Ядерный реактор ТОПАЗ — легкий ядерный реактор , разработанный Советским Союзом для долгосрочного использования в космосе . Охлаждаемый жидким металлом, он использует высокотемпературный замедлитель , содержащий водород и высокообогащенное топливо, и вырабатывает электроэнергию с помощью термоэмиссионного преобразователя .
В первоначальных обсуждениях было неясно, что ТОПАЗ и несколько похожие реакторы «ЕНИСЕЙ» представляют собой разные системы, и когда о существовании двух российских термоэмиссионных реакторов стало общеизвестно, персонал США начал называть ТОПАЗ ТОПАЗ-I, а ЕНИСЕЙ - ТОПАЗ-II. [1]
Первые реакторы с термоэмиссионными преобразователями обсуждались учеными Лос-Аламосской научной лаборатории (LASL) в 1957 году. После визита советских ученых в LASL в 1958 году они провели испытания систем TI в 1961 году, первоначально разработав одноячеечный реактор ENISY ( также известный как ТОПАЗ-II). Курчатовский институт атомной энергии и Центральное бюро машиностроения провели работу по разработке многоячеечного ТОПАЗ (также известного как ТОПАЗ-I), российская аббревиатура от «Термоэлектронный эксперимент с преобразованием в активной зоне». Впервые он был испытан на земле в 1971 году, когда его существование было признано. [2] Это было под эгидой «Красной звезды» . [3]
Первый реактор ТОПАЗ проработал 1300 часов (~54 дня), а затем был остановлен для детального обследования. Он был способен выдавать мощность 5 кВт в течение 3–5 лет из 12 кг (26 фунтов) топлива. Масса реактора составляла ~ 320 кг (710 фунтов).
Впервые ТОПАЗ был запущен в 1987 году на экспериментальных спутниках «Плазма-А» «Космос-1818» и «Космос-1867» , которые предназначались для испытаний как реактора ТОПАЗ, так и электродвигателя СПД «Плазма-2». Оба реактора были повреждены в 1990-х годах, что привело к утечке радиоактивного теплоносителя.
Предлагаемый последующий вариант «Плазма-2» должен был быть оснащен улучшенным реактором. Один реактор проработал 6 месяцев, другой – год. Программа была отменена Михаилом Горбачевым в 1988 году.
В реакторе ТОПАЗ-II или ЭНИСИ каждый твэл ( UO 2 с обогащением 96% ) заключен в эмиттер, который, в свою очередь, окружен коллектором, и они образуют 37 твэлов, которые пронизывают цилиндрический цирконий-гидридный (ZrH) замедлитель. Он, в свою очередь, окружен бериллиевым отражателем нейтронов с 12 вращающимися управляющими барабанами. Жидкометаллический теплоноситель ( NaK ) окружает каждый топливный элемент. Масса реактора составляет ~ 1061 кг (2339 фунтов). [4]
В январе 1991 года модель ТОПАЗ-II была выставлена на научном симпозиуме в Альбукерке , что вызвало интерес в США к возможной ее покупке, а Организация Стратегической оборонной инициативы договорилась о покупке двух реакторов Топаз-2 в России на общую сумму 13 миллионов долларов, планируя использовать реакторы для улучшения моделей США. Однако Комиссия по ядерному регулированию постановила, что законодательство США запрещает «экспорт» такого устройства в Советский Союз, даже несмотря на то, что оно было советского производства и являлось всего лишь моделью, а не реальным реактором. Прошел месяц, прежде чем ситуация была разрешена новым постановлением СРН и модель вернулась в Россию.
Затем Государственный департамент США приостановил сделку, которая была отменена только после вмешательства госсекретаря Джеймса Бейкера . Один из реакторов должен был использоваться в летных испытаниях в 1995 году для питания экспериментальных электрических двигателей, но были возражения со стороны ученых, обеспокоенных возможным воздействием радиации, испускаемой реактором, на приборы на борту космических спутников, а также протесты со стороны противников космического базирования. оружие и ядерная энергетика. Кроме того, Министерство энергетики не торопилось с предоставлением необходимого одобрения, и в 1993 году бюджетные ограничения вынудили отменить программу. [5]
Шесть реакторов ТОПАЗ-II и связанное с ними вспомогательное оборудование были доставлены самолетом в США, где они прошли обширные наземные испытания американскими, британскими, французскими и российскими инженерами. Уникальная конструкция реакторов позволяла проводить их испытания без заправки топливом. Хотя программа испытаний была признана успешной, никаких планов запуска какого-либо из реакторов не планировалось. [6]
Реактор ТОПАЗ производится Государственным научно-исследовательским институтом Научно-производственного объединения (также известного как «Луч»), который находится в ведении Минатома России . [7]