ТЕПЛООТВОД ОТ ЯДЕРНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ В СИСТЕМЕ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ ЛУННОЙ БАЗЫ

© П.М.Кинаш
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Проблемы ракетной и космической техники"
2015 г.

Основой развития лунной базы являются ее энергетическое обеспечение, необходимое для организации теплового режима и за-мкнутого цикла биосистем базы на протяжении лунного дня и лунной ночи, снабжение электроэнергией исследовательской аппаратуры и промышленного оборудования. Для решения этих задач потребуется создание специального энергетического комплекса.

Современные исследования показывают, что при необходимой мощности в десятки и сотни киловатт для энергообеспечения лунной базы, применение атомной электростанции (АЭС) в качестве источника электроэнергии является в настоящее время практически безальтернативным. При разработке концепции лунной АЭС, помимо первостепенных вопросов минимизации массы и габаритов, должно быть учтено обеспечение радиационной безопасности, включая использование местного рельефа и лунного реголита в качестве материала радиационной защиты, возможность сброса непреобразованного тепла лишь излучением.

Одним из вариантов размещения АЭС является установка ее ключевого элемента — ядерного реактора в заранее подготовленную шахту (глубиной несколько метров) на поверхности Луны. Таким образом, существенно снижается радиационное облучение от реактора остальных агрегатов АЭС и персонала лунной базы, расположенной на определенном удалении от шахты. При этом теплоотвод от ядерного топлива (внутри реактора) осуществляется литиевым теплоносителем через расположенный на поверхности холодильник-излучатель. Однако теплоотвод излучением от внешней поверхности корпуса реактора (разогретого до 400–500 оС) сильно затруднен, поскольку этому препятствует лунный грунт шахты. Вследствие этого газы (в частности кислород), выделяемые при нагреве реголита, вступают в контакт с материалами ядерного реактора, что приводит к коррозии его элементов, заметно снижая ресурс.

В докладе описывается система теплоотвода от ядерного реактора субмегаваттной мощности термоэмиссионного типа, в случае установки в шахту на поверхности Луны.

Рассматриваются конструктивные варианты охлаждения корпуса реактора, а также различные конфигурации переизлучающих стенок шахты реактора, для снижения разогрева лунного грунта.