«««Назад | Оглавление | Каталог библиотеки | Далее»»»

Прочитано: 93%

         Электролизно-газовые топливные элементы являются типичными представителями химических аккумуляторов. Принцип их действия предельно прост. С помощью энергии солнечных батарей разлагается раствор-электролит с образованием на электродах водорода и кислорода в свободном состоянии. Затем эти газы подаются в топливные элементы, состоящие из электродов, и в результате окислительных процессов на них получают электрическую энергию. Количество энергии находится в прямой зависимости от расхода водорода и кислорода. Далее, при протекании низкотемпературных окислительных процессов, образуется дистиллированная вода, которая вновь разлагается под воздействием энергии солнечных батарей, и процесс начинается снова. Несомненным достоинством топливных элементов является их высокий КПД, составляющий 80-90%. Безусловно, число циклов окисления имеет свой предел.
         Подробности о результатах усовершенствования топливных элементов в докладе ООСОИ конгрессу не приводятся, однако по косвенным данным можно судить, что они неплохие. Так, известно, что при одной и той же массе топливные элементы МТКК "Спейс Шаттл" вырабатывают в 5 раз большую мощность и имеют в 10 раз больший ресурс работы, чем на космическом корабле "Аполлон".
         Совсем иные требования предъявляются к источникам электроэнергии, устанавливаемым на БКС второго этапа развертывания. Их мощность должна составлять от десятков до сотен киловатт в течение всего срока службы станции. Впервые возникает необходимость в импульсных источниках энергии, способных обеспечить десятки - сотни мегаватт в течение сотен тысяч секунд для энергоснабжения систем оружия направленной и кинетической энергии. Это, в свою очередь, связано с созданием мощных накопителей, способных в короткое время "сбросить" гигантские энергии для обеспечения лазерного, пучкового или кинетического выстрела.
         Особые надежды создатели СОИ возлагают на применение ядерных реакторов на основе уже длительного времени раз-рабатываемой установки SР-100.
         Первоначально над программой SР-100 совместно работали НАСА, министерство энергетики и министерство обороны. Затем, в связи с важностью проблемы энергопитания боевых космических станций в будущей системе ПРО, руководство проектом создания ядерной энергоустановки оперативно перешло к ООСОИ.
         В середине 1980-х гг. был окончательно выбран тип системы преобразования тепловой энергии, выделяемой ядерным реактором, в электрическую, а примерно к 1990 г. предполагалось создать экспериментальный образец установки для годичных наземных испытаний. Бывший в то время руководителем программы SP-100 Эрла Уолквист даже заявил, что при возникновении срочной необходимости уже к 1988 г. на базе оборудования, разрабатываемого для наземных испытаний, можно будет приступить к созданию экспериментальной установки для испытаний на орбите. Но... пока в докладе ООСОИ конгрессу констатируется, что "...модификация экспериментальной установки будет продолжаться и к 1994 г. ее прототип будет установлен на испытательном стенде для демонстрационных испытаний".
         В настоящее время начато промышленное изготовление ядерного топлива для реактора и продолжается изучение (для окончательного выбора) трех типов системы преобразования энергии: термоэлектрического, термоэмиссионного и термодинамического.
         Преимущества термоэлектрической и термоэмиссионной систем состоят в том, что они не имеют движущихся деталей, а это - прямой выход на решение проблемы длительной и надежной работы на орбите.
         Термоэлектрическая система - знакомая нам комбинация пластин-термопар. В ней главное: как можно сильнее нагреть одну пластину и как можно сильнее охладить другую и... снимай с них напряжение. Трудность создания такого источника (а некоторые ученые сомневаются в создании такой системы преобразования мощностью 100 кВт) в том, что температура горячего спая термопар ограничивается теплостойкостью их материала. Сложен также и отвод тепловой энергии (или охлаждение) с пластин термопар, что чрезвычайно важно, так как коэффициент преобразования тепловой энергии в электрическую зависит от перепада температур между холодным и горячим спаями термопар.
         Термоэмиссионная система предусматривает размещение внутри реактора несколько сотен элементов, принцип действия которых подобен ламповым диодам. Катод нагревается ядерным реактором до 14270С и испускает электроны, которые собираются на аноде. Анод должен охлаждаться примерно до 7270С (как правило, натриево-калиевым теплоносителем). Катод и анод должны находиться на небольшом расстоянии друг от друга, поэтому сложной проблемой является обеспечение их длительной работы при очень высоких температурах. Техническая деформация анода и катода может привести к короткому замыканию. Опасен также пробой электрических изоляторов под воздействием ионизирующей радиации реактора.
         Термодинамическая система "использует" достаточно знакомую и отработанную технологию: реактор (источник тепловой энергии), тепловую машину с преобразователем подведенной теплоты в электрическую энергию (турбогенератор) и холодильник (радиатор) для отвода теплового потока. Проблемы создания таких установок тоже хорошо известны - это наличие множества движущихся деталей и сброс теплоты, который возможен только излучением в пространство.
         Пока проводятся эксперименты по выбору наиболее оптимальной системы преобразования энергии, в американской печати появились проекты создания ядерных энергетических установок космического базирования.
         В таких установках планируется использовать высокотемпературный реактор на быстрых нейтронах со сроком работы 7 лет. В качестве ядерного горючего будет использоваться двуокись урана. Теплота, генерируемая в активной зоне реактора, будет передаваться по тепловым трубам с помощью жидкого натрия к термоэлектрическому преобразователю, находящемуся на наружной поверхности бериллиевого отражателя реактора. Термоэлектрический преобразователь будет состоять из нескольких тысяч кремний-германиевых столбиков-термоэлементов.

«««Назад | Оглавление | Каталог библиотеки | Далее»»»