Обзор результатов экспериментальных исследований нейтронно-физических характеристик термоэмиссионных реакторов-преобразователей на быстрых нейтронах

Автор: Синявский Виктор Васильевич

Журнал: Космическая техника и технологии @ktt-energia

Рубрика: Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов

Статья в выпуске: 2 (29), 2020 года.

Бесплатный доступ

В статье выполнен аналитический обзор опубликованных работ по экспериментальному и, частично, расчетно-теоретическому исследованию нейтронно -физических характеристик критических сборок, моделирующих по геометрии и составу материалов термоэмиссионные реакторы-преобразователи (ТРП) на быстрых нейтронах. Приведены результаты исследований радиального распределения энерговыделения с размещением поглощающих и делящихся экранов на границе активной зоны с боковым отражателем, результаты выравнивания радиального энерговыделения и подавления локального всплеска энерговыделения в топливных сердечниках периферийных электрогенерирующих сборок-каналов (ЭГК). Приведены результаты экспериментальных измерений микроструктуры энерговыделения по сечению топливных сердечников. Приведен анализ результатов экспериментов и расчетов эффективности бокового отражателя с рабочими органами системы управления и защиты (СУЗ). Показано, что введение двенадцати рабочих органов СУЗ в реактор переводит его в глубоко подкритическое состояние. Экспериментально показано сокращение модульной сборки ТРП примерно на порядок относительно традиционной схемы сборки из отдельных ЭГК. Приведены результаты экспериментов на критсборке, моделирующей ТРП с гомогенной (не модульной) структурой активной зоны. Приведены результаты экспериментальных нейтронно-физических исследований условий работы лазеров с комбинированной накачкой в составе ТРП на быстрых нейтронах с замедляющим отражателем.

Еще

Термоэмиссионный реактор, нейтронно-физические характеристики, распределение энерговыделения, поглощающие и делящиеся экраны, рабочие органы суз, модульная сборка, лазеры с комбинированной накачкой

Короткий адрес: https://sciup.org/143177930

IDR: 143177930 | DOI: 10.33950/spacetech-2308-7625-2020-2-61-83

Список литературы Обзор результатов экспериментальных исследований нейтронно-физических характеристик термоэмиссионных реакторов-преобразователей на быстрых нейтронах

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.
Пупко В.Я. История работ в Физико-энергетическом институте по разработке и созданию ядерных ракетных двигателей и космических ядерно-энергетических установок / Сб. «Государственный научный центр Российской Федерации — Физико-энергетический институт им. академика А.И. Лейпунского — 50 лет». М.: ЦНИИатоминформ, 1996. С. 201-211.
Грязное Г.М., Жаботинский Е.Е., Зродников A.B., Николаев Ю.В., Пономарев-Степной Н.Н., Пупко В.Я., Сербин В.И., Усов В.А. Термоэмиссионные реакторы-преобразователи космических ЯЭУ // Атомная энергия. 1989. Т. 66. Вып. 6. С. 374-377.
Пономарев-Степной Н.Н. Ядерная энергетика в космосе // Атомная энергия. 1989. Т. 66. Вып. 6. С. 371-374.
Коротеев А.С., Акимов В.Н., Попов С.А. Проект создания транспортно-энергетического модуля на основе ядерной энергодвигательной установки мегаваттного класса // Полет. 2011. № 4. C. 93-99.
Сухов Ю.И., Синявский В.В. Обзор работ РКК «Энергия» имени С.П. Королёва по термоэмиссионным ядерным энергетическим установкам большой мощности космического назначения // Ракетно-космическая техника. Труды. Сер. XII. Королёв: РКК «Энергия», 1995. Вып. 3-4. С. 13-28.
Синявский В.В. О работах РКК «Энергия» имени С.П. Королёва в области создания ядерно-энергетических установок и ядерных электроракетных двигательных установок большой мощности // Ракетно-космическая техника. Труды. Сер. XII. Королёв: РКК «Энергия», 2007. Вып. 1-2. С. 8-19.
Лопота В.А., Легостаев В.П., Королёва Н.С., Шагов Б.В., Хамитов Р. С., Хабаров А.М., Синявский В.В., Бирюков Ю.В., Земляков С.А., Романов С.Ю., Деречин А.Г., Соколов Б.А., Сорокин И.В., Островский В.Г., Сизенцев Г.А., Сотников Б.И., Ковтун В.С., Королёв Б.В., Смирнов И.В., Гудилин В.Е., Цыганков О.С., Гузенберг А. С., Горшков Л.А., Стойко С.Ф. С.П. Королёв. Энциклопедия жизни и творчества. М.: РКК «Энергия», 2014. 704 с.
Кухаркин Н.Е., Пономарев-Степной Н.Н., Усов В.А. Космическая ядерная энергетика (ядерные реакторы с термоэлектрическим и термоэмиссионным преобразованием — «Ромашка» и «Енисей»). М.: ИздАТ, 2008. 146 с.
Ярыгин В.И., Ружников В.А., Синявский В.В. Космические и наземные ядерные энергетические установки прямого преобразования энергии. Монография. М.: Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» (НИЯУ МИФИ), 2016. 364 с.
Андреев П.В., Васильковский В.С., Зарицкий Г.А., Галкин А.Я. Космическая ядерная энергетика: перспективы и направления развития // Полет. 2006. № 4. С. 19-25.
Аракелов А.Г., Юдицкий В.Д. Литий-ниобиевая технология для космических энергоустановок на основе термоэмиссионного реактора-преобразователя // V межд. конф. «Ядерная энергетика в космосе». Подольск. 1999. С. 38-39.
Аракелов А.Г., Геков А.Ф., Ми-неева Л.В., Лукьянов А.Н. Ниобий как базовый конструкционный материал высокотемпературных космических ЯЭУ. Освоение ниобий-литиевой технологии // Тезисы докладов на конф. «Ядерная энергетика в космосе. Материалы. Топливо». Подольск. 1993. С. 199.
Баканов Ю.А., Семенов Ю.П., Синявский В.В., Масленников А.А., Юдиц-кий В.Д. О выборе типа, структуры и размерности источника электроэнергии электроракетного транспортного аппарата// Ракетно-космическая техника. Труды. Сер. XII. Королев: РКК «Энергия», 1996. Вып. 2-3. С. 11-21.
Синявский В.В. Научно-технический задел по ядерному электроракетному межорбитальному буксиру «Геркулес» // Космическая техника и технологии. 2013. № 3. С. 25-45.
Быстров П.И., Меркурисов Н.Х., Купцов Г.А. и др. Разработка, изготовление и испытания полномасштабного имитатора электрогенерирующего пакета модульной космической ЯЭУ с литий-ниобиевой системой охлаждения // Ракетно-космическая техника. Труды. Сер. XII. Королёв: РКК «Энергия», 1996. Вып. 2-3. С. 64-77.
Меркурисов И.Х., Купцов Г.А., Пони-маш И.Д., Смирнова А.А. Технологические исследования по созданию электроге-нерирующего пакета для модуля ЯЭУ с литий-ниобиевой системой охлаждения // Избранные труды ФЭИ. 1996. Обнинск: Изд-во ФЭИ, 1997. С. 106-113.
Патент RU 2168794 С1. Российская Федерация. Термоэмиссионный реактор-преобразователь пакетной схемы. Синявский В.В., Юдицкий В.Д.; заявитель и патентообладатель — ОАО РКК «Энергия»; заявка 2000103844/09; приоритет от 15.02.2000 г.; опубликовано 10.06.2001 г.
Патент RU 2224328 С2. Российская Федерация. Термоэмиссионный реактор-преобразователь пакетной схемы. Синявский В.В., Юдицкий В.Д.; заявитель и патентообладатель — ОАО РКК «Энергия»; заявка 2002103583/09; приоритет от 08.02.2002 г.; опубликовано 20.02.2004 г.
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. Проектные исследования термоэмиссионных ЯЭУ по литий-ниобиевой технологии электрической мощностью 5-10 мегаватт // Космическая техника и технологии. 2016. № 4(15). С. 31-42.
Косенко А.Б., Синявский В.В. Технико-экономическая эффективность использования многоразового межорбитального буксира на основе ядерной электроракетной двигательной установки для обеспечения больших грузопотоков при освоении Луны // Космическая техника и технологии. 2013. № 2. С. 72-84.
Быстров П.И., Соболев Ю.А., Пуп-ко В.Я., Шестеркин А.Г. и др. Критический стенд для экспериментального оборудования нейтронно-физических параметров ТРП на быстрых нейтронах для ЯЭУ космического назначения / Сб. Ракетно-космическая техника. М.: НИИТП, 1993. Вып. 3(141). С. 63-72.
Альмамбетов А.К., Меркурисов И.Х., Понимаш И.Д., Овчаренко М.К., Шестер-кин А.Г., Юргенева А.П., Синявский В.В., Юдицкий В.Д. Экспериментально-технологическая база ГНЦ РФ Физико-энергетический институт для обоснования нейтронно-физических параметров и отработки технологий и узлов термоэмиссионных реакторов-преобразователей на быстрых нейтронах космических ЯЭУ большой мощности // Ракетно-космическая техника. Труды. Сер. XII. Королёв: РКК «Энергия», 2003. Вып. 1-2. С. 183-198.
Марин С.Н., Овчаренко М.К., Тарасов В.А., Шестеркин А.Г., Шестеркин Д.А., Гришин В.К., Синявский В.В., Юдицкий В.Д., Галкин А.Я., Сидоров В.Г. Обоснование ядерной безопасности технологии модульной сборки космических ЯЭУ большой мощности с ниобий-литиевой системой охлаждения / / Ракетно-космическая техника. Труды. Сер. XII. Королёв: РКК «Энергия», 2003. Вып. 1-2. С. 211-227.
Андреев П.В., Катышев С.А., Липовый Н.М., Макаренков Ю.Д., Марин С.Н., Овчаренко М.К., Соболев Ю.А., Цвирко В.А., Шестеркин А.Г. Шестеркин ДА. Исследования нейтронно-физических характеристик термоэмиссионных реакторов-преобразователей на быстрых нейтронах с замедляющим отражателем большой мощности // Ракетно-космическая техника. Труды. Сер. XII. Королёв: РКК «Энергия», 1998. Вып. 2-3. С. 40-59.
Казанский Ю.А., Матусевич Е.С. Экспериментальная физика реакторов. М.: Энергоатомиздат, 1994. 352 с.
Дурицкий И.А., Марин С.Н., Цог-лин Ю.Л. и др. Использование калориметра полного теплового потока для определения тепловыделения в материалах критической сборки / Сб. Эксперимент в физике реакторов. М.: ЦНИИатоминформ, 1983. С. 217-221.
Андреев П.В., Бережняк А.И., Катышев С.А., Липовый Н.М., Макаренков Ю.Д., Марин С.Н., Матков А.Г., Овчаренко М.К., Соболев Ю.А., Шестер-кин А.Г. Методы и средства исследований нейтронно-физических характеристик термоэмиссионных реакторов-преобразователей на быстрых нейтронах большой мощности // Ракетно-космическая техника. Труды. Сер. XII. Королёв: РКК «Энергия», 1998. С. 23-39.
Марин С.Н. Некоторые дополнительные возможности современного калориметрического эксперимента на этапах обоснования характеристик и отработки конструкции энергоустановок для космоса // Международная конференция «Ядерная энергетика в космосе-2005», Москва- мс Подольск, 1-3 марта 2005 г.: сб. докл. в 3 т. М.: Изд-во ГУП НИКИЭТ, 2005. Т. 2. C. 362-370.
Бровальский Ю.А., Лебедева В.В., Райков И.И., Рожкова Н.М., Синявский В.В. Расчетное исследование энергетических характеристик термоэмиссионных элек-трогенерирующих элементов и сборок // Теплофизика высоких температур. 1975. Т. 14. № 5. С. 171-175.
Синявский В.В., Бержатый В.И., Маевский В.А., Петровский В.П. Проектирование и испытания термоэмиссионных твэлов. М.: Атомиздат, 1981. 96 с.
Шестеркин А.Г., Овчаренко М.К., Синявский В.В. Экспериментальные исследования распределения энерговыделения в активной зоне термоэмиссионного реактора-преобразователя на быстрых нейтронах // Известия РАН. Энергетика. 2009. № 4. С. 145-158.
Мендельбаум М.А., Савинов А.П., Синявский В.В. К расчету характеристик термоэмиссионных тепловыделяющих элементов // Известия АН СССР. Энергетика и транспорт. 1984. № 1. С. 108-114.
Синявский В.В. Графоаналитический метод определения длины элементов по высоте многоэлементной термоэмиссионной сборки // Атомная энергия. 1979. Т. 47. Вып. 3. С. 169-172.
Синявский В.В. Повышение энергетических характеристик термоэмиссионного реактора-преобразователя модульной конструкции при использовании нескольких типоразмеров электрогенерирующих каналов // Известия РАН. Энергетика. 2012. № 6. С. 89-95.
Бабушкин Ю.В., Зимин В.П., Синявский В.В. Моделирующая система KOPTES для исследования тепловых и электрических процессов в термоэмиссионных системах преобразования энергии // Ракетно-космическая техника. Труды. Сер. XII. Королёв: РКК «Энергия», 1998. Вып. 1-2. С. 60-78.
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.
Правила ядерной безопасности критических стендов. ПБЯ-02-78. М.: 1978.
Правила ядерной безопасности под-критических стендов ПБЯ-01-75. М.: 1975.
Правила безопасности при хранении и транспортировке ядерного топлива на объектах атомной энергетики. ПНАЭ Г-14-029-91. М.: 1992.
Синявский В.В. Методы и средства экспериментальных исследований и реакторных испытаний термоэмиссионных электрогенерирующих сборок. М.: Энерго-атомиздат, 2000. 375 с.
Николаев Ю.В., Андреев В.Н., Вы-быванец В.И., Гагарин А.С., Гонтарь А.С., Давыдов А.А., Еремин С.А., Ивонин В.Н., Ижванов О Л, Королев В.У., Калмыков С. С., Кучеров Р.Я., Лапочкин Н.В., Менькин Л.И., Пивоваров В.Е., Синявский В.В., Сотников В.Н., Толстых Л.С., Федосеев А.П., Шулепов Л.Н. Разработка и ресурсные реакторные испытания термоэмиссионного ЭГК с карбидным топливом // Ракетно-космическая техника. Труды. Сер. XII. Королёв: РКК «Энергия», 1996. Вып. 2-3. С. 85-98.
Лопота В.А., Масленников А.А., Синявский В.В. Система ядерных электроракетных транспортных аппаратов для удаления с геостационарной орбиты пассивных космических аппаратов // Известия РАН. Энергетика. 2009. № 1. С. 3-12.
Синявский В.В. Маневрирующий космический аппарат с мощным бортовым импульсным лазером для очистки околоземного пространства от техногенного засорения // Известия РАН. Энергетика. 2007. № 3. С. 102-105.
Быстров П.И., Горшков Л.А., Зеленщиков Н.И., Масленников А.А., Пухов А.А., Семенов Ю.П., Синявский В.В, Соболев Ю.А. О возможности использования термоэмиссионного реактора-преобразователя с ядерной накачкой лазерной системы применительно к очистке космоса от мусора // Физика ядерно-возбуждаемой плазмы и проблемы лазеров с ядерной накачкой: Труды межд. конф. в 3-х т. Обнинск, 1993. Т. 3. С. 257-261.
Аринкин Ф.М., Батырбеков Г.А., Бейсебаев А.О, Гизатулин Ш.Х., Таланов С.В, Хасенов М.У., Марин С.Н., Овчаренко М.К., Пупко В.Я., Раскач Ф.П., Шестеркин А.Г., Быстров П.И., Липовый Н.М., Соболев Ю.А. Нейтронно-физическое обоснование возможности работы лазеров с несамостоятельным разрядом в термоэмиссионном реакторе-преобразователе на быстрых нейтронах // Физика ядерно-возбуждаемой плазмы и проблемы лазеров с ядерной накачкой: Труды межд. конф. в 3-х т. Обнинск, 1993. Т. 3. С. 262-271.

Еще

Статья научная