Az űrrepülőgépek atomreaktorait akkor alkalmazzák, ha a szükséges energiamennyiséget más módon nem lehet előállítani, például napelemekkel vagy izotópos energiaforrásokkal .
Az első űrhajón használt atomreaktor az amerikai SNAP-10A volt, amelyet a SNAP program részeként hoztak létre (az angol nyelvből rövidítve Systems for Nuclear Auxiliary Power ). A 440 kg -os Snapshot fedélzetére szerelték fel, amelyet 1965. április 3-án indítottak el egy Atlas hordozórakétával . 90 napon belül el kellett volna végeznie a reaktor repülési tesztjeit . A reaktort a Boeing fejlesztette ki a légierő és az Egyesült Államok Atomenergia Bizottsága számára . A termikus reaktor üzemanyagként urán-235-öt , moderátorként cirkónium - hidridet , hűtőközegként nátrium - kálium olvadékot használt . A reaktor hőteljesítménye körülbelül 40 kW volt . A termoelektromos átalakító által biztosított elektromos teljesítmény 500 és 650 W között mozgott .
A reaktor 43 napig működött sikeresen - 1965. május 16-ig. Ezen a napon kapcsolták be először a szintén a fedélzetre szerelt kísérleti ionhajtóművet . Munkáját számos nagyfeszültségű meghibásodás kísérte, amelyek elektromágneses impulzusa megzavarta a fedélzeti berendezéseket. Ezen túlmenően egy hamis parancsra a reaktorreflektor tervezésének részleteit is elejtették, ami visszafordíthatatlan beszorulásához vezetett.
A "Romashka" szovjet termoelektromos átalakító reaktort először az Atomenergia Intézetben (" Kurchatov Intézet ") indították el 1964. augusztus 14-én. A gyorsneutronos reaktor hőteljesítménye 40 kW volt , üzemanyagként uránkarbidot használtak . A szilícium - germánium félvezető elemek termoelektromos átalakítóját a Sukhumi Fizikai és Technológiai Intézetben fejlesztették ki és gyártották, és 800 W -ig termeltek.
Szergej Pavlovics Koroljov a Romashkát űrhajókon kívánta használni impulzusos plazma tolóerővel kombinálva . A Romashka-tesztek 1966 közepén, Koroljev halála után véget értek, de a reaktort soha nem használták az űrben.
A következő atomerőművet, a BES-5 Buk -ot az US-A radar-felderítő műholdon használták . Ennek a sorozatnak az első készüléke 1970. október 3-án indult Bajkonurból (" Kozmosz-367 "). Magát a Bukot 1960 óta fejlesztik a Krasznaja Zvezda NPO-nál.
A berendezés elektromos teljesítménye 3 kW 100 kW hőteljesítmény mellett , a BES-5 maximális élettartama 124 (más források szerint - 135) nap volt. A kéthurkos erőműben BR-5A gyorsneutronreaktor és termoelektromos generátor volt, mindkét kör hűtőközege eutektikus nátrium-kálium ötvözet volt (olvadáspont -11 °C [1] ), az első körben 700 volt a hőmérséklet. °C, a másodikban 350 °C . A teljes berendezés tömege körülbelül 900 kg [2] [3] [4] [5] .
A reaktormag 37 fűtőelemrúdból áll, köztük a lehető legkisebb hézaggal. Mindegyik fűtőelem három 55 mm hosszú urán - molibdén blokkot és két 100 mm hosszú berillium tömböt tartalmaz , amelyek végső reflektorokat képeznek . Az urán teljes tömege 30 kg , a dúsítás a 235. izotópban akár 90%. A 140 mm kulcsrakész méretű, hatszögletű prizma alakú reaktortartályt 100 mm vastag berillium reflektor veszi körül . A reflektorban hat berillium rúd mozoghat egymással párhuzamosan - a reaktor vezérlői [2] .
Az oldalsó reflektor különálló részekből állt, amelyeket acélszalaggal húztak össze. Feltételezték, hogy amikor a műhold elhagyja a pályát, és a légkör sűrű rétegeibe ütközik, a szalag gyorsan kiég, a reflektor szétesik, és az aktív zóna kiég. A Kosmos-954 készülék 1978. január 24-i sikertelen lezuhanása után a konstrukció megváltozott: az összes tüzelőanyag-rudat elkezdték erőszakosan kilökni egy gázműködtetővel [2] [3]
A következő szovjet űr atomerőmű a TEU-5 Topol (Topaz-1) volt, amelyet először 1987. február 2-án bocsátottak pályára a kísérleti Plasma-A űrszonda ( Cosmos-1818 ) részeként. A Topázon végzett munka az 1960-as évek óta folyik. A földi tesztek 1970-ben kezdődtek. A főtervező a " Vörös Csillag " volt. [6]
A reaktor üzemanyaga 90%-ban dúsított urán-dioxid volt, a hűtőközeg pedig kálium-nátrium olvadék. [6] A reaktor hőteljesítménye 150 kW volt , és a reaktorban lévő 235 U mennyisége 11,5 kg -ra csökkent, szemben a BES-5 Buk 30 kg -jával.
A Topáz hőenergiát elektromos energiává alakított termoionikus átalakító segítségével. [6] Az ilyen konverter hasonló a vákuumcsőhöz: egy volfrám bevonatú molibdén katód magas hőmérsékletre melegítve elektronokat bocsát ki, amelyek leküzdik az alacsony nyomású céziumionokkal töltött rést, és belépnek az anódba. Az elektromos áramkör a terhelésen keresztül zárva van. A konverter kimenő elektromos teljesítménye 5 és 6,6 kW között volt .
Egy évre becsült erőforrással, már a második Plasma-A űrszondán ( Cosmos-1867 ) a Topaz több mint 11 hónapig dolgozott .
A "Yenisei" reaktor-átalakítót az "Ekran-AM" közvetlen televíziós műsorszórás részeként tervezték működni, de ezt a projektet lezárták. A termék egy reaktor volt, melynek magjában nem hagyományos fűtőelemek, hanem integrált áramtermelő csatornák voltak. 96%-ig dúsított urán-dioxid "tablettái" voltak, egy katód, egy anód, egy céziumcsatorna és a "csővezeték" többi része. A "Yenisei" hőteljesítménye körülbelül 115-135 kW volt, az elektromos - körülbelül 4,5-5,5 kW. A hőhordozó nátrium-kálium olvadék volt.
1992-ben az Egyesült Államok 13 millió dollárért vásárolt két Jeniszei atomerőművet (Topaz-2) Oroszországtól. Az egyik reaktort 1995-ben, a Nuclear Electric Propulsion Spaceflight Test Programban [7 ] végzett alapos földi tesztek után kellett volna használni . 1993-ban azonban a költségvetési megszorítások miatt úgy döntöttek, hogy a földi tesztekre szorítkoznak, és 1996-ban a projektet lezárták.
2017 novemberében az Egyesült Államokban a Glenn Research Center megkezdte a Kilopower reaktorerőmű demonstrációs prototípusának tesztelését, amelyet úgy terveztek, hogy akár 10 kW kimenő teljesítménnyel és 10 éves erőforrással a felszínen villamos energiát állítson elő. a Marsról [8] [9] [10] .