Sistemi di alimentazione elettrica a fissione nucleare spaziale

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Titolo originale:

Space Nuclear Fission Electric Power Systems

Contenuto del libro:

I vantaggi dei sistemi nucleari spaziali a fissione possono essere riassunti in: dimensioni compatte.

Massa bassa o moderata.

Lunga durata di vita operativa.

Capacità di operare in ambienti estremamente ostili.

Funzionamento indipendente dalla distanza dal Sole o dall'orientamento rispetto al Sole.

E un'elevata affidabilità e autonomia del sistema. In effetti, quando i requisiti di potenza si avvicinano alle decine di kilowatt e megawatt, l'energia nucleare di fissione sembra essere l'unica opzione realistica. Gli elementi costitutivi dei sistemi spaziali di energia elettrica da fissione nucleare comprendono il reattore come fonte di calore, l'apparecchiatura di generazione di energia per convertire l'energia termica in energia elettrica, i radiatori per la reiezione del calore residuo e la schermatura per proteggere il carico utile del veicolo spaziale. L'apparecchiatura di generazione di energia può assumere la forma di elementi di conversione elettrica statici che non hanno parti in movimento (ad esempio, termoelettrici o termoionici) o di componenti di conversione dinamici (ad esempio, il ciclo Rankine, Brayton o Stirling). Gli Stati Uniti hanno dimostrato nello spazio, o anche in sistemi completi in un ambiente terrestre simulato, solo centrali elettriche con reattori a uranio-zirconio-idruro. Queste centrali sono state progettate per una durata limitata a un anno e la massa delle centrali in scala sarebbe probabilmente inaccettabile per soddisfare le esigenze delle missioni future. È stato effettuato uno sviluppo estensivo dei sistemi di alimentazione SP-100 raffreddati a metallo liquido e i componenti erano sulla buona strada per essere testati in un ambiente rilevante. È stato completato un progetto generico di sistema di volo per una centrale elettrica con una vita operativa di sette anni, ma non è stato costruito o testato. L'ex URSS ha fatto largo uso di reattori spaziali come fonte di energia per i satelliti radar di ricognizione oceanica.

Hanno lanciato circa 31 missioni utilizzando reattori con sistemi di conversione termoelettrica dell'energia e due con convertitori termoionici. Le attività attuali sono incentrate sulla Fission Surface Power per applicazioni lunari. Le attività si stanno concentrando sulla dimostrazione della prontezza dei componenti. Questo libro illustra i componenti che costituiscono un sistema di alimentazione a fissione nucleare, i principali requisiti e problemi di sicurezza, i vari programmi di sviluppo, lo stato di avanzamento dei lavori e i problemi di sviluppo.