WikiDer > SNAP-10A

SNAP-10A

SNAP-10A (СНИМОК)
180 пикселей
Изображение космической атомной электростанции SNAP 10A
Тип миссииИнженерное дело
ОператорВВС США
COSPAR ID1965-27A
SATCAT нет.01314Отредактируйте это в Викиданных
Продолжительность миссии43 дня
Свойства космического корабля
ПроизводительAtomics International
Стартовая масса440 кг (970 фунтов)
Начало миссии
Дата запуска3 апреля 1965, 21:25 (1965-04-03UTC21: 25)
РакетаАтлас-Агена Д
Запустить сайтБаза данных Ванденберга, PALC2-4[1]
Параметры орбиты
Справочная системаГеоцентрический
РежимНизкая Земля
Эксцентриситет0.00319
Высота перигея1,268 км (788 миль)
Высота апогея1,317 км (818 миль)
Наклон90.2°
Период111,4 мин.[2]
Эпоха3 апреля 1965 г.
Системы вспомогательной ядерной энергетики
← SNAP-9A
SNAP-11 →
 

SNAP-10A (Системы для ядерной, вспомогательной энергетики[3], иначе Снимок для космической ядерной вспомогательной энергии, также известной как OPS 4682, COSPAR 1965-027A[4]) был экспериментальным ядерная энергетика спутник запущен в космос в 1965 г.[5] в рамках программы SNAPSHOT.[6][4] Испытание ознаменовало собой первую в мире эксплуатацию ядерного реактора на орбите,[7][8] и первая операция ионный двигатель система на орбите. Это единственный реактор деления энергосистема, запущенная в космос Соединенными Штатами. Реактор перестал работать всего через 43 дня из-за отказа электрического компонента неядерного происхождения.[9] В Системная программа вспомогательной ядерной энергетики (SNAP) реактор был специально разработан для использования в спутниках в 1950-х и начале 1960-х годов под руководством Комиссия по атомной энергии США.[10][11]

История

В Системы вспомогательной ядерной энергетики (SNAP), разработанная в результате проекта Feedback, исследования разведывательных спутников Rand Corporation, завершенного в 1954 году.[12] Поскольку некоторые из предложенных спутников требовали высокой мощности, некоторые из которых достигли нескольких киловатт, Комиссия по атомной энергии США (AEC) запросила у промышленности серию исследований атомных электростанций в 1951 году. Эти исследования, завершенные в 1952 году, показали, что ядерная энергетика электростанции были технически возможны для использования на спутниках.[13]:5

В 1955 году AEC начал два параллельных проекта ядерной энергетики SNAP. Один, заключенный по контракту с компанией Martin Company, использовал радиоизотопный распад в качестве источника энергии для своих генераторов; этим растениям были присвоены нечетные обозначения SNAP, начинающиеся с SNAP-1. Другой проект использовал ядерные реакторы для выработки энергии и был разработан Международный Отдел Атомики из Североамериканская авиация. Их системам были присвоены четные обозначения SNAP, первое из которых - SNAP-2.[13]:5

SNAP-10A была первой ядерной энергетической системой Atomics International, построенной для использования в космосе. SNAP-10A, созданный на основе проекта SNAP-10 мощностью 300 Вт, выполнил требования Министерства обороны 1961 года для системы мощностью 500 Вт.[13]:5,7

Большая часть разработки систем и испытаний реактора проводилась на заводе Полевая лаборатория Санта-Сусаны, Вентура Каунти, Калифорния, используя ряд специализированных учреждений.[14]

Строительство

SNAP-10A состоит из трех основных компонентов - компактного ядерного реактора, рефлектора и системы управления реактора, системы теплообмена и преобразования энергии.[нужна цитата]

Реактор имеет длину 39,62 см (15,6 дюйма), диаметр 22,4 см (8,8 дюйма) и вмещает 37 топливных стержней, содержащих 235U в качестве уран-цирконий-гидридного топлива.[15] Реактор SNAP-10A был рассчитан на выходную тепловую мощность 30 кВт и неэкранированный вес 650 фунтов (290 кг). Реактор можно идентифицировать в верхней части блока SNAP-10A.[16]

Отражатели были расположены вокруг реактора снаружи, чтобы обеспечить средства управления реактором. Отражатели состояли из слоя бериллия, который отражал нейтроны, что позволяло реактору начинать и поддерживать процесс деления. Отражатели удерживались фиксирующей лентой, закрепленной взрывной болт. Когда отражатель был выброшен из блока, реактор не смог выдержать реакцию ядерного деления, и реактор навсегда остановился.[нужна цитата]

В эвтектика натрий-калий (NaK) сплав использовался в качестве охлаждающей жидкости в СНАП-10А. NaK циркулировал через сердечник и термоэлектрические преобразователи с помощью жидкий металл постоянного тока проводниковый насос. Термоэлектрические преобразователи (обозначенные как длинный белый «фартук») представляют собой легированные кремний-германиевые материалы, термически связанные, но электрически изолированные от теплоносителя NaK. Разница температур между NaK на одной стороне термоэлектрического преобразователя и холодом космоса на другой создает электрический потенциал и полезное электричество.[17]

Миссия SNAPSHOT

Запуск и орбитальная эксплуатация

SNAP-10A был запущен из База ВВС Ванденберг по Ракета ATLAS Agena D 3 апреля 1965 г. в низкая околоземная орбита высота ок. 1300 км. Это в немного ретроградный полярная орбита[18]- это обеспечило попадание отработанных ступеней ракеты в океан. Его ядерный источник электроэнергии, состоящий из термоэлектрических элементов, должен был производить более 500 Вт электроэнергии в течение одного года.[19][20] Через 43 дня бортовой регулятор напряжения в космическом корабле - не имеющем отношения к реактору SNAP - отказал, в результате активная зона реактора для отключения после достижения максимальной мощности 590 Вт.[15][21]

После отказа системы в 1965 году реактор оставался на орбите Земли длиной 1300 километров (700 миль) на ожидаемую продолжительность 4000 лет.[10][22][23]

В ноябре 1979 года автомобиль начал разваливаться, в итоге было потеряно 50 отслеживаемых единиц. обломки. Причины неизвестны, но причиной могло стать столкновение. Хотя основной корпус остается на месте, радиоактивный материал мог быть выпущен. Более позднее исследование, опубликованное в 2008 году и основанное на Стог сена данных, предполагает наличие еще 60 или более кусков мусора размером <10 см. [21][24]

Ионная тяга

Тест SNAPSHOT включал цезий ионный двигатель в качестве вторичной полезной нагрузки, первое испытание электрическая силовая установка космического корабля система для работы на орбите (следуя СЕРТ-1 суборбитальное испытание 1964 г.). Источник питания ионного пучка работал при 4500 В и 80 мА для создания тяги около 8,5 мН.[6] Ионный двигатель должен был работать от батарей в течение примерно одного часа, а затем батареи должны были заряжаться в течение примерно 15 часов, используя 0,1 кВт от номинальной 0,5 кВт системы SNAP в качестве источника питания. Ионный двигатель проработал менее 1 часа, прежде чем был отключен на постоянной основе. Анализ полетных данных показал значительное количество высоковольтных пробоев, которые, по-видимому, вызывали электромагнитные помехи (EMI), вызывающие отклонения положения космического корабля. Наземные испытания показали, что электрическая дуга в двигателе создает и излучает электромагнитные помехи значительно выше проектных уровней.[нужна цитата]

Безопасность

Программа реактора SNAP потребовала программы безопасности и привела к созданию Программы ядерной безопасности в космосе. Программа была создана для оценки ядерных опасностей, связанных со строительством, запуском, эксплуатацией и утилизацией систем SNAP, и для разработки проектов, обеспечивающих их радиологическую безопасность.[нужна цитата]

Atomics International несет основную ответственность за безопасность, в то время как Сандийские национальные лаборатории отвечал за независимую проверку безопасности в аэрокосмической отрасли и проводил множество испытаний на безопасность. Прежде чем разрешить запуск, необходимо было получить доказательства того, что запуск реактора не будет представлять серьезной угрозы при любых обстоятельствах.[нужна цитата]

Были успешно пройдены различные тесты, и для просмотра доступны несколько видеороликов о разработке и тестировании.[25] В Национальная лаборатория Айдахо провели три разрушительных испытания ядерных реакторов SNAP на Территория испытаний Север до запуска SNAP-10A.[26] Разрушающий эксперимент SNAPTRAN-3, проведенный 1 апреля 1964 года, моделировал падение ракеты в океан, намеренно отправив радиоактивный обломки пустыни Айдахо.

Испытания и разработки радиоактивных материалов вызвали загрязнение окружающей среды на объектах бывшей полевой лаборатории Atomics International в Санта-Сусане (SSFL). В Министерство энергетики США несет ответственность за выявление и устранение радиоактивного загрязнения. (SSFL также использовался для несвязанных испытаний и разработки ракетных двигателей Rocketdyne в первую очередь для НАСА.) Веб-сайт Министерства энергетики, поддерживающий очистку сайта.[27] подробно описывает историческое развитие ядерной энергетики на SSFL, включая дополнительную информацию о тестировании и разработке SNAP.

Сопутствующие работы и последующие программы

Atomics International также разработала и испытала другие компактные ядерные реакторы, включая экспериментальный реактор SNAP (SER), SNAP-2, реактор разработки SNAP-8 (SNAP8-DR) и блоки экспериментального реактора SNAP-8 (SNAP-8ER) на месторождении Санта-Сусана. Лаборатория (см. Системы вспомогательной ядерной энергетики статья). Atomics International также построила и эксплуатировала Эксперимент с натриевым реактором, первая атомная электростанция в США, снабжающая электроэнергией общественную энергосистему.[нужна цитата]

По состоянию на 2010 г., более 30 малых ядерных реакторов системы деления были отправлены в космос в Советском Союзе. РОРСАТ спутники; также более 40 радиоизотопные термоэлектрические генераторы использовались во всем мире (в основном в США и СССР) в космических полетах.[10]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Макдауэлл, Джонатан. "Журнал запуска". Отчет Джонатона о космосе. Получено 9 апреля 2020.
  2. ^ "Снимок". Координированный архив данных космической науки НАСА. Получено 9 апреля 2020.
  3. ^ "Краткие новости: ядерный реактор для космоса". Канберра Таймс. 36 (10, 203). Австралийская столичная территория, Австралия. 18 апреля 1962 г. с. 3. Получено 12 августа 2017 - через Национальную библиотеку Австралии., ... реактор будет "известен как" Snaps 10a "для" Системы вспомогательной ядерной энергии "...
  4. ^ а б Снимок, Космическая страница Гюнтера. Дата обращения 3 апреля 2019.
  5. ^ «Реактор уходит в космос». Канберра Таймс. 39 (11, 122). Австралийская столичная территория, Австралия. 5 апреля 1965 г. с. 1. Получено 12 августа 2017 - через Национальную библиотеку Австралии.
  6. ^ а б СНИМОК, NASA Glenn Research Center, 20 марта 2007 г. Проверено 3 апреля 2019 г.
  7. ^ "История американских астрономических реакторов, часть 1: SNAP-2 и 10A", За пределами NERVA, 3 апреля 2019 г. Дата обращения 3 апреля 2019 г.
  8. ^ Эндрю Лепаж "Первый ядерный реактор на орбите", Дрю Экс Машина, 3 апреля 2015 г. Проверено 3 апреля 2019 г.
  9. ^ Ядерные реакторы для космоса, Информационная записка № 82, январь 2004 г.
  10. ^ а б c Мейсон Л., Бейли С., Бехтель Р., Эллиотт Дж., Флериал Дж. П., Хаутс М., Каперник Р., Липински Р., Макферсон Д., Морено Т., Несмит Б., Постон Д., Куоллс Л., Радел Р., Вайцберг А., Вернер Дж. (18 ноября 2010). «Технико-экономическое обоснование системы малой мощности ядерного деления - Заключительный отчет». НАСА/DOE. Получено 3 октября 2015. Космическая ядерная энергетика: с 1961 года в США эксплуатировалось более 40 радиоизотопных термоэлектрических генераторов (РИТЭГов) с практически идеальными эксплуатационными показателями. Специфика этих РИТЭГов и задач, которые они приводят в действие, подробно рассмотрены в открытой литературе. В США эксплуатируется только один реактор, описание которого приводится ниже. Советский Союз эксплуатировал только 2 РИТЭГа и предпочитал использовать малые энергосистемы деления вместо РИТЭГов. СССР имел более агрессивную энергетическую программу деления космоса, чем США, и эксплуатировал более 30 реакторов. Хотя они были рассчитаны на короткий срок службы, программа продемонстрировала успешное использование общих конструкций и технологий.
  11. ^ Лордс, Р. Э. (август 1994 г.), Отчет о топливе SNAP и AI, Westinghouse Idaho Nuclear Company, Inc., Дои:10.2172/10182034, OSTI 10182034, WINCO-1222, UC-510
  12. ^ Дж. Э. Липп; Роберт М. Солтер. «Сводный отчет по обратной связи, том I». RAND. Получено 11 апреля 2020.
  13. ^ а б c Уильям Р. Корлисс (1966). РЕАКТОРЫ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ. Комиссия по атомной энергии США / Отдел технической информации.
  14. ^ «Обзор SNAP». Министерство энергетики США. Получено 9 апреля 2020.
  15. ^ а б Шмидт, Глен (февраль 2011 г.). «Обзор SNAP - общие сведения» (PDF). Американское ядерное общество. Получено 27 августа 2012.
  16. ^ Восс, Сьюзен (август 1984). Обзор реактора SNAP (PDF). База ВВС Киртланд, Нью-Мексико: Лаборатория вооружений ВВС США. AFWL-TN-84-14. Получено 19 сентября 2018.
  17. ^ Шмидт, Г.Л. (сентябрь 1988 г.). Программа тестирования SNAP 10A. Rockwell International, Канога-Парк, Калифорния. DCN: SP-100-XT-0002.
  18. ^ «Снимок - Орбита». www.heavens-above.com. Получено 15 июн 2016. Наклонение: 90,3084 ° - объект с склонность между 90 и 180 градусами находится по ретроградной орбите.
  19. ^ «Обзор SNAP». USDOE ETEC. Архивировано 15 февраля 2013 года.. Получено 14 апреля 2012.CS1 maint: BOT: статус исходного URL-адреса неизвестен (связь)
  20. ^ Беннетт, Гэри Л. (2006). «Космическая ядерная энергетика: открывая последний рубеж» (PDF). Американский институт аэронавтики и астронавтики. п. 17. Получено 3 апреля 2010.
  21. ^ а б Портри, Дэвид С.Ф .; Лофтус младший = Джозеф П. (январь 1999 г.). «Орбитальный мусор: хронология» (PDF). НАСА: 29–31. ТП-1999-208856. Архивировано из оригинал (PDF) 1 сентября 2000 г. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  22. ^ Стауб, Д. (25 марта 1967 г.). Сводный отчет SNAP 10. Международное подразделение Atomics компании North American Aviation, Inc., Канога-Парк, Калифорния. NAA-SR-12073.
  23. ^ "ВСТУПЛЕНИЕ В США: авария спутника выпустила лучи". Канберра Таймс. 52 (15, 547). Австралийская столичная территория, Австралия. 30 марта 1978 г. с. 5. Получено 12 августа 2017 - через Национальную библиотеку Австралии., ... Запущенный в 1965 году и несущий около 4,5 кг урана-235, Snap 10A находится на орбите в течение 1000 лет ...
  24. ^ Stokely, C .; Стэнсбери, Э. (2008), «Идентификация облака мусора от спутника SNAPSHOT с ядерной установкой с помощью радарных измерений Haystack», Достижения в космических исследованиях, 41 (7), стр. 1004–1009, Bibcode:2008AdSpR..41.1004S, Дои:10.1016 / j.asr.2007.03.046, HDL:2060/20060028182
  25. ^ "ETEC - Видео". Архивировано из оригинал 4 февраля 2017 г.. Получено 12 января 2018.
  26. ^ Стейси, Сьюзан М. (2000). Доказательство принципа: история Национальной инженерной и экологической лаборатории Айдахо, 1949–1999 (PDF). Департамент энергетики США, Операционный офис Айдахо. ISBN 978-0-16-059185-3. Глава 17: Наука в пустыне.
  27. ^ "Развитие ядерной энергии Министерства энергетики США в SSFL". Архивировано из оригинал 4 августа 2017 г.. Получено 12 января 2018.

внешняя ссылка