В продолжение темы о советских космических ядерных энергетических установках (ЯЭУ) , стоит рассказать о ядерной энергодвигательной установке (ЯЭДУ) мегаваттного класса, создаваемой для реализации проекта транспортно-энергетического модуля (ТЭМ). Тем более, что совсем недавно (29 октября 2018 года) российские СМИ сообщили об успешном завершении наземных испытаний системы охлаждения ЯЭДУ, а это самый «трудный» и «проблемный» узел установки: тепло реактора нужно выводить, и только в виде излучения, и прямо в открытый космос.
Основой ЯЭДУ является реактор на быстрых нейтронах с газовым охлаждением. По предъявляемым характеристикам, реактор — высокотемпературный, и должен выдерживать разогрев до 1200 градусов Цельсия. Теплоноситель — смесь гелия (78%) и ксенона (22%), топливом служит уран. Тепловая мощность реактора – четыре мегаватта, а электрическая – мегаватт (т.е., КПД двадцать пять процентов — для такого типа установок, это высокий показатель).
Система преобразователя — турбомашинная. Преобразователь, используемый в ЯЭДУ имеет два контура. Первый представляет собой пластинчатое устройство — рекуператор плюс трубчатый «холодильник», который нужен для разделения контуров теплосъема и теплосброса. Для реализации излучателя второго контура разрабатывались две основных концепции — выбор панельного или капельного типа излучателя.
Выбор был сделан в пользу капельного излучателя. Этому выбору способствовал ряд преимуществ технологии — скорость теплообмена, меньший процент выхода из строя в случае повреждения установки, вес устройства. Упрощенно, схема работы такого излучателя напоминает «душ»: капли нагретой жидкости распыляются в пространство, отдавая тепло, и потом собираются специальным устройством обратно... и процесс повторяется. В«открытый космос» жидкость не попадает, так что говорить о радиоактивном заражении не приходится.
Применение ЯЭДУ мегаваттного класса позволит в десять раз увеличить электрическую мощность на любых космических аппаратах. А это, в свою очередь, дает возможность использовать ракетные двигатели повышенной мощности — ионные двигатели. Для ТЭМа такие двигатели (с названием ИД-500) разрабатывали специально в государственном научном центре им. Келдыша. Характеристики испытанного в 2014 году двигателя: мощность тридцать — трицать пять кВт, тяга до семисот пятидесяти мН, удельный импульс семьдесят тысяч с, КПД 0,75. Работает двигатель на ксеноне.
На ТЭМе планируется использование ряда таких двигателей — двадцать четыре маршевых разместятся на четырех раскрытых «лепестках», за курсовую корректировку отвечать будут еще восемь ЭРД. При реализации проекта ЯЭДУ отпадает необходимость в разгонных блоках, необходимых для маневрирования в космосе: ЯЭДУ обеспечит необходимой энергией ионные двигатели ТЭМа.
Реализация же всех решений, изначально намеченных в концепции транспортно-энергетического модуля, позволят развивать программы исследования Луны, других планет, постройки на них автономных и автоматических баз... А сердцем всего является ядерная энергодвигательная установка мегаваттного класса, разработка и испытания которой ведутся у нас, в России. И аналогов в мире пока нет.
Читать про ядерную энергию в космосе еще на "НМ":
Космические ЯЭУ - первая "Ромашка", пугающий "Бук", мирный "Енисей"...
Космический мини-реактор «Kilopower» - вперед, к звездам?
Если вам понравился материал, пожалуйста, ставьте лайки и подписывайтесь на канал. Это не сложно и бесплатно, но очень важно для развития "НМ". А еще нам нужны репосты в соцсети!