Очень хороший обзор по истории и перспективам использования ядерных энергетических установок в космосе - Часть 3

В работах по созданию отечественных космических ЯЭУ, принимал участие ЦНИИ конструкторских материалов «Прометей» как ведущий научный центр в области реакторного материаловедения.

Материалы для «Топаза»

Работы по научно-техническому сопровождению и материаловедческому обеспечению проекта проводились под научным руководством академика И.В.Горынина. Ведущими ис­полнителями работ были Ю.И.Звездин, Н.Н.Грибов, А.Я. Борисов, Ю. В. Соломко, В. А. Яковлев, И. Н. Синя­ков, И. А. Повышев и многие другие специалисты.

Об исследованиях в области конструкционных материалов для КЯЭУ рассказываtт группа специалистов ЦНИИ КМ «Прометей»:  И.А.Повышев, И.Н.Синяков.

С целью проработки конструкторских и техно­логических решений для создания опытных образцов космических ЯЭУ был выполнен цикл исследований по разработке и промышленному освоению высокотехнологичных основных и сварочных материалов с комплексом свойств, отвечающих требованиям эксплуатации космической техники. Были проведены фундаментальные науч­ные исследования по обеспечению работоспособности и эксплуата­ционной надежности конструкционных материалов, в том числе, коррозионно-механические, прочностные и тепловые расчеты приме­нительно к условиям эксплуатации ядерного транспортно-энергетического мо­дуля орбитальных и межпланетных космических аппаратов.

Были решены задачи по созданию, освоению промышленного произ­водства и аттестации конструкционных сталей и сплавов для базовых систем бортовых реакторных установок, в том числе, вопросы комплексной радиационной защиты и ядерной безопасности всей космической ЯЭУ. Решены проблемы со­вместимости материала оболочек Т.В.Э.Л. активной зоны с топливной компози­цией и гидридциркониевым замедлителем, вопросы обеспечения эксплуатацион­ной надежности исполнительных механизмов СУЗ органов управления реакто­ром и высокотемпературных электромагнитных насосов для прокачки жидко-металлического теплоносителя. Проведена оценка ре­сурсных характеристик силовых несущих конструкций, подшипниковых узлов трения в вакууме и других бортовых технологических систем всей структурно-функциональной схемы реакторного, агрегатного и приборного отсеков.

Экстремальные условия эксплуатации

Задача по созданию требуемых конструкционных материалов осложнялась экстремальными условиями работы реакторного и технологического оборудо­вания в составе космической ядерной энерго установки (КЯЭУ). Не­обходимо было разработать и освоить высокотехнологичный свариваемый материал, обеспечивающий:

- требуемую работоспособность в усло­виях длительного взаимодействия с жидкометаллическим теплоносителем (эв­тектическим сплавом 78%Na и 22%К),

- высокое сопротивление ползучести,

- низкие водородопроницаемость и испаряемость при рабочих температурах (до 700оС) в условиях космического вакуума.

В связи со сжа­тыми сроками, отведенными на создание космических ЯЭУ, приходилось совмещать лабораторные исследования с промышленным освоением материалов наиболее перспективных композиций. В результате проведенных опытно-промышленных работ на предприятиях страны был освоен целый ряд марочных коррозионно-стойких сталей и сплавов, отвечающих требованиям космической тех­ники: ЭИ-484 (08Х14Н14В2М2-ВД). ЭП-485 (12Х15Н28В2М4Б-ВД), ЭП-486 (Х20Н72М4БЮ-ВД) и ЭП-502 (10Х18Н10Т-ВД).

Наиболее широкое приме­нение в сварных конструкциях КЯЭУ нашла хромоникелевая сталь аустенитного класса марки ЭП-502 вакуумно-дуговой выплавки, обладающая хорошей свариваемостью, обеспечивающая высокую технологичес­кую прочность металла шва при всех видах сварки тонкостенных элементов и узлов бортового оборудования. При этом основной металл и сварные со­единения соответствовали всем требованиям по уровню длительной прочности и ползучести, а также радиационной стойкости в условиях реак­торного облучения и воздействия коррозионно-активных рабочих сред жид-кометаллического контура системы охлаждения энергетического модуля (рис. 1).

Исследования водородопроницаемости конструкционных материалов показали, что использова­ние современных материаловедческих подходов достаточно надежно обеспе­чивает высокую работоспособность тонкостенных стальных оболочек чехлования тепловыделяющих и гидридных сборок с предельно низкой утечкой водорода из высокотемпературных металлогидридных систем (гидридциркониевый замедлитель нейтронов, блок радиационной зашиты из гидрида лития и др.) бортовой реакторной установки.

Наряду с работами по созданию коррозионно-стойких свариваемых сталей и сплавов для энергетического модуля КЯЭУ были выполнены исследования по выбору жаропрочных конструкционных материалов для высокотемпе­ратурной части реакторного блока. Для обеспечения надежного пи­тания бортовой аппаратуры и стабильности выходных характеристик электрогенерирующего канала, работающего в условиях воздействия высоких температур (до 1600оС), глубокого вакуума и нейтронного облучения, были разработаны и освоены промышленностью перспективные композиции на основе сплавов молибдена, ниобия и вольфрама (сплавы типа СМ, СБ, СВ). Полученные материалы нашли применение в космической ядерной энерге­тике при создании новых поколений бортовых АЭУ.

Большинство исследовательских разработок и научно-технических реше­ний, полученных в ходе этих пионерских работ, выполненных на уровне лучших мировых достижений, были защищены патентами и авторскими свидетельствами С.С.С.Р и РФ. Выполненный специалистами «Прометея» сложней­ший комплекс работ по научно-техническому сопровождению и материаловедческому обеспечению создания первых в мире КЯЭУ транс­портного назначения, стал серьезным вкладом российских ученых-материаловедов в решение задачи по технологическому освоению космоса, вклю­чая и предстоящие пилотируемые полеты на Луну и к Марсу.

Еще записи на эту же тему:



Страницы: 1 2 3

Оставить комментарий (Зарегистрируйтесь и пишите коментарии без CAPTCHи !)

 
© 2008-2019 EnergyFuture.RU Профессионально об энергетике. All rights reserved. Перепечатка материалов разрешается при условии установки активной гиперссылки на EnergyFuture.RU.