Reator nuclear TOPAZ - TOPAZ nuclear reactor
O reator nuclear TOPAZ é um reator nuclear leve desenvolvido para uso espacial de longo prazo pela União Soviética . Resfriado por metal líquido, ele usa um moderador de alta temperatura contendo hidrogênio e combustível altamente enriquecido e produz eletricidade usando um conversor termiônico .
Nomenclatura
Nas discussões iniciais, não estava claro que TOPAZ e os reatores YENISEI um tanto semelhantes eram sistemas diferentes, e quando a existência dos dois reatores termiônicos russos se tornou amplamente conhecida, o pessoal dos EUA começou a se referir a TOPAZ como TOPAZ-I e YENISEI como TOPAZ-II.
TOPAZ-I
Os primeiros reatores conversores termiônicos foram discutidos por cientistas do Laboratório Científico de Los Alamos (LASL) em 1957. Após a visita de cientistas soviéticos ao LASL em 1958, eles realizaram testes em sistemas TI em 1961, inicialmente desenvolvendo o reator ENISY de célula única ( também conhecido como TOPAZ-II). O trabalho foi realizado pelo Instituto Kurchatov de Energia Atômica e pelo Escritório Central de Construção de Máquinas para desenvolver o TOPAZ multicelular (também conhecido como TOPAZ-I), um acrônimo russo para "Experimento termiônico com conversão em zona ativa". Foi testado pela primeira vez em 1971, quando a sua existência foi reconhecida. Foi sob os auspícios do Krasnaya Zvezda .
O primeiro reator TOPAZ operou por 1.300 horas e então foi desligado para um exame detalhado. Ele era capaz de fornecer 5 kW de potência por 3-5 anos com 12 kg (26 lb) de combustível. A massa do reator era de ~ 320 kg (710 lb).
O TOPAZ voou pela primeira vez em 1987 nos satélites experimentais Plazma-A Kosmos 1818 e Kosmos 1867 , que tinham como objetivo testar o reator TOPAZ e o motor elétrico Plasma-2 SPT . Ambos os reatores foram danificados na década de 1990, causando um vazamento de refrigerante radioativo.
Uma proposta de acompanhamento do Plasma-2 era para ter sido equipado com um reator melhorado. Um reator operou por 6 meses, o outro por um ano. O programa foi cancelado por Mikhail Gorbachev em 1988.
TOPAZ-II
No reator TOPAZ-II ou ENISY, cada pino de combustível ( UO 2 enriquecido com 96% ) é revestido em um emissor que, por sua vez, é cercado por um coletor, e estes formam os 37 elementos de combustível que penetram no moderador de hidreto de zircônio cilíndrico (ZrH). Este, por sua vez, é cercado por um refletor de nêutrons de berílio com 12 tambores de controle rotativos. O líquido de arrefecimento de metal ( NaK ) envolve cada elemento de combustível. A massa do reator é de ~ 1.061 kg (2.339 lb).
Em janeiro de 1991, um modelo do TOPAZ-II foi exibido em um simpósio científico em Albuquerque , gerando interesse nos Estados Unidos na possível compra dele e a Strategic Defense Initiative Organization conseguiu comprar dois reatores Topaz-2 da Rússia por um total de US $ 13 milhões, planejando usar os reatores para melhorar os modelos dos EUA. No entanto, a Comissão Reguladora Nuclear determinou que a lei dos EUA proibia a "exportação" de tal dispositivo para a União Soviética - embora fosse de fabricação soviética e apenas um modelo, em vez de um reator real. Demorou um mês para que a situação fosse resolvida por uma nova decisão do NRC e o modelo retornasse à Rússia.
O Departamento de Estado dos Estados Unidos então suspendeu o negócio, que só foi cancelado quando o secretário de Estado James Baker interveio. Um dos reatores seria usado em um teste de vôo em 1995 para alimentar propulsores elétricos experimentais, mas havia objeções de cientistas preocupados com o possível impacto da radiação emitida pelo reator em instrumentos a bordo de satélites espaciais e protestos de oponentes de sistemas baseados no espaço armas e energia nuclear. Além disso, o Departamento de Energia demorou a conceder a aprovação necessária e, em 1993, as restrições orçamentárias forçaram o cancelamento do programa.
Seis reatores TOPAZ-II e seus equipamentos de apoio associados foram transportados para os Estados Unidos, onde foram amplamente testados em solo por engenheiros americanos, britânicos, franceses e russos. O design exclusivo dos reatores permitiu que fossem testados sem serem alimentados. Embora o programa de testes tenha sido considerado um sucesso, nenhum plano foi desenvolvido para voar em nenhum dos reatores.
Fabricante
O reator TOPAZ é fabricado pelo Instituto de Pesquisa do Estado, Associação Industrial Científica (também conhecido como Luch), que é operado pelo Ministério de Energia Atômica da Rússia .