Доложите установку: каким будет российско-китайский лунный ядерный реактор
Россия и Китай обсудят строительство ядерной энергетической установки в рамках проекта Международной научной лунной станции (МНЛС). Как выяснили «Известия», итоговые переговоры пройдут 12 июля. В преддверии этого эксперты отрасли, в частности, рассказали, что реактор будет работать на высокообогащенном топливе, а устанавливаться в автоматическом режиме, что позволит обеспечить безопасность людей. Другие подробности — в эксклюзивном материале «Известий».
Как сделать реактор безопасным
Ядерная энергетическая установка на Луне будет использовать высокообогащенное ядерное топливо, а ее монтаж на поверхности спутника и ввод в эксплуатацию произойдут в автоматическом режиме. Такие характеристики будущего реактора предположили эксперты космической отрасли. С ними «Известия» побеседовали накануне встречи ведущих российский и китайских специалистов, цель которой — обсудить проект Международной научной лунной станции.
Глава «Роскосмоса» Юрий Борисов ранее анонсировал, что параметры реактора, который разрабатывают отечественные специалисты, станут одной из главных тем встречи. По его словам, установка может быть введена в эксплуатацию в 2036 году. Закон о ратификации соглашения с Китаем о совместном создании МНЛС президент России Владимир Путин подписал 12 июня.
Высокообогащенное топливо позволит уменьшить габариты установки, считает доктор физико-математических наук, профессор кафедры электронных измерительных систем Национального исследовательского ядерного университета МИФИ Владимир Решетов.
— На Луне, скорее всего, будут использовать высокообогащенное ядерное топливо. Это позволит уменьшить массу реактора. К примеру, если на Земле для производства электроэнергии на АЭС достаточно содержания изотопа урана-235 в топливе порядка 3–5%, то для лунной установки этот показатель может составить порядка 20%, как на земных исследовательских реакторах или на ядерных подводных лодках, — отметил ученый.
По его мнению, одна из сложных задач, которую придется решать, — это организация системы охлаждения жидкости или газа, который проходит через активную зону реактора и передает полученное тепло на турбогенератор — устройство, преобразующее тепловую энергию в электрическую.
Ка
Как объяснил эксперт, обычный способ, при котором тепло отводят с помощью большого количества воды или воздуха, на Луне не применим. Поэтому, возможно, конструкторы прибегнут к системе с жидким металлическим теплоносителем с капельным охлаждением. В таком варианте вещество будет расплываться в открытое пространство и охлаждаться благодаря большой площади поверхности капель. После отдачи тепла частицы жидкого металла будут улавливаться и возвращаться обратно в систему.
Владимир Решетов обратил внимание, что все известные разработки мобильных ядерных реакторов — это громоздкие конструкции, которые проблематично доставить на Луну одним рейсом сверхтяжелой ракеты. Поэтому, вероятно, нужно создавать модульную конструкцию, которую будут собирать в единый комплекс на поверхности спутника. При этом все процессы по монтажу и вводу реактора в эксплуатацию должны осуществляться в автоматическом режиме, чтобы не подвергать опасности людей — участников миссии.
По словам ученого, похожие задачи сейчас решаются российскими специалистами для освоения Арктики. Там тоже требуются автономные источники питания мощностью несколько сотен киловатт, которые обеспечат бесперебойное электрическое питание пограничных постов, научных станций и других обитаемых объектов независимо от суровых погодных условий, таких как полярные ночи, метели и снежные заносы.
Ядерные технологии — будущее космонавтики
— Ядерные технологии — это, безусловно, будущее космонавтики. При освоении планет и других небесных тел неизбежно будут задействованы техника и оборудование, которые потребляют значительное количество энергии. Соответственно, для них понадобятся мощные источники, которые не зависят от солнечного света, — рассказал «Известиям» директор Института космических исследований РАН Анатолий Петрукович.
По его словам, мощный источник питания на Луне нужен, в частности, для поддержки долговременных пилотируемых экспедиций. Также он поможет технике и научному оборудованию функционировать в течение долгой лунной ночи, которая длится почти половину земного месяца, а температура при этом на поверхности спутника опускается до -160 °С.
Как считает эксперт, на начальном этапе потребности лунной станции оцениваются в несколько десятков киловатт. Поэтому радиоизотопные источники электроэнергии, которые ставят на спутники, не закроют этих потребностей. Их мощность — от десятков до сотни ватт.
При этом, по мнению Анатолия Петруковича, отдельная важная конструкторская задача — это доставка ядерной установки на спутник. Она включает транспортировку, мягкую посадку, запуск в эксплуатацию и подключение к общей лунной электросети. Скорее всего, решат доставлять готовый реактор с запасом топлива, рассчитанным на работу в течение длительного периода. После выработки горючего установку заменят на новую.
— Экспансия за пределы околоземного пространства — это общечеловеческий проект, реализация которого возможна только путем объединения усилий многих стран. При этом овладение ядерными технологиями для космических перелетов и освоения других планет — одно из главных препятствий, которые ограничивают реализацию этого проекта, — со своей стороны подчеркнул эксперт космонавтики Андрей Ионин.
В этом смысле для нашей страны создание лунного ядерного реактора имеет колоссальное значение. Это и укрепление связей в рамках объединения БРИКС через участие на передовых ролях в не имеющем аналогов по своим масштабам общечеловеческом проекте, и наработка компетенций и технологий, которые пригодятся при освоении наших собственных территории — Сибири, Дальнего Востока и Арктики, резюмировал эксперт.
