Реактор для космических полетов

В марте 2024 года в ряде СМИ прошла информация о том, что Китай достиг прогресса в разработке реактора мегаваттного класса для космических применений. Первоисточник информации - статья в научном журнале "SCIENTIA SINICA Technologica" (v.54, Issue 3, pp.365-376).

Теплоноситель для космического реактора: литий. Характеризуется большими удельными теплоёмкостью и теплопроводностью (позволит сделать активную зону реактора достаточно компактной), высокой температурой кипения (свыше 1600 градусов Кельвина). Последнее обеспечивает однофазность потока теплоносителя в широком температурном диапазоне.

Основные параметры реактора.

• Спектр нейтронов: быстрый.
• Топливо: нитрид урана UN, уран обогащением 93%.
• Тепловая мощность: порядка 6 МВт(т) (что в сочетании с выбранным для генерации электроэнергии циклом Брайтона на смеси гелий-ксенон позволяет получить 1,5 МВт(э) электрической мощности).
• Входная и выходная температуры теплоносителя (лития): 1400 и 1550 K, соответственно (то есть, подогрев по активной зоне равен 150 градусам).
• Входная температура рабочего тела на турбине: 1500 K.
• Отвод избыточного тепла от установки: тепловые трубки на ртути и калии, от которых тепло будет отводиться излучением.
• Активная зона реактора: сотообразные уран-нитридные топливные элементы с каналами для прокачки лития. Диаметры каналов разные, что позволяет снизить радиальный коэффициент неравномерности энерговыделения.
• Проектный срок службы реактора: 10 лет.
• Расчётное значение Kэфф на начало кампании: 1,12.

Для компенсации избыточной реактивности и управления реактором имеются два регулирующих стержня и специализированная система компенсации. В системе компенсации имеется поглотитель из карбида бора, ниже которого располагается сжатая пружина. Выход системы запечатан уплотнительным материалом, который расплавляется при нагреве, после чего поглотитель выталкивается пружиной в активную зону.

Подробности, а также общая схема реакторной установки, схема активной зоны, технические нюансы проведенных испытаний на стенде-прототипе, перечень нерешенных тенологических вопросов, связанных с изготовлением нитридного топлива, выбором конструкционного материала активной зоны, материла защиты, созданием надёжной системы отделения гелия от лития, безопасностью, подробно изложены в обзорной статье atominfo.ru "Китайский мегаваттник для космоса".