Campo arado tractor paz, volando a través del cielo del reactor

A diferencia atómica vzryvolёtov, que sólo existía en los proyectos, y motores atómicos , que han llegado a la etapa de pruebas en tierra, los reactores nucleares se han utilizado en el espacio para la energía y voló lo suficientemente masiva, vuelan hacia el espacio durante más de tres docenas.

Teoría h4> Comenzamos, como siempre, con la teoría. Sería muy bueno si la reacción nuclear en cadena dio directamente la electricidad que podría ser utilizado inmediatamente. Pero, por desgracia, el resultado de la desintegración nuclear es el calor que de alguna manera tiene que ser transformada en energía eléctrica. Para este propósito, el calor del reactor está en motores térmicos (convertidores termoeléctricos termoiónicas convertidores, turbinas, motores Stirling, y similares), la generación de electricidad, y se descarga a continuación en el espacio con un radiador de refrigeración. Un reactor de toma volante de bádminton contornos característicos:



En el espacio, cada gramo de peso en oro, así que el diseño de los motores y radiadores de calor llega a ser tan importante como el diseño del reactor. Y las pérdidas inevitables en la conversión de calor en electricidad se ven obligados a hablar de los dos parámetros - el calor y energía eléctrica. Y la energía eléctrica en tiempos menos calor. En los reactores de energía terrestres que no tienen restricciones en el peso y el tamaño, la energía eléctrica es de 3-4 veces menos calor en los reactores de espacio hasta que la situación es mucho peor.

Una comparación con los paneles solares h4> Para calcular reactores nucleares espaciales parámetro no estaban muertos, vamos a comparar con los parámetros de los paneles solares. Al sitio de "Saturno» tiene parámetros de las células solares:

• paneles de silicio.: 140 W / kg al inicio de la obra, y 80 W / kg después de 15 años
• GaAs del panel: 196 W / kg al inicio del trabajo y 157 W / kg 15. Ферменные Diseño ISS con paneles solares tienen una masa 15.824 kg. Cada diseño tiene dos alas solares "», dando a 31 kilovatios al inicio de la obra, y 26 a 15 años cada uno. En consecuencia, un diseño nos dará 60 kilovatios a 15 toneladas de peso, y por un megavatio de energía, necesitamos 250 toneladas. Por supuesto, en el caso de un diseño específico de ingeniería puede reducir esta magnitud algo aterrador, por ejemplo, el aumento de la longitud del panel, pero en realidad la instalación solar, que nos da un 1 megavatio de energía, estará más cerca de 250 toneladas, que a 5.
  
  

  Historia h4>

  USA h5> SNAP
  En los EE.UU., el trabajo con los reactores espaciales energía originalmente llevado a cabo en el marco de la SNAP (Sistema nuclear de potencia auxiliar - sistemas auxiliares de energía nuclear). En 1959 se puso en marcha la SER reactor experimental, que tenía una potencia térmica de aproximadamente 50 kW. El reactor era puramente experimental, el calor sólo se disipa en el aire. Después de dos años, el reactor se abrió el camino siguiendo modelos.
  El segundo reactor fue SNAP-2, que trabajó desde 1961 hasta 1962. Con una potencia calorífica de 55 kilovatios, el diseño le permite conectar una capacidad de motor térmico de 3, 5 kW.
  El siguiente paso fue dos reactores SNAP-8, una potencia calorífica de 600 kW y 1 MW. Núcleo del reactor Megawatt tenía 24h84 cm que contiene 8, 2 kilogramos de combustible nuclear, mercurio utilizado como refrigerante y podría producir energía como la máquina de vapor (de acuerdo con циклу Rankine ).
  El pináculo del programa fue el reactor SNAP-10A, el cual fue lanzado el 3 de abril, 1965:
  
  
  
  El reactor tenía las siguientes características:
  

• Dimensiones del núcleo 39, 6h22, 4 cm

Peso sin protección contra las radiaciones:.. 290 kg Potencia térmica:. 30 kW < La capacidad eléctrica máxima alcanza 590 Вт Escriba la máquina térmica:. термоэлектрический Conversor . proyecto de video (en Inglés).
Proyecto SNAP trabajó con generadores de radioisótopos, pero Estados Unidos reactores nucleares en el espacio ya volar.

SP-100
En 1983, se puso en marcha el programa de investigación SP-100 , cuyo objetivo era desarrollar un reactor con un термоэмиссиоными o convertidores termoeléctricos y la transferencia de calor usando тепловых tubos :



A juzgar por la falta de información, el programa fue cerrado.

SAFE
En el principio no era cero proyecto SAFE (seguro asequible Fisión Engine - Motor de seguro disponibles en materiales fisibles). Reactor SAFE-400 era tener una potencia térmica de 400 kW, 100 kW eléctrica, y se utiliza para producir electricidad de turbinas de gas. En Internet, hay una foto del reactor 30 SAFE-2001:



En el источниках como la fecha de finalización del proyecto está indicado en 2007 que implica la congelación o la terminación.

Proyecto Los Alamos
En 2012, hubo un video muy lindo con un simple proyecto de reactor de potencia del Laboratorio Nacional de Los Alamos:

El reactor propuesto es muy simple en diseño, lo que lo hace disponible para la producción, pero es no hay parámetros de registro diferentes. Como se propone el núcleo de usar un cilindro hueco hecho de uranio enriquecido de pesaje 22 5 kg. Zona activa rodea el berilio diámetro reflector de neutrones de 25 cm. La altura del núcleo es de 30 cm. La varilla de control del reactor se utiliza sólo de carburo de boro. El calor de las tuberías de calor del reactor se da y se aplica a la двигатели Stirling capacidad total de 500 vatios. Aquí es un diagrama del reactor:


Por desgracia, esto es sólo una presentación del proyecto y el destino posterior es desconocido.

URSS y Rusia h5> «Daisy»


El primer reactor nuclear en el espacio experimental nacional fue "Margarita". La potencia térmica del reactor de 40 kW y 800 vatios de electricidad que utilizan convertidores termoeléctricos. El reactor se puso en marcha por primera vez en 1964. SP Korolev quería usar la "margarita", junto con la propulsión eléctrica del plasma. Pero después de la prueba de "Daisy" el verano de 1966, después de la muerte de la reina en el espacio que ella voló.

«Buck»
Pero la segunda serie de reactores espaciales - BES-5 "Haya" - para volar en el espacio de más de tres docenas de veces. Estos reactores se utilizaron como una fuente de electricidad para el radar satélites de reconocimiento US-A , conocido en Occidente como RORSAT:



Radar exigió una gran cantidad de energía y de una órbita baja. Una órbita baja significa que el satélite siempre caerá en la sombra de la Tierra. Un conjunto de paneles solares y baterías sería demasiado pesado, y se hizo una central nuclear única opción. BES-5 reactor tenía los siguientes parámetros:

Salida de calor: 100 kW Energía eléctrica:.. 3 kW Peso del reactor:. 900 kg Escriba el motor térmico: Termoeléctrica . generador Peso combustible nuclear:. 30 kg Vida: ~ 135 días «Легенда».

«Topaz»
Desarrollo de reactores "Buk" TUE-acero 5 "Topol", que "Topaz-1»:



"Topaz" habían mejorado parámetros:
Salida de calor:. 150 kW Potencia eléctrica: 6,5 kW Escriba la máquina térmica: термоэмиссионный generador . combustible nuclear Peso 11 kg. El plazo de 1 año. «Космос-1818» y «Космос-1867» y se utiliza para el mismo propósito -. inteligencia de señales

Yenisei
Se propuso Tipo reactores "Yenisei" que se utilizará para la radiodifusión de televisión por satélite civil. Una característica especial fue la sustitución de los elementos combustibles del reactor a los canales de generación de energía clásicos - zona activa está alineado con el motor térmico. El reactor debe tener una capacidad térmica de 115-135 kW eléctrica 4, 5-5, 5 kW y la vida de tres años. El proyecto se cerró a principios de los 90, en 1992 los Estados Unidos compró los dos reactores en el espacio, pero no hizo uso de ellas.

Transporte y Energía módulo RSC "Energía»
Desde aproximadamente 2010 hay un desarrollo activo del módulo de transporte y energía usando reactores nucleares y de propulsión eléctrica. Tal remolcador nuclear puede transportar carga en la carretera Tierra-Luna, y después de hacer un recurso básico para volar juntos con la sonda a los otros planetas del sistema solar. El proyecto fue mostrados en MAKS 2013 , apareciendo regularmente noticias sobre el avance de los trabajos. Las últimas noticias - montado el primer elemento combustible . Las características de la planta de energía y el módulo en su conjunto es también bastante impresionante:



1 MW de potencia del reactor de energía combinado con propulsión eléctrica con un impulso específico de 7,000 segundos y un empuje de 18 N (2 kg) -. Un avance tecnológico

Seguridad h4> Hablando de la energía nuclear por no hablar de los accidentes y las medidas de radiación conocidas para tratar con ellos.
En 1964 hubo una destrucción en la atmósfera del generador de radioisótopos estadounidense SNAP-9A del accidente en el ascenso del cohete portador. Desde RTG usan plutonio altamente concentrado, que se dispersa en la atmósfera, se produjo un aumento significativo de la radiación de fondo en todo el mundo. La lección fue aprendida en los cambios de diseño se hicieron, y cuando en 1968 se produjo un fallo del satélite "Nimbus-B" RTG SNAP-19B2, los materiales nucleares no están dispersa en la atmósfera, y cayó en el océano y, posteriormente, se plantearon desde el fondo del océano sin infección territorio. En 1970, el módulo lunar RTG "Apolo 13" cayó en el océano y se hundió a una profundidad de 6.000 metros sin daños y contaminación. En 1973 cayó en el reactor satélite soviético Océano Pacífico "Buk". Los datos sobre suelos contaminados no lo es. En 1978, el territorio de Canadá cayó restos del satélite "Cosmos-954". Debido a las deficiencias del núcleo del reactor de emergencia fue destruido suficiente, y había una ligera contaminación del terreno. Sin embargo, un terrible escándalo estalló, la URSS tuvo que pagar una indemnización a Canadá por los gastos incurridos en la búsqueda de zonas de desechos y descontaminación. Después de este evento, el sistema de seguridad se ha mejorado, el gasificador se ha instalado, la reentrada destructiva área activa garantizado. La caída de satélite "Cosmos-1402" en el Atlántico Sur ha sido más que exitosa, y fue registrada sólo un ligero aumento en la radiación de fondo natural. En 1996 hubo una caída de AMC "Marte-96", sus RTG no se destruyen y se ahogó con éxito.

Consideraciones generales de las medidas de seguridad h5>

Un reactor nuclear es más segura RTG, porque este último contiene más materiales radiactivos. RTG colocados en una cápsula que puede soportar la caída de emergencia a la atmósfera, protegiendo de contaminación radiactiva. Un reactor nuclear se puede llenar en cápsulas o se disipe en la atmósfera a la caída de emergencia. Un reactor nuclear es un riesgo mínimo para la inscripción. En consecuencia, el reactor debe comenzar ya en órbita. El reactor nuclear gastado puede ser con seguridad le resistió varios cientos de años en el entierro órbita. En este caso, los materiales con vida media corta desaparecen, y materiales con largas vidas medias no son peligrosos.

refrigeradores goteo h4> Si nos fijamos de nuevo en la imagen de módulo de transporte y energía, te darás cuenta, en primer lugar, la ausencia del esquema clásico del "volante", y en segundo lugar, un "generador de gotas" en el centro de la finca principal. El hecho de que ahora compiten dos refrigeradores tipo, radiadores. Radiadores sólidos clásicos son sencillas pero pesada. Como una alternativa a ellos, se han propuesto refrigeradores de goteo. Como es conocido por la física que cuanto mayor sea la superficie del cuerpo, mejor está involucrado en el intercambio de calor. Es por eso que los radiadores en las casas de crucería. En el espacio, se puede crear una corriente de gotitas, que en el peso mínimo será disipar muy eficazmente el calor:



Refrigerador goteo promete reducción de la masa del radiador a veces:



En el espacio (en la estación "Mir" y ISS) fueron los modelos de refrigeradores goteo probado:



La intriga principal se encuentra ahora en la velocidad de desarrollo - ¿El goteo hacer refrigeradores en 2020, cuando el módulo de transporte de energía debe volar
.

Conclusión h4> En la astronáutica uso de reactores nucleares nos dará un nivel inalcanzable de energía con paneles solares. Una combinación de un reactor de energía atómica y el motor eléctrico promete un nuevo nivel de capacidad para la exploración espacial.

fuentes utilizadas y Lecturas h4> También se usa Wikipedia:

«Конструкции energía-poder instalaciones espaciales », metódico complejo « Funciona en goteo enfriador-radiador », sitio web del Centro de Investigación. Keldysh. «Historia de espacio ruso instalaciones nucleares» , sitio de "Made nosotros». Li > Materiales goteo refrigeradores: , dos .

Fuente: habrahabr.ru/post/229625/