Peiriannau Niwclear i gofod

Rwsia wedi bod, ac yn dal yn arweinydd yn y maes o bŵer gofod niwclear. Profiad o ddylunio, adeiladu, comisiynu a gweithredu llong ofod offer gyda ffynonellau ynni niwclear yn sefydliadau megis yr RSC "Ynni" a "Roskosmos". peiriant niwclear yn caniatáu i weithredu yr awyren am flynyddoedd lawer, gan eu gwneud yn fwy ymarferol addasrwydd dro ar ôl tro.

gofnod hanesyddol

Mae'r defnydd o ynni niwclear bellach yn y gofod yn ffuglen yn y 70-au y ganrif ddiwethaf. Mae'r peiriannau niwclear cyntaf yn 1970-1988 eu lansio i'r gofod a defnyddio'n llwyddiannus yn y gofod cerbydau (SV) arsylwadau o "US-A". Maent yn cael eu cymhwyso at y system thermodrydanol o blanhigyn pŵer niwclear (NPP) "Buck" pwer trydan o 3 kW.

Yn 1987-1988 dwy ddyfais "Plasma-A" gyda thermionic NPP "Topaz" 5 kW wedi bod gofod hedfan-brofi, ac yn ystod y pwer gyriad trydan (ere) o'r ffynhonnell ynni niwclear ei weithredu gyntaf.

Mae cymhleth o daearol profion ynni niwclear thermionic gosodiad niwclear "Yenisei" pŵer o 5 kW. Yn seiliedig ar y technolegau hyn ei ddatblygu prosiectau capasiti ynni niwclear thermionic o 25-100 kW.

MB "Hercules"

RSC "Ynni" yn y 70au dechreuodd y gwaith ymchwil gwyddonol ac ymarferol, mae'r bwrpas oedd i greu peiriant gofod niwclear pwerus ar gyfer interorbital tug (MB) "Hercules". arweinir gwaith i'r sylfaen ar gyfer nifer o flynyddoedd o'r gyriant trydan niwclear (YAERDU) gyda chynhwysedd ynni niwclear thermionic o ychydig - cannoedd o cilowat a gyriant trydan capasiti uned o ddegau i gannoedd o cilowat.

paramedrau Dylunio MB "Hercules":

• pŵer trydanol defnyddiol o ynni niwclear - 550 kW;
• trydan gyriad impulse penodol - 30 km / s;
• gyriad Electric byrdwn - 26 H;
• adnoddau NPP a gyriad trydan - 16,000 awr;
• gyriant trydan corff yn gweithio - xenon;
• pwysau (sych) tug - 14,5-15,7 t, gan gynnwys Nei - 6.9 tunnell.

cyfoes

Yn y ganrif XXI mae'n amser i greu peiriant niwclear newydd ar gyfer gofod. Ym mis Hydref 2009, mewn cyfarfod o'r prosiect "Creu trafnidiaeth a modiwl ynni gyda gosodiad megawat-ddosbarth o ynni niwclear" Rwsia newydd y Comisiwn wedi cael ei gymeradwyo yn swyddogol gan y Cyngor Arlywyddol ar gyfer Moderneiddio a Datblygu Technolegol o Rwsia Economi. yn brif ddatblygwyr:

• planhigion Adweithydd - JSC "NIKIET".
• gwaith pŵer niwclear gyda tyrbin nwy cylched trosi pŵer, yn seiliedig ar y moduron trydan a gyriad YAERDU electrorocket ļonig yn gyffredinol - CSS "Canolfan Ymchwil. M. V. Keldysha ", sydd hefyd yn gyfrifol am drefnu rhaglen o ddatblygiad cludiant a modiwl ynni (tem) yn ei gyfanrwydd.
• Mae'n rhaid i RSC "Ynni" fel dylunydd tem cyffredinol yn datblygu peiriant awtomatig gyda modiwl hwn.

Nodweddion y gosodiad newydd

peiriant niwclear newydd ar gyfer gofod Rwsia yn bwriadu dechrau gweithrediad masnachol yn y blynyddoedd nesaf. Nodweddion Rhagamcan o'r tyrbin nwy YAERDU canlynol. Mae'r adweithydd a ddefnyddiwyd adweithydd bridiwr cyflym-hoeri nwy, tymheredd yr hylif yn gweithio (cymysgedd o Ef / Xe) cyn y tyrbin - 1500 K, effeithlonrwydd trosi ynni thermol yn ynni trydanol - 35%,-fath rheiddiadur oerach - drip. Uned Pwysau (adweithydd, amddiffyn ymbelydredd, a system trosi, ond heb allyrrydd rheweiddio) - 6800 kg.

Gofod peiriannau niwclear (ynni niwclear, ynni niwclear, ynghyd â EPS) cynllun i'w ddefnyddio:

• Fel rhan o gerbydau gofod yn y dyfodol.
• Wrth i ffynonellau trydan ar gyfer systemau ynni-ddwys a llongau gofod.
• Er mwyn datrys y ddwy broblem gyntaf yn y modiwl trafnidiaeth ac ynni i sicrhau y darperir gofod electrorocket trwm a cherbydau ar y orbit weithio a chyflenwi ynni hirdymor pellach o'r offer.

Mae'r egwyddor o weithredu o injan niwclear

Yn seiliedig naill ai ar y synthesis o niwclysau neu ar y defnydd o ymholltiad ynni tanwydd niwclear i ffurfio byrdwn jet. Gwahaniaethu mathau gosod pwls-ffrwydrol a hylif. planhigion Blast gollwng i'r gofod bomiau atomig bach sy'n tanio'n ychydig fetrau i ffwrdd, y ffrwydrad gwthio y llong yn ei blaen. Yn ymarferol, nid yw dyfeisiau o'r fath yn cael eu defnyddio.

peiriannau gyriad Liquid, ar y llaw arall, wedi hir cael ei datblygu a'u profi. Yn ôl yn y 60au, arbenigwyr Sofietaidd wedi dylunio model ymarferol RD-0410. Mae'r rhain yn systemau a ddatblygwyd yn yr Unol Daleithiau. Mae eu egwyddor yn seiliedig ar y gwres o hylif niwclear mini-adweithydd, mae'n cael ei drawsnewid i mewn i stêm ac yn ffurfio llif jet, sy'n gwthio y llong ofod. Er gelwir y ddyfais yn hylif wrth i'r hylif yn gweithio, fel arfer hydrogen yn cael ei ddefnyddio. Diben arall o systemau niwclear gofod - trydan bweru fwrdd rwydwaith llongau (offer) a lloerennau.

dyfeisiau telathrebu trwm cyfathrebu gofod byd-eang

Ar hyn o bryd, mae gwaith yn mynd rhagddo ar beiriannau niwclear ar gyfer lle a fydd yn cael ei ddefnyddio mewn cyfarpar trwm cyfathrebu gofod. RSC "Energia" wedi cael eu cynnal astudiaethau a dyluniadau o'r system gyfathrebu gofod fyd-eang yn gystadleuol yn economaidd gyda ffôn gellog rhad a oedd i fod i gyflawni'r trosglwyddiad o "gyfnewidfa ffôn" o'r Ddaear i'r gofod.

Mae'r rhagofynion ar gyfer eu creu yw:

• llenwi bron yn gyflawn o'r orbit daearsefydlog (GEO) lloerennau gweithredol a goddefol;
• blinder o adnoddau amledd;
• profiad cadarnhaol o greu a defnydd masnachol o wybodaeth lloerennau daearsefydlog "Yamal".

Pan fyddwch yn creu "Yamal" platfform, atebion technegol newydd wedi bod yn 95%, a oedd yn galluogi dyfeisiau o'r fath i fod yn gystadleuol ar y farchnad fyd-eang o wasanaethau gofod.

Tybir amnewid fodiwlau gydag offer cyfathrebu technolegol bob rhyw saith mlynedd. Byddai'n creu system o-3-4 aml lloerennau trwm i orbit daearsefydlog gyda chynnydd yn y pŵer trydanol a ddefnyddir ganddynt. I ddechrau, y llong ofod wedi cael eu cynllunio ar sail solar pŵer 30-80 kW. Bydd y cam nesaf yn defnyddio peiriannau niwclear 400 kW gyda hyd at flwyddyn yn y modd trafnidiaeth (ar gyfer cyflwyno modiwl sylfaenol GSO) a 150-180 kW mewn modd estynedig o weithredu (o leiaf 10-15 mlynedd) fel ffynhonnell pŵer.

peiriannau niwclear yn antimeteoritnoy amddiffyn y System Ddaear

Cwblhawyd RKK "Ynni" mewn ymchwil dylunio ddiwedd y 90au wedi dangos bod yn y gwaith o antimeteoritnoy system amddiffyn y Ddaear o niwclysau o comedau a asteroidau gwaith pŵer niwclear a gellir YAERDU cael ei ddefnyddio i greu:

1. Creu system ar gyfer monitro daflwybrau o asteroidau a chomedau sy'n croesi orbit Ddaear. Ar gyfer hyn a gynigir i drefnu llongau gofod arbennig offer gyda offer optegol a radar ar gyfer canfod gwrthrychau peryglus, cyfrifo paramedrau eu taflwybrau ac astudiaeth sylfaenol eu nodweddion. Efallai y bydd y system peiriant gofod niwclear gyda deuol-ddelw capasiti DPC thermionic o 150 kW yn cymryd rhan. Dylai ei bywyd fod o leiaf 10 mlynedd.
2. Profion o effaith (dyfais ffrwydrad thermonuclear) i'r safle tirlenwi asteroid yn ddiogel. YAERDU cyflwyno pŵer y cyfarpar profi i asteroid-polygon yn dibynnu ar fàs y prif lwyth a ddarperir (150-500 kW).
3. Cyflwyno amlygiad safonol yn golygu (màs cyfanswm ataliwr o 15-50 tunnell) i agosáu at y byd gwrthrych peryglus. Ei gwneud yn ofynnol niwclear injan jet gallu 1-10 MW ar gyfer cyflwyno i dâl thermonuclear asteroid peryglus, wyneb mae ffrwydrad oherwydd ddeunydd asteroid jet gallu gwrthod rhag llwybr peryglus.

Darparu offer ymchwil yn y gofod dwfn

Gall Darparu offer gwyddonol i wrthrychau gofod (planedau pell, comedau cyfnodol, asteroidau) yn cael ei wneud drwy ddefnyddio camau LRE seiliedig gofod. Defnyddio peiriannau niwclear ar gyfer cerbydau gofod yn hwylus, wrth roi gerbron y cynnyrch tasg i droi o gwmpas corff nefol o'r lloeren, cysylltiad uniongyrchol â chorff nefol, y dewis o samplau materol ac ymchwil arall sy'n gofyn am gynnydd màs cymhleth ymchwil, cynnwys y glanio a chyfnodau cymryd-off.

peiriannau paramedrau

Bydd peiriant niwclear ar gyfer llongau gofod cymhleth ymchwil ehangu'r "cychwyn ffenestr" (oherwydd gollyngiad a reolir o gyflymder gwaith y corff), sy'n symleiddio cynllunio ac yn lleihau cost y prosiect. Mae astudiaethau a gynhaliwyd gan RSC "Energia", yn dangos bod YAERDU 150 kW gyda hyd at dair blynedd yn ffordd addawol o gyflwyno modiwlau yn y gofod gwregys asteroid.

Ar yr un pryd cyflwyno uned ymchwil yn y orbit y planedau pell o gysawd yr haul yn gofyn am gynnydd mewn adnoddau, a niwclear gosod hyd at 5-7 mlynedd. Mae'n profi y bydd YAERDU cymhleth gyda chynhwysedd o tua 1 MW fel rhan o'r ymchwil yn caniatáu i'r llong ofod cyflymu darpariaeth am 5-7 mlynedd i droi o gwmpas yn lloeren artiffisial mwyaf planedau pell, Rovers planedol ar wyneb y lloerennau naturiol planedau hyn, a chyflawni ar y ddaear y Ddaear gyda comedau, asteroidau, Mercury a lloerennau o blaned Iau a Sadwrn.

lifft y gellir eu hailddefnyddio (MB)

Un o'r ffyrdd mwyaf pwysig i wella effeithlonrwydd gweithrediadau trafnidiaeth yn y gofod yn elfennau y gellir eu hailddefnyddio ar y system drafnidiaeth. peiriant niwclear ar gyfer ynni llongau gofod o leiaf 500 kW yn eich galluogi i greu tynnu y gellir eu hailddefnyddio a thrwy hynny wella yn sylweddol effeithlonrwydd aml-haen system drafnidiaeth gofod. Yn arbennig o ddefnyddiol ar gyfer system o'r fath yn y rhaglen yn darparu traffig cludo nwyddau blynyddol mawr. Enghraifft o hyn fyddai rhaglen o archwilio lleuad â chreu a chynnal sylfaen chriw yn cynyddu'n gyson a chanolfannau technolegol a diwydiannol arbrofol.

cyfrifo trosiant

Yn ôl yr astudiaethau dylunio RSC "Energia", dylai y sylfaen adeiladu ar y lleuad yn cael ei gyflwyno modiwlau yn pwyso tua 10 tunnell, y orbit y Lleuad -. 30 m Cyfanswm cargo o'r Ddaear yn y sylfaen lleuad chriw adeiladu a ymwelodd â'r orsaf orbital lleuad amcangyfrifir yn 700-800 tunnell a thraffig cludo nwyddau blynyddol ar gyfer gweithrediad a datblygiad y sylfaen - 400-500 m.

Fodd bynnag, nid yw egwyddor y peiriant niwclear yn caniatáu i'r lori i wasgaru gyflym. Oherwydd yr amser hir o gludiant, ac felly, gryn amser yn dod o hyd i gwregysau ymbelydredd prif lwyth Ni all pob cargo yn cael ei gyflwyno drwy ddefnyddio tugboats gyda pheiriant niwclear. Felly, mae'r cargo y gellir eu darparu ar sail YAERDU amcangyfrif yn unig 100-300 tunnell / blwyddyn.

effeithlonrwydd economaidd

Fel maen prawf o effeithlonrwydd economaidd system drafnidiaeth rhyng-orbit fe'ch cynghorir i ddefnyddio gwerth yr uned gost cludiant fesul uned màs y prif lwyth (GHG) o wyneb y ddaear i mewn i'r orbit targed. RSC "Energia" model economaidd a mathemategol, sy'n cymryd i ystyriaeth y prif gydrannau o'r gost yn y system drafnidiaeth wedi cael ei ddatblygu:

• creu a dileu unedau tynnu orbit;
• ar gyfer prynu o weithredu cyfleuster niwclear;
• costau gweithredu, yn ogystal ag ar gyfer costau gwariant cyfalaf posibl R & D a.

paramedrau gost yn dibynnu ar y paramedrau gorau posibl o MB. Gan ddefnyddio'r model hwn ymchwiliwyd effeithlonrwydd economaidd cymharol o bŵer YAERDU seiliedig tynnu y gellir eu hailddefnyddio o tua 1 mW a tynnu tafladwy ar sail hylif uwch peiriant roced yn y rhaglen er mwyn sicrhau darpariaeth i'r orbit Ddaear Lleuad uchder o 100 km payload cyfanswm màs o 100 tunnell / blwyddyn. Wrth ddefnyddio'r un pigiad atgyfnerthu gallu i gludo ddyletswydd cyfartal "proton-M" ac dvuhpuskovoy adeiladu cylched o'r costau llongau penodol system drafnidiaeth fesul uned màs y prif lwyth ddefnyddio tynfad ar sail injan niwclear yn dair gwaith yn is na'r wrth ddefnyddio'r tafladwy yn seiliedig ar tugboats gyda pheiriannau roced hylif o'r math MM-3.

casgliad

gyriad niwclear Effeithiol ar gyfer gofod yn cyfrannu at ddatrys problemau amgylcheddol y ddaear, yr awyren dyn i'r blaned Mawrth, gan greu system o drosglwyddo di-wifr o ynni yn y gofod, y claddu gwell diogelwch-gweithredu yn y gofod dir gwastraff ymbelydrol yn beryglus iawn o ynni niwclear, y gwaith o greu sylfaen lleuad chriw creu a datblygiad masnachol y Lleuad, er mwyn sicrhau amddiffyn y Ddaear rhag perygl asteroid a chomed.