Двухрежимная космическая ядерно-энергетическая установка на базе термоэмиссионного реактора-преобразователя и термоэлектрохимического генератора
Автор: Грибков Александр Сергеевич, Попов Александр Николаевич, Синявский Виктор Васильевич
Журнал: Космическая техника и технологии @ktt-energia
Рубрика: Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов
Статья в выпуске: 3 (18), 2017 года.
Бесплатный доступ
Применительно к созданию транспортно-энергетического модуля для электроракетной доставки и последующего длительного энергоснабжения энергоемкой функциональной аппаратуры космического аппарата приведены результаты концептуально-проектных исследований возможности использования комбинированной двухрежимной ядерно-энергетической установки с термоэмиссионным реактором-преобразователем и термоэлектрохимическим генератором. Возможность использования термоэлектрохимического преобразователя (ТЭХП) для выработки электроэнергии определяется тем, что температура горячей зоны ТЭХП попадает в область температур литиевой системы охлаждения высокотемпературной ядерно-энергетической установки по литий-ниобиевой технологии для межорбитального буксира «Геркулес». Показана целесообразность использования части теплоизлучающей поверхности системы охлаждения установки для размещения на ней элементов ТЭХП. В термоэмиссионном реакторе выделяется зона бустерных тепловыделяющих элементов, охлаждаемых литиевым теплоносителем. На тепловых трубах системы теплосброса устанавливаются элементы ТЭХП с верхней температурой термодинамического цикла порядка 1200 К и нижней - 500-550 К. В качестве рабочего тела ТЭХП используется натрий, основной конструкционный материал - ниобиевый сплав НбЦУ, твердый электролит - β-Al2O3. Перечисленные материалы обладают комплексом свойств, позволяющих создать высокоэффективный ТЭХП, работающий в заданном температурном диапазоне. Приведены характеристики элемента и всего генератора электрической мощностью 30 кВт.
Транспортно-энергетический модуль, двухрежимная ядерно-энергетическая установка, термоэмиссионный реактор-преобразователь, литий-ниобиевая технология, ниобиевый сплав нбцу, натрий
Короткий адрес: https://sciup.org/143164942
IDR: 143164942
Список литературы Двухрежимная космическая ядерно-энергетическая установка на базе термоэмиссионного реактора-преобразователя и термоэлектрохимического генератора
- Легостаев В.П., Лопота В.А., Синявский В.В. Эффективность применения космических ядерных энергетических и ядерных электроракетных двигательных установок//Космическая техника и технологии. 2013. № 1. С. 4-15.
- Синявский В.В., Юдицкий В.Д. О рациональных уровнях электрической мощности ядерно-энергетической установки в режиме электроракетной доставки спутника на орбиту и в режиме питания его аппаратуры//Известия РАН. Энергетика. 2003. № 3. С. 70-75.
- Ковтун В.С., Королёв Б.В., Синявский В.В., Смирнов И.В. Космические системы связи разработки Ракетно-космической корпорации «Энергия» имени С.П. Королёва//Космическая техника и технологии. 2015. № 2(9). С. 3-24.
- Кузин А.И., Павлов К.А., Зацерковный С.П., Шевцов Г.А. Этапы развития космических аппаратов, реализующих принцип самодоставки на высокоэнергетические орбиты в рамках существующей и разрабатываемой инфраструктур средств выведения/Сб. докл. V Международной конференции «Ядерная энергетика в космосе»//Под ред. проф. Федика И.И. Подольск: НИИ НПО «Луч», 1999. Ч. 1. С. 18-25.
- Андреев П.В., Еремин А.Г., Жаботинский Е.Е., Зарицкий Г.А., Коробков Л.С., Матвеев А.В., Никонов А.М., Тру ханов Ю.Л., Павлов К.А., Николаев Ю.В., Лапочкин Н.В. Основные положения концепции термоэмиссионных космических ЯЭУ второго поколения в составе транспортно-энергетического модуля с учетом возможностей современных средств выведения/Сб. докл. V Международной конференции «Ядерная энергетика в космосе»//Под ред. проф. Федика И.И. Подольск: НИИ НПО «Луч», 1999. Ч. 1. С. 26-37.
- Островский В.Г., Синявский В.В., Сухов Ю.И. Межорбитальный электроракетный буксир «Геркулес» на основе термоэмиссионной ядерно-энергетической установки//Космонавтика и ракетостроение. 2016. № 2(87). С. 68-74.
- Синявский В.В. Научно-технический задел по ядерному электроракетному межорбитальному буксиру «Геркулес»//Космическая техника и технологии. 2013. № 3. С. 25-45.
- Синявский В.В. Методы и средства экспериментальных исследований и реакторных испытаний термоэмиссионных сборок. М.: Энергоатомиздат, 2000. 375 с.
- Патент RU 2140675 C1. Российская Федерация. Космическая двухрежимная ядерноэнергетическая установка. Синявский В.В., Юдицкий В.Д.; заявитель и патентообладатель -ООО «Прикладные научные разработки»; заявка 98117956/12; приоритет от 30.09.1998//Изобретения. 1999. № 30.
- Патент RU 2282905 С2. Российская Федерация. Способ эксплуатации космической двухрежимной ядерно-энергетической установки с термоэмиссионным реактором-преобразователем и дополнительным преобразователем тепловой энергии в электрическую. Синявский В.В., Юдицкий В.Д.; заявитель и патентообладатель -ОАО РКК «Энергия»; заявка 2004115155/06; приоритет от 19.05.2004//Изобретения. 2006. № 24.
- Аракелов А.Г., Геков А.Ф., Минеева Л.В., Лукьянов А.Н. Ниобий как базовый конструкционный материал высокотемпературных космических ЯЭУ. Освоение ниобий-литиевой технологии//Тезисы доклада на конференции «Ядерная энергетика в космосе. Материалы. Топливо». Подольск: НИИ НПО «Луч», 1993. С. 199.
- Аракелов А.Г., Быстров П.И., Глазунов М.Г., Кирисик Е.М., Левин М.Н., Осадчий В.А., Семкин С.П., Соболев В.Я., Соловьев Л.В., Попов А.Н., Юдицкий В.Д. Разработка и испытания агрегатов высокотемпературной литий-ниобиевой системы охлаждения термоэмиссионной ЯЭУ космического назначения/В сб. Ракетно-космическая техника. Ракетные двигатели и энергетические установки. Вып. 3(141). Системы и средства бортовой энергетики. М.: НИИТП, 1993. С. 87-105.
- Синявский В.В., Бержатый В.И., Маевский В.А., Петровский В.Г. Проектирование и испытания термоэмиссионных твэлов. М.: Атомиздат, 1981. 96 с.
- Савлов Н.А., Рыжков А.Н., Купцов Г.А. и др. Разработка и экспериментальное обоснование конструкции и технологии ЭГК повышенных эффективности и ресурса//Избранные труды ФЭИ. 1996. Обнинск: Изд. ФЭИ, 1997. С. 193-199.
- Рыжков А.Н., Савлов Н.А., Альмамбетов А.К., Великанович Р.И., Иевлева Ж.И., Купцова Г.А., Прилежаева И.Н., Трещалин М.А., Ларионов Ю.П., Синявский В.В. Разработка и исследование коллекторного пакета энергонапряженных высоковольтных термоэмиссионных сборок//Ракетнокосмическая техника. Труды. Сер. XII. Королёв: РКК «Энергия». 2003. Вып. 1-2. С. 197-210.
- Синявский В.В., Юдицкий В.Д., Гафаров А.А. Структура геостационарного информационного космического аппарата с системой электропитания на базе двухрежимной ядерно-энергетической установки//Ядерная энергетика в космосе. Сборник докладов в 3-х т. М.: Изд. НИКИЭТ, 2005. Т. 1. С. 121-130.
- Овчаренко М.К., Синявский В.В., Шестеркин А.Г., Юдицкий В.Д. Обеспечение ядерной и радиационной безопасности при использовании ядерно-энергетической установки с термоэмиссионным реактором-преобразователем в составе космического аппарата//Известия РАН. Энергетика. 2003. № 4. С. 3-18.
- Шестеркин А.Г., Овчаренко М.К., Синявский В.В., Тарасов В.А. Экспериментальное обоснование ядерной безопасности модульной сборки космической ядерно-энергетической установки//Известия РАН. Энергетика. 2007. № 4. С. 48-60.
