원자력 보조 동력 시스템

Systems for Nuclear Auxiliary Power

시스템즈 핵 보조 POWER(SNAP) 프로그램은 NASA가 1960년대 비행한 실험용 방사성 동위원소 열전 발전기(RTG)와 우주 원자로의 프로그램이었다.

홀수 SNAP: 방사성 동위원소 열전 발전기

방사성 동위원소 열전 발전기는 전기를 생산하기 위해 방사성 붕괴의 열을 이용한다.[citation needed]

SNAP-1

SNAP-1은 수은을 열전달액으로 하는 랭킨 사이클에서 세륨-144를 사용해 한 번도 전개되지 않은 시험 플랫폼이었다.2500시간 동안 성공적으로 작동됨.[1]

SNAP-3

SNAP-3는 우주 임무(1961년)에 사용된 최초의 RTG이다.미 해군 트랜짓 4A 및 4B 항법 위성에 탑재되어 발사됨.이 RTG의 전기 출력은 2.5와트였다.[1]

SNAP-7

SNAP 7A로 구동되는 깜박이는 불빛으로 볼티모어 인근 항법 부표

SNAP-7A D와 F는 등대, 부표 등 해양 응용을 위해 설계되었으며,[2] 1960년대 중반에는 최소 6대가 배치되었으며, 명칭은 SNAP-7F를 통해 SNAP-7A이다.SNAP-7D는 스트론튬-90 225킬로 권(8.3PBq)[2]을 SrTiO로 사용해 30와트의3 전기를 생산했다[3].이것들은 무게가 1,870 파운드에서 6,000 파운드 사이인 매우 큰 단위였다.[1]

SNAP-9

트랜짓 4A/B의 SNAP-3 이후, SNAP-9A 장치는 트랜짓 위성 시리즈 중 다수를 통해 서비스를 제공했다.1964년 4월, SNAP-9A는 궤도에 도달하지 못하고 분해되어 모든 대륙에 약 1kg(2.2lb)의 플루토늄-238을 분산시켰다.대부분의 플루토늄이 남반구에 떨어졌다.약 6300GBq 또는 2100명의 사람-Sv의 방사선이 방출되었다.[4][5][6][7]

SNAP-11

SNAP-11은 음력 동안 측량기 프로브에 전력을 공급하기 위한 실험용 RTG였다.큐륨-242 RTG는 130일 동안 900와트의 열 에너지를 사용하여 25와트의 전기를 생산했을 것이다.고온 접합 온도는 925°F(496°C, 769K), 저온 접합 온도는 350°F(177°C, 450K)이었다.그들은 액체 NaK 열 제어 시스템과 과도한 열을 방출하기 위한 이동식 셔터를 가지고 있었다.[8][9]그것들은 평가관 임무에 사용되지 않았다.[citation needed]

일반적으로 SNAP 11 연료블록은 원통형 복합재료 유닛으로 발전기 내부 부피를 점유하고 있다.큐륨-242(아이리듐 매트릭스의 CmO23)를 연료로 하는 몰리브덴 합금(TZM) 연료 캡슐이 연료 블록의 중앙에 위치한다.캡슐은 대략적으로 백금 구에 둘러싸여 있다.2+1⁄4 인치 직경. 이 직경은 차폐 기능을 제공하고 충격 고려를 위한 에너지 흡수기 역할을 한다.이 어셈블리는 적절한 열분포 및 절연 보호를 제공하기 위해 흑연 및 베릴륨 하위 어셈블리에 둘러싸여 있다.[9]

SNAP-19

SNAP-19(B)는 마틴-마리에타 회사[10](현 텔리디네 에너지 시스템)의 원자력 사업부에 의해 님버스-B 위성을 위해 개발되었다.플루토늄-238로 연료가 공급된 두 개의 병렬 납 텔루라이드 열전대 발전기는 초기 최대 약 30와트의 전기를 생산했다.[11]님버스 3은 님버스-B1 시도로부터 회수된 연료와 함께 SNAP-19B를 사용하였다.[12]

SNAP-19는 파이오니어 10과 파이오니어 11 임무에 힘을 실어주었다.[13]n형 2N-PbTe와 p형 TAG-85 열전소자를 사용했다.[14]

수정된 SNAP-19B는 Viking 1 및 Viking 2 착륙선에 사용되었다.[15]

SNAP-19C는 중국 미사일 발사를 추적하기 위한 CIA 작전을 위해 우타라칸드의 난다 데비에서 원격측정 어레이를 가동하는 데 사용되었다.[16]

SNAP-21 & 23

SNAP-21과[17] SNAP-23은 수중 사용을[2][18] 위해 설계되었으며 스트론튬-90을 방사성 선원으로 사용했으며 스트론튬 산화물 또는 스트론튬 타이탄산염으로 캡슐화했다.그들은 약 10와트의 전기를 생산했다.

SNAP-27

달에서 SNAP-27.

아폴로 12호, 14호, 15호, 16호, 17호가 달에 남긴 아폴로 달 표면 실험 패키지(ALSEP)에 5대의 SNAP-27기가 전력을 공급했다.SNAP-27 전력 공급기의 무게는 약 20kg, 길이는 46cm, 직경은 40.6cm이었다.그것은 열전대의 동심원 링으로 둘러싸인 중앙 연료 캡슐로 구성되었다.열전대 바깥쪽에는 열전대의 차가운 쪽에서 열을 제거할 수 있는 지느러미가 있었다.각 SNAP 장치는 30VDC에서 약 75W의 전력을 생산했다.각 장치의 에너지원은 약 1250 W의 열 출력을 제공하는 플루토늄-238 로드였다.[19]플루토늄-238 3.8kg(8.4lb)을 산화제 형태로 함유한 이 연료 캡슐은 달 모듈 측면에 부착된 별도의 연료통으로 달까지 운반됐다.연료통은 열 절연을 제공하고 연료 캡슐에 구조적 지지대를 추가했다.달에서는 달 모듈 조종사가 통에서 연료 캡슐을 꺼내 RTG에 삽입했다.

이들 관측소들은 임무 수행 후 몇 년 동안 월격과 유성 영향, 달 자기장과 중력장, 달의 내부 온도, 달의 대기에 관한 정보를 전송했다.10년이 지난 지금까지도 SNAP-27은 초기 출력 75와트의 90% 이상을 생산했다.

아폴로 13호 임무에 의해 운반된 SNAP-27 유닛의 연료통은 현재 태평양 통가 해구 하단에 2만 피트(6,100m)의 물 속에 있다.이 임무는 달에 착륙하지 못했고, 발전기를 실은 달 모듈은 지구의 대기권으로 재진입하는 동안 타버렸고, 궤적은 통이 참호에 착륙하도록 배열되었다.이 통은 의도한 대로 재진입에서 살아남았고 플루토늄 방출은 아직 발견되지 않았다.[20]캡슐의 내식성 물질은 10년(870년) 동안 그것을 함유할 것으로 예상된다.[21]

짝수 SNAP: 소형 원자로

SNAP 8 DR 원자로 노심 조립.

우주 사용을 위한 일련의 소형 원자로, 짝수인 SNAP는 북아메리카 항공의 아토믹스 국제 사업부에 의해 미국 정부를 위해 개발되었다.[citation needed]

SNAP 실험 원자로(SER)

SNAP 실험 원자로(SER)는 우주 위성 응용을 위해 설정된 규격에 의해 건설된 최초의 원자로였다.SER은 연료로 우라늄 지르코늄 하이드라이드를, 냉각제로 Eutectic sodium-calbium-calboly(NaK)를 사용했으며 약 50kW의 열로 작동했다.이 시스템은 전력 변환을 하지 않았지만 2차 열 공기 폭발 시스템을 사용하여 열을 대기 중으로 방출했다.SER은 SNAP-10A와 유사한 원자로 반사기 감속재 장치를 사용했지만 반사체가 하나만 있었다.임계치는 1959년 9월에 달성되었고, 1961년 12월에 최종 셧다운이 완료되었다.그 프로젝트는 성공으로 여겨졌다.SNAP 프로그램 개발에 대한 지속적인 신뢰를 주었고, 심층 연구와 부품 개발로 이어지기도 했다.[citation needed]

SNAP-2

SNAP-2 발전용 원자로는 두 번째로 건설된 SNAP 원자로였다.이 장치는 우라늄-지르코늄 하이드라이드 연료를 사용했으며 설계용 원자로 출력은 55kW였다t.그것은 비행통제조립을 사용한 최초의 모델이었으며 1961년 4월부터 1962년 12월까지 시험되었다.기본 개념은 원전이 승무원 우주 캡슐의 장기적 에너지원이 될 것이라는 것이었다.하지만, 승무원 캡슐은 원자로에서 나오는 치명적인 방사능의 흐름으로부터 보호되어야만 했다.방사능 차폐막으로 원자로를 둘러싸는 것은 불가능했다.그 당시 사용 가능한 로켓을 가지고 발사하기에는 너무 무거울 것이다."크루드"와 "페이로드"를 보호하기 위해, SNAP-2 시스템은 "섀도 실드"를 사용했다.방패는 잘린 원뿔로 리튬 하이드라이드를 함유하고 있었다.원자로는 소단부에 있었고 승무원 캡슐/페이로드는 대단부의 그늘에 있었다.[citation needed]

원자로, 개별 부품 및 지지 시스템에 대한 연구가 수행되었다.북아메리카 항공의 사단법인 아토믹스 인터내셔널이 개발 및 시험 작업을 했다.SNAP-2 실드 개발 부대는 방사선 실드 개발을 담당했다.실드를 만든다는 것은 하이드라이드를 녹여서 필요한 형태로 주조하는 것을 의미했다.형태는 크게 잘린 원뿔이었다.녹은 리튬 하이드라이드를 한 번에 조금씩 주물 틀에 부어야만 했다. 그렇지 않으면 냉각되고 굳어질 때 금이 갈 것이다.실드 재료의 균열은 방사선이 승무원/유하중 구획으로 흐를 수 있기 때문에 그에 따라 우주 승무원이나 탑재체에 치명적일 수 있다.물질이 식으면서, 그것은 가운데에 속이 빈 소용돌이를 형성할 것이다.개발 엔지니어들은 방패의 무결성을 유지하면서 소용돌이를 메울 수 있는 방법을 만들어야 했다.그리고 이 모든 일을 하면서 그들은 습한 산소가 풍부한 환경에서 폭발적으로 불안정할 수 있는 물질로 작업하고 있다는 것을 명심해야 했다.분석 결과 열과 방사선 구배하에서는 리튬 하이드라이드가 분리되고 수소 이온이 차폐를 통해 이동할 수 있다는 사실도 밝혀졌다.이는 차폐 효율성의 변화를 야기할 수 있으며, 페이로드에 강한 방사선이 가해질 수 있다.이러한 효과를 완화하기 위한 노력이 이루어졌다.[citation needed]

SNAP 2DR은 SNAP-10A와 유사한 원자로 반사기 감속재 장치를 사용했지만 이동식 및 내부 고정 반사체 2개가 장착되었다.이 시스템은 원자로가 수은 랭킨 사이클과 통합되어 3.5kW의 전기를 발생시킬 수 있도록 설계되었다.[citation needed]

SNAP-8

SNAP-8 원자로는 아토믹스 인터내셔널이 미국항공우주국(NASA)과 계약을 맺고 설계, 건설, 운영했다.두 개의 SNAP-8 원자로가 생산되었다.SNAP 8 실험용 원자로와 SNAP 8 발전용 원자로.두 개의 SNAP 8 원자로는 모두 SNAP 2 및 SNAP 10A 원자로와 동일한 고농축 우라늄 지르코늄 하이드라이드 연료를 사용했다.SNAP 8 설계에는 수은 랭킨 전력 변환 시스템으로 열을 전달하기 위한 1차 및 2차 NaK 루프가 포함되었다.SNAP 8 원자로의 발전 시스템은 Aerojet General에 의해 공급되었다.[22]

SNAP 8 실험용 원자로는 1963년부터 1965년까지 시험한 600kWt 원자로였다.[citation needed]

SNAP 8 발전용 원자로는 9.5x33인치(24x84cm)의 원자로 노심으로 총 18파운드(8.2kg)의 연료를 함유하고 있으며, 출력 정격이 1MW로t, 1969년 산타수사나 현장 실험실에서 원자로를 시험하였다.[23]

SNAP-10A

주요 기사: SNAP-10A을

SNAP-10A는 1965년 Snapshot 프로그램에 따라 우주로 발사된 공간 적격 원자로 출력 시스템이다.[24][25]그것은 공군의 연구 프로젝트로, RTG보다 더 높은 전력을 생산할 수 있는 능력을 증명하기 위해 만들어졌다.원자로는 2개의 이동식 베릴륨 반사체를 제어하기 위해 사용하였고, 수명 초기에는 35 kW를t 발생시켰다.[citation needed]이 시스템은 납 텔루륨 열전대를 중심으로 NaK를 순환시켜 전기를 발생시켰다.발사 위험을 완화하기 위해 원자로는 안전한 궤도에 도달할 때까지 가동되지 않았다.[citation needed]

SNAP-10A는 1965년 4월 지구 궤도로 발사되었고, 록히드/마틴이 건설한 아제나-D 연구 위성에 동력을 공급하는데 사용되었다.이 시스템은 약 43일 비행 시험 동안 500W의 전력을 생산했다.원자로는 고장난 명령 수신기에 의해 조기 정지되었다.그것은 4,000년 동안 궤도에 머물 것으로 예측된다.[23]

참고 항목

인용구

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  24. ^ 2007년 3월 20일 NASA 글렌 연구 센터 스냅샷.2019년 4월 3일 검색됨
  25. ^ 스냅숏, 건터의 스페이스 페이지.2019년 4월 3일 검색됨

일반 출처

외부 링크