Специалисты ОАО «Машиностроительный завод» в подмосковной Электростали собрали первый тепловыделяющий элемент (ТВЭЛ) для космической ядерной электродвигательной установки (ЯЭДУ), ссобщила пресс-служба Госкорпорации «Росатом».
Работы ведутся в рамках реализации проекта «Создание транспортно-энергетического модуля на основе ЯЭДУ мегаваттного класса». Согласно плану ЯЭДУ должна быть готова в 2018 году.
«Ядерную электродвигательную установку планируется использовать для дальних космических полетов и длительной работы на орбите. В частности, создание этой установки позволит резко сократить временной отрезок, необходимый для марсианской экспедиции», - пояснили конструкторы. Проект ЯЭДУ был утвержден в 2009 году Комиссией по модернизации и технологическому развитию экономики России при президенте России. Эскизное проектирование было завершено к 2012 году.
В предложенной схеме ядерный реактор вырабатывает электричество: газовый теплоноситель, прогоняемый через активную зону, крутит турбину, та вращает электрогенератор и компрессор, который обеспечивает циркуляцию рабочего тела по замкнутому контуру. Вещество из реактора не выходит в окружающую среду, то есть радиоактивное заражение исключено. Электроэнергия расходуется на работу ЭРД, который по расходу рабочего тела в 20 с лишним раз экономичнее химических аналогов. Масса и габариты базовых элементов ЯЭДУ должны обеспечивать их размещение в космических головных частях существующих и перспективных российских РН «Протон» и «Ангара».
Область применения таких двигателей
1. буксировка груза доставленного керосиновыми РН на низкую орбиту на боле высокие рабочие орбиты.Сейчас пользуются небольшими разгонными блоками которые нужно постоянно выводить на орбиту, А с ЯДУ его можно постоянно держать на орбите и использовать по мере необходимости.Отпадает необходимость в разгонном блоке,соответственно снижаются затраты и увеличивается полезная нагрузка керосиновых РН.
2.Для межпланетных экспедиций. Он буксирует посадочные модули к планете и обратно
3. Для отведения,буксировки угрожающих Земле астероидов.
ЯЭДУ имеет исключительно высокие (для своего типа) характеристики: при тепловой мощности реактора 4 МВт электрическая мощность на генераторе составит 1 МВт, то есть КПД достигнет 25 %, что считается очень хорошим показателем.
Турбомашинный преобразователь – двухконтурный. В первом контуре используются пластинчатый теплообменный аппарат – рекуператор и трубчатый теплообменник-холодильник. Последний разделяет основной (первый) контур теплосъема и второй контур теплосброса.
По поводу одного из самых интересных решений, разрабатываемых в рамках проекта (выбор типа холодильников-излучателей второго контура), был дан ответ, что рассматриваются и капельный, и панельный теплообменники, и пока выбор не сделан. На демонстрируемом макете и плакатах был представлен вариант с капельным холодильником-излучателем, которому отдается предпочтение. Параллельно идут работы и по панельному теплообменнику. Отметим, что вся конструкция ТЭМ – трансформируемая: при запуске модуль умещается под головным обтекателем РН, а на орбите «расправляет крылья» – раздвигаются штанги, разносящие на большое расстояние реактор, двигатели и полезный груз.
На ТЭМ будет использована целая связка усовершенствованных исключительно мощных ЭРД – четыре «лепестка» по шесть маршевых двигателей диаметром 500 мм, плюс еще восемь двигателей поменьше – для управления по крену и корректировки курса. На салоне МАКС – 2013 был показан рабочий двигатель, уже проходящий испытание (пока на неполной тяге, при электрической мощности до 5 кВт). ЭРД работают на ксеноне. Это самое лучшее, но и самое дорогое рабочее тело. Рассматривались и другие варианты: в частности, металлы – литий и натрий. Однако двигатели на таком рабочем теле менее экономичны, и проводить наземные испытания на таких ЭРД очень сложно.
Расчетный ресурс ЯЭДУ, заложенный в проект, составляет десять лет. Ресурсные испытания предполагается выполнить непосредственно на комплектной установке, а агрегаты отработать автономно на стендовой базе предприятий кооперации. В частности, турбокомпрессор, разработанный в КБХМ, уже изготовлен и тестируется в вакуумной камере Центре Келдыша. Сделан также тепловой имитатор реактора на 1 МВт электрической мощности.
