Ядерные реакторы

Основная проблема при разработке газофазного реактора - снижение потерь делящегося вещества, которые не должны превышать долей процента от расхода рабочего тела. Некоторая часть урана постоянно уносится потоком водорода в окружающее пространство, но система подачи ядерного горючего все время компенсирует его убыль. Вынос ядерного горючего компенсируется его подачей в рабочую камеру либо в жидкометаллическом виде (1500К), либо в виде пастообразной смеси порошка с NaK эвтектикой. Энергоснабжение космического аппарата с ГФЯРД на режиме выключенной рабочей камеры осуществляют две газотурбинные энергоустановки общей мощностью 200 кВт с нагревом рабочего тела в твердофазных тепловыделяющих сборках. ГФЯРД имеет тягу 17,3 т при давлении в рабочей камере 100 кг/см2 и скорости истечения водорода 20 км/с. Продолжительность работы на номинальном режиме при пяти включениях - около 3,5 ч. Мощность МГД-генератора должна составлять 25 МВт.

Рис.34 Газофазовый ядерный реактор, работающий по открытой схеме

Космические энергетические установки Расчёт допустимого содержания (ДС) любых радионуклидов по допустимой дозе облучения критического органа. При равновесном, т.е. неизменяющемся за период определения) содержании нуклида в организме или критическом органе ДС в организме (q) или в критическом органе (qf2) можно определить из значения предельно допустимой эквивалентной дозы – Dэкв (бэр/неделя), которую излучение этих радионуклидов создаёт

проектировались по открытой и замкнутой схемам. Если рабочее тело выбрасывается через реактивное сопло наружу, то установка представляет собой ядерный ракетный двигатель открытой схемы. В качестве рабочего тела используется водород, в который для обеспечения электропроводности и поглощения лучистого теплового потока добавляются присадки в виде паров NaK и Li, а также
вольфрамового порошка (при этом одновременно достигается приемлемая температура водорода у стенки камеры). Такой ЯРД имеет чрезвычайно высокие удельные характеристики (удельный импульс порядка 2000:3000 с). Если установка спроектирована таким образом, что рабочее тело выбрасывается наружу через МГД-генератор с высоким КПД, то имеем ЯКЭУ открытой схемы. Двигательная энергетическая установка открытой схемы (Рис.34) включает в себя однополостной реактор с кольцевым выходным каналом и газофазным твэлом с застойной плазменной зоной ядерного горючего. Стабилизация зоны осуществляется с помощью мощного внешнего соленоида. Строительство первой в мире плавучей атомной теплоэлектростанции (ПАТЭС) начато на «Севмашпредприятии» в Северодвинске (Россия) в 2002 году.

В установках замкнутой схемы (Рис.35) преобразователем энергии является МГД- генератор, а все рабочие компоненты циркулируют по контуру, не имеющему связи с внешней средой. ЯКЭУ имеет весьма высокий КПД (30:40 %), низкие значения удельной массы преобразователя и удельного расхода рабочего тела. Присадки, вводимые в рабочее тело, помимо всего прочего, призваны способствовать МГД-взаимодействию. Кроме газофазного реактора и МГД-генератора в конструкции присутствуют холодильники, сепараторы и насосы. Рабочим телом является пар NaK в смеси с гелием. Выделяющееся избыточное тепло сбрасывается в космическое пространство с помощью излучателей. Вырабатываемая энергия используется для различных целей, одним из ее потребителей может быть электроракетный двигатель.


На главную