Slibované rekordní iontové elektrické pohonné motory se postupně zmenšují - problémy s velkorozměrovými děrovanými elektrodami s vysoký zdroj problémy, které nikdo na světě nedokáže vyřešit, zůstávají nevyřešeny.
Prototyp iontového motoru TEM z Keldysh Center. Již menší velikostí oproti původnímu nápadu A. Ilyina
Možnost TEM s panelovými chladničkami
Kromě toho interakce Keldyšského centra (součást Roskosmosu), v čele s akademikem Korotějevem, s dalšími velkými vesmírné podniky má často napjatý charakter se vzájemným bahněním, což také nepřispívá k pokroku. TEM, krásně namalovaný ve fázi předběžného návrhu, se začíná hroutit ve fázi potvrzování vlastností jednotek.
Model složeného TEM, léto 2013. Věnujte pozornost iontovým motorům - je jich 24 ve srovnání s 15 na dřívějším modelu. Ledničky jsou stále kapající
A konečně, práce podniků vedených RSC Energia byla zaměřena na vytvoření skutečného kosmická loď, vyzbrojený jaderným zdrojem energie. „Energia“ byla nucena převzít frontu práce, která blokovala cestu jejímu vlastnímu vývoji remorkéru s termionickou jadernou elektrárnou „Hercules“, a fronta problémů byla širší než u ostatních dvou hlavních „sráčů“ . Bylo nutné vytvořit těžkou kosmickou loď, která bude mít na palubě všechny tradiční prvky - orientační a orbitální manévrovací systémy na hydrazinových raketových motorech, výkonné solární panely a telemetrii, systémy ukotvení užitečného nákladu a tankování, xenonové nádrže a nakonec to vše zprovoznit na 10 let. v radiačních podmínkách. Ještě konkrétnější prvky by měly být:
- skládací nosníky pro vyjmutí jaderné elektrárny z těla kosmické lodi, s prodloužením v prostoru 2,5 krát, od 20 do 54 metrů;
- rozšíření potrubí chladicí kapaliny a jejich utěsnění - to vše musí bezchybně fungovat v podmínkách vakua a záření;
- skládací CI panely o ploše stovek metrů čtverečních;
- vedení elektrického pohonu vysokého napětí;
- skládací křídla nesoucí elektrické pohonné motory a chladičové chladničky.
Návrh návrhu TEM v podání RKK-Energia
Celá tato nádhera se musela nacpat do maximálních 22 tun, které je nosná raketa Angara-5 schopna vypustit. Ve skutečnosti, ihned po vydání náčrtu budoucího TEM, RSC Energia začíná intenzivně upouštět od projektu TEM a převádí některé úkoly na Státní výzkumné a výrobní vesmírné středisko pojmenované po něm. Chrunichev a někteří - v Arsenal Design Bureau - tvůrci kosmických lodí US-A a Plasma-A. Zástupci RKK začínají v rozhovorech říkat, že remorkéry založené na SB nejsou tak špatné. Arsenal zase fouká prach ze svých remorkérů s termoelektrickými jadernými elektrárnami o výkonu 300-500 kW.
Sekce reaktoru TEM v technickém provedení. (c) NIKIET
Na konci roku 2014 těžká situace s výsledkem projektu jeho sekvestrace v rámci Federálního vesmírného programu pro „2016-2025“. Zůstává financování výzkumu a vývoje, především v tom směru, kde jsou nějaké výsledky – samotný jaderný reaktor a konvertory lopatkových strojů. Vesmírný start TEM je z plánů odstraněn a my vidíme, jak se budoucnost, ve které má lidstvo nové nástroje pro průzkum vesmíru, rozplyne, jako na fotografiích v „Back to the Future“. Lidstvo se opět, stejně jako v případě Herkula nebo JIMO, valí zpět a nedokáže překonat technickou bariéru pro vytvoření výkonných vesmírných reaktorů.