Создание ядерных энергетических и энергодвигательных установок космического назначения

На Семипалатинском полигоне с 1960 года по 1989 год проводились работы по созданию ядерного ракетного двигателя.

Были созданы:

  • реакторный комплекс ИГР;
  • стендовый комплекс «Байкал-1» с реактором ИВГ-1 и двумя рабочими местами для отработки изделий 11Б91;
  • реактор РА (ИРГИТ).

Реактор ИГР

Реактор ИГР является импульсным реактором на тепловых нейтронах с гомогенной активной зоной, представляющей собой кладку из содержащих уран графитовых блоков, собранных в виде колонн. Отражатель реактора сформирован из аналогичных блоков, не содержащих урана.

Реактор не имеет принудительного охлаждения активной зоны. Выделившееся в процессе работы реактора тепло аккумулируется кладкой, а затем через стенки корпуса реактора передается воде контура расхолаживания.

Реактор ИГР


Реактор ИВГ-1 и системы подачи компонентов


Наземная отработка ЯРД (ИВГ-1)


Реактор ИРГИТ Реактор ИРГИТ

Реактор РА (ИРГИТ)

Достигнутые результаты

1962-1966 годы

В реакторе ИГР проведены первые испытания модельных твэлов ЯРД. Результаты испытаний подтвердили возможность создания твэлов с твердыми поверхностями теплообмена, работающих при температурах свыше 3000К, удельных тепловых потоках до 10 МВт/м2 в условиях мощного нейтронного и гамма-излучений (проведен 41 пуск, испытано 26 модельных ТВС различных модификаций).

1971-1973 годы

В реакторе ИГР проведены динамические испытания высокотемпературного топлива ЯРД на термопрочность, в ходе которых реализованы следующие параметры:

  • удельное энерговыделение в топливе – 30 кВт/см3
  • удельный тепловой поток с поверхности твэлов – 10 МВт/м2
  • температура теплоносителя – 3000К
  • скорость изменения температуры теплоносителя при увеличении и снижении мощности – 1000 К/с
  • длительность номинального режима – 5 с

1974-1989 годы

В реакторе ИГР проведены испытания ТВС различных типов реакторов ЯРД, ЯЭДУ и газодинамических установок с водородным, азотным, гелиевым и воздушным теплоносителями.

1971-1993 годы

Проведены исследования выхода из топлива в газообразный теплоноситель (водород, азот, гелий, воздух) в диапазоне температуры 400…2600К и осаждения в газовых контурах продуктов деления, источниками которых являлись экспериментальные ТВС, размещенные в реакторах ИГР и РА.

Сравнительные показатели результатов, полученных на реакторе ИВГ-1
и по программам разработок ЯРД в США
 
СССР США
Период активных действий по тематике 1961-1989 1959-1972
Затраченные средства, млрд.$ ~ 0,3 ~2,0
Количество изготовленных реакторных установок 5 20
Принципы отработки и создания поэлементный интегральный
Топливная композиция Твердый раствор
UC-ZrC,
UC-ZrC-NbC
UC2 в графитовой
матрице
Теплонапряженность активной зоны,
средняя/максимальная , МВт/л
15 / 33 2,3 / 5,1
Максимально достигнутая температура рабочего тела, К 3100 2550 2200
Удельный импульс тяги, с ~ 940 ~ 850
Ресурс работы на максимальной температуре рабочего тела, с 4000 50 2400

 

Создание ядерных энергетических и энергодвигательных установок космического назначения
Создание ядерных энергетических и энергодвигательных установок космического назначения