Témata
Reklama

S jaderným pohonem na Mars jen za měsíc a půl

Doba, která je nutná k dopravení lidské posádky na Mars pomocí současných chemických pohonů, přesahuje rok a půl, což je příliš dlouho, především kvůli působení kosmického záření. Pokud by si loď měla nést palivo potřebné k návratu, doba letu by se navíc ještě prodloužila. V současnosti probíhá testování paliva a komponent pro jaderný reaktor, který by mohl donést lidi k Marsu jen za měsíc a půl.

Doprava výzkumných sond k Marsu je v současnosti velice časově náročná. K vynesení zařízení na oběžnou dráhu Země slouží první stupeň rakety, který spaluje kapalné fosilní palivo. Potřebné zrychlení, nutné k odpoutání modulu od Země a nasměrování k Marsu, dodává druhý stupeň rakety poháněný motorem spalujícím kapalný vodík. Dobu potřebnou k dosažení Marsu nelze s tímto chemickým pohonem podstatně zkrátit a vždy zůstává pro lidskou posádku nepřijatelně dlouhá – pro adekvátní stínění posádky by bylo nutné velmi těžké stínění a další hmotnost by přidávaly zásoby nutné pro více než roční cestu k Marsu a samotný průběh mise.

Reklama
Reklama
Reklama

Reaktivní pohon s jaderným reaktorem

Druhý stupeň rakety je však možné nahradit modulem s jiným principem pohonu, který by mu umožnil dosáhnout podstatně větší rychlosti a cestu tak zkrátit na únosnou délku. Jedním z možných řešení je iontový pohon, který dosahuje tahu tím, že z trysky vystřeluje urychlené ionty. Toto řešení bylo poprvé vyzkoušeno na ruské sondě Zond 2 vypuštěné v roce 1964 a jeho vývoj pokračuje i dnes v laboratořích ruské kosmické agentury Roskosmos.

Nabité částice jsou produkovány sublimací pevného paliva, k níž dochází pomocí elektrického oblouku. Díky teplu, které se uvolňuje vlivem oblouku, přechází vznikající plyn na plazma. Oblak iontů pak prochází mezi dvěma nabitými deskami, kde jsou silným elektromagnetickým polem urychlovány na vysokou rychlost a vystřelovány tryskou ven. Tím vzniká síla, která pohání loď.

Koncepce vesmírné lodi s iontovým pohonem napájeným z jaderného reaktoru.

Z popisu je zřejmé, že tento pohon potřebuje výkonný zdroj elektrické energie, který umožní dosáhnout potřebné rychlosti a tím i zkrátit dobu letu. Zde přichází ke slovu ruský výzkumný ústav NIKIET, který patří do ruské korporace pro atomovou energii Rosatom. Ta spolupracuje s Roskosmosem na vývoji nového modulu pro cestu k Marsu. Pro tento modul vyvíjí speciální jaderný reaktor, který bude mít mimořádné technické parametry z důvodu dopravy na oběžnou dráhu, takže se bude výrazně odlišovat od současných typů reaktorů.

Pohonný modul: šedá přední část ukrývá reaktor, následuje žluté stínění a za ním se nachází zařízení pro přeměnu energie.

Vyvíjený reaktor byl také předmětem projevu generálního ředitele Rosatomu Sergeje Kirijenka v Radě ruské federace, který pronesl začátkem března 2016. Seznámil radu s tím, že doprava vozítka Curiosity, které v současnosti zkoumá povrch Marsu, trvala 254 dní a přeprava rakety s lidskou posádkou by se současnými chemickými motory trvala zhruba rok a půl bez možnosti návratu. „Současné rakety mají velmi omezenou schopnost manévrování, která jim postačuje k tomu, aby doletěly na určené místo, ale neumožňuje jim návrat zpět k Zemi. Motory udělí raketě na počátku cesty potřebnou rychlost a do provozu jsou znovu uvedeny jen při korekci předem dané trajektorie. Naproti tomu jaderný reaktor umožňuje raketě uchovat si širokou možnost manévrování a tím i návratu,“ vysvětlil Kirijenko.

Řez vysokoteplotním reaktorem chlazeným směsí helia a xenonu.

Reaktor musí být velmi kompaktní a přitom výkonný, takže bude dosahovat velmi vysokých provozních teplot. Projektanti uvádějí, že teploty chladiva v reaktoru se budou pohybovat v oblastech asi o 1 000 °C vyšších než v případě klasické jaderné energetiky, která končí na cca 350 °C. Takto vysoká teplota nemá obdoby ani u vysokoteplotních reaktorů IV. generace, které jsou dlouhodobě vyvíjeny a mají mít teplotu chladiva do 1 000 °C. Projekt vesmírného reaktoru je tedy velmi náročný z hlediska vývoje nových materiálů.

Práce na novém reaktoru chlazeném směsí helia a xenonu začaly v roce 2010 a o dva roky později byla dokončena koncepce. Nyní probíhá testování jaderného paliva, jehož výroba byla zahájena v roce 2014 v podniku Mašinostrojitělnyj zavod ze skupiny palivové společnosti TVEL. Tento závod mimo jiné vyrábí také palivo pro reaktory typu VVER, včetně dukovanských a temelínských bloků. V roce 2015 úspěšně proběhly zkoušky reaktorové nádoby v ústavu NIKIET. Podle plánů mají být zkoušky reaktoru pro cestu k Marsu zahájeny v roce 2018. Vývoj pohonu by měl přijít zhruba na 20 miliard rublů.

Atominfo.cz

Vladislav Větrovec

sommerova@esscom.cz

www.atominfo.cz

Reklama
Firmy
Související články
Střídavě stejnosměrné názory na elektromobilitu, 3. díl: Energetický mix České republiky

V minulém díle jsme upozornili na tu skutečnost, že elektromobily lze za vozidla s nízkými anebo nulovými emisemi skleníkových plynů považovat pouze podmíněně a že jednou z takových podmínek je energetický mix dané země. To jsme ilustrovali na rozdílných emisích bateriových elektrických automobilů mezi Řeckem (155,3 g CO2/km) a Švédskem (4,1 g CO2/km). V tomto díle se zaměříme právě na energetický mix, jak všeobecně, tak v souvislosti s očekávaným postupným přechodem na elektromobilitu.

Úspory naruby - Pravda a lži o vytápění, 2. část

S neustálým zdražováním energií se mnoho obyvatel ptá, čím ekologicky a současně i ekonomicky, tedy levně a s účinností pokud možno přes 100 %, vytápět svůj rodinný dům?

Jaderné elektrárny ze zakonzervovaných stavenišť

S projekty výstavby jaderných elektráren, které byly na několik let, někdy i desítek let zakonzervovány, se můžeme setkat po celém světě. Některé z nich se podařilo dokončit a mohou tak plnit svou roli v nízkoemisní výrobě elektřiny.

Související články
Dodávky pro nejmodernější jaderné elektrárny světa

Koncem února uvedla ruská korporace pro atomovou energii Rosatom do komerčního provozu první blok Novovoroněžské JE-II, která se řadí k nejmodernějším a nejbezpečnějším jaderným elektrárnám na světě. Tento blok je vybaven hermetickými kabelovými průchodkami z produkce společnosti Kabelovna Kabex, která v minulém roce dodala kabely také pro Leningradskou JE-II se stejným typem reaktorů.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Supravodič, to je 8 200 vláken o průměru pět mikrometrů

Poměrně dobře je známo, že Velký hadronový urychlovač v CERNu používá supravodivé magnety a že je bude používat i tokamak ITER. Jak je to však s použitím supravodičů v dalších vědeckých zařízeních? Kdy byl použit supravodič poprvé?

Hyperrychlost pro superspolehlivost

Rosatom vyvíjí a používá superpočítače schopné provést stovky trilionů operací za sekundu.

Multi-D: způsob, jak postavit jadernou elektrárnu včas

Podíváme-li se do světa na průběh výstavby jaderných elektráren, uvidíme, že přístup k řízení projektů se mění, avšak v některých případech až zpětně, což způsobuje zpoždění a nárůst nákladů. Od generálního dodavatele se očekává kromě garance nákladů také garance termínu uvedení do provozu. Jedním ze způsobů, jak toto zajistit, je metodika Multi-D, kterou používá ruská společnost NIAEP-ASE ze struktury Rosatomu.

Novovoroněž II: první reaktor generace III+ na světě

V době, kdy probíhalo aktuální výběrové řízení na rozšíření Temelína, nebyl v provozu žádný demonstrační blok nabízených typů. Dnes se situace mění, protože v prosinci dochází k fyzikálnímu spouštění prvního bloku ruské Novovoroněžské jaderné elektrárny II s reaktorem VVER-1200, který je považován za první reaktor generace III+, jenž bude v provozu.

Mikroelektronika: Atomová baterie

Betavoltaické články využívající radioaktivní rozpad by znamenaly revoluci ve využívání všech systémů, které si vystačí s minimem energie, ale jsou choulostivé na její výpadky. Štafetu výzkumu teď po Američanech přebrali Rusové.

Průlom v jaderné energetice

Na konci loňského roku se podařilo připojit k síti nejvýkonnější průmyslový rychlý reaktor na světě. Jde o BN-800 a uvádí jej do provozu ruský Rosatom v rámci projektu Proryv (česky průlom) s cílem převést technologie pro uzavřený palivový cyklus z laboratoří do praxe.

Přenošené jaderné elektrárny

V souvislosti s odklady termínu spuštění třetího a čtvrtého bloku slovenských Mochovců se objevují otázky, zda má smysl v této stavbě pokračovat. Příklady z domova i ze zahraničí nám ukazují, že i elektrárny, které museli projektanti nosit v hlavě déle, než původně plánovali, si vždy získaly své místo ve výrobě energie a své dokončení si zpětně obhájily.

Kov nad všechny smaragdy

O třetinu lehčí než hliník, mimořádně tvrdý, tuhý a přitom velmi pevný kov. Beryllium, z pohledu chemiků „otec“ žádaného šperkařského minerálu smaragdu, je právem považováno za kov budoucnosti. Má své nezastupitelné místo v kosmických technologiích, palivových tyčích v reaktorech jaderných elektráren, urychlovačích částic. Z jeho slitin s mědí se vyrábí téměř nezničitelné nářadí, ale také žesťové nástroje. Příměsi beryllia najdeme v podmořských internetových kabelech nebo v bateriích mobilních telefonů.

S uranem v podpalubí

V březnovém vydání MM Průmyslového spektra jsme publikovali článek pod názvem Jaderné ledoborce pro Severní cestu. Jelikož tento text vzbudil zájem řady čtenářů, rozhodli jsme se na toto téma připravit další podrobnější příspěvek.

Úspory naruby - Obraťme toky řek

Při útlumu uhelných a jaderných elektráren a s nárůstem podílu obnovitelných zdrojů energie, především slunce a větru, nastal problém s přenosem a akumulací jejich elektrického výkonu mimo špičku zatížení elektrizační sítě. Tento problém však mohou i v Česku do značné míry a levně vyřešit stávající vodní díla (přehrady, jezy a hráze včetně turbín a kanálů a regulací) s využitím stávající přenosové soustavy.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit