SNAP-10A

SNAP-10A
SNAP-10A(Snapshot)
SNAP 10A Space Nuclear Power Plant.jpg
SNAP 10A 우주 원자력 발전소 이미지
미션형공학
연산자USAF
COSPAR1965-027a
새캣01314Edit this on Wikidata
임무 기간43일
우주선 속성
제조사아토믹스 인터내셔널
발사 질량440kg(970lb)
미션의 시작
출시일자1965년 4월 3일 21:25 (1965-04-03)UTC21:25)
로켓아틀라스-아제나 D
발사장반덴버그 AFB, PALC2-4[1]
궤도 매개변수
참조 시스템지리학
정권로우 어스
편심성0.00319
페리기 고도1,268km(788mi)
아포기 고도1317km(818mi)
기울기90.2°
기간111.4분[2]
신기루1965년 4월 3일
원자력 보조 동력 시스템

SNAP-10A(Systems for Nuclear Assistant Power,[3] 일명 Space Nuclear Assistant Power Shott, OPS 4682라고도[4] 함)는 1965년[5] 스냅샷 프로그램의 일환으로 우주로 발사된 미국의 실험용 원자력 위성이다.[6][4] 이번 실험은 세계 최초의 궤도형 원자로 가동과 궤도형 이온 추진체계의 최초 가동이다.[7][8] 이것은 미국이 우주로 쏘아 올린 유일한 핵분열 원자로 발전 시스템이다. 원자로는 비원전 전기부품 고장으로 43일 만에 가동을 멈췄다.[9] 시스템즈보조 전력 프로그램 원자로는 미국 원자력 위원회의 감독 하에 1950년대와 1960년대 초에 위성 사용을 위해 특별히 개발되었다.[10][11]

역사

1954년에 완성된 정찰위성에 대한 랜드 코퍼레이션의 연구인 프로젝트 피드백의 결과로 개발된 원자력 보조 동력 시스템(SNAP) 프로그램이다.[12] 제안된 위성들 중 일부는 몇 킬로와트 정도로 전력 수요가 높았기 때문에, 미국 원자력 위원회는 1951년에 산업계에 일련의 원자력 발전소 연구를 요청했다. 1952년에 완공된 이 연구들은 원전이 인공위성에 사용하기 위해 기술적으로 타당하다고 판단했다.[13]: 5

1955년, AEC는 두 개의 병렬형 SNAP 원자력 프로젝트를 시작했다. 마틴 사와 계약된 한 회사는 발전기의 동력원으로 방사성 동위원소 붕괴를 사용했다. 이러한 발전소에는 SNAP-1로 시작하는 홀수 SNAP 지정이 부여되었다. 다른 프로젝트는 에너지를 발생시키기 위해 원자로를 사용했고, 북아메리카 항공아토믹스 국제 분과에 의해 개발되었다. 그들의 시스템에는 짝수 SNAP 지정이 주어졌는데, 첫 번째가 SNAP-2이다.[13]: 5

SNAP-10A는 우주에서 사용하기 위해 만들어진 최초의 아토믹스 국제 원자력 발전 시스템이다. SNAP-10 300와트 설계에서 진화한 SNAP-10A는 500와트 시스템에 대한 1961년 국방성 요건을 충족했다.[13]: 5, 7

대부분의 시스템 개발 및 원자로 시험은 캘리포니아주 벤투라 카운티의 산타수사나 필드 연구소에서 다수의 전문 시설을 이용하여 실시되었다.[14]

건설

SNAP-10A에는 소형 원자로, 원자로 반사기 및 제어 시스템, 열전달 및 전력 변환 시스템 등 3가지 주요 구성 요소가 있다.[citation needed]

원자로는 길이 39.62cm(15.6인치), 지름 22.4cm(8.8인치)로, 우라늄-지르코늄-수소 연료로 U가 들어 있는 37개의 연료봉을 보유하고 있다.[15] SNAP-10A 원자로는 30kW의 열 출력에 적합하도록 설계되었으며 비차폐 중량은 650lb(290 kg)이다. 원자로는 SNAP-10A 장치 상단에서 식별할 수 있다.[16]

원자로 외부를 중심으로 반사체를 배치해 원자로를 제어하는 수단을 제공했다. 반사체는 중성자를 반사하는 베릴륨층으로 구성되어 있어 원자로가 핵분열 과정을 시작하고 유지할 수 있도록 했다. 반사경은 폭발 볼트로 고정된 리테이닝 밴드에 의해 제자리에 고정되었다. 반사경이 장치에서 배출되었을 때 원자로는 핵분열 반응을 지속할 수 없었고 원자로는 영구적으로 정지되었다.[citation needed]

Eutectic sodium-potalium (NaK) 합금은 SNAP-10A에서 냉각제로 사용되었다. NaK는 액체 금속 직류 전도형 펌프에 의해 코어 및 열전 변환기를 통해 순환되었다. 열전 변환기(긴 흰색 "아프론"으로 식별됨)는 도핑된 실리콘 게르마늄 물질로, 열적으로 결합되지만 NaK 열전달 매체에서 전기적으로 격리된다. 열전 변환기 한쪽의 NaK와 다른 한쪽의 공간 냉간 사이의 온도 차이는 전위와 사용 가능한 전기를 만들었다.[17]

스냅샷 미션

발사 및 궤도 운전

SNAP-10A는 1965년 4월 3일 ATLAS 아게나 D 로켓에 의해 반덴버그 공군기지에서 약 1,300km의 낮은 지구 궤도 고도로 발사되었다. 그것은 약간 역행하는 극궤도[18] 있다 - 이것은 사용후 로켓 무대가 바다에 착륙하도록 보장한다. 열전 소자로 이루어진 그것의 핵전원은 1년 동안 500와트 이상의 전력을 생산하기 위한 것이었다.[19][20] 43일 후, SNAP 원자로와 무관한 우주선 내 탑재 전압 조절기가 고장 나서 최대 출력 590와트에 도달한 후 원자로 노심이 정지되었다.[15][21]

1965년 시스템 고장 후, 원자로는 예상 지속 기간 4000년 동안 1,300 킬로미터(700 nmi)의 지구 궤도에 남겨졌다.[10][22][23]

1979년 11월, 그 차량은 낙하하기 시작했고, 결국 추적 가능한 50개의 파편들을 잃어버렸다. 이유는 알 수 없었지만 원인은 충돌일 수 있었다. 본체는 그대로 남아 있지만 방사성 물질이 방출됐을 가능성이 있다. 2008년에 출판되어 Haystack 데이터를 기반으로 한 이후의 연구는 크기 <10 cm의 파편이 60개 이상 더 있다는 것을 시사한다.[21][24]

이온 추진

스냅샷 테스트에는 2차 페이로드로 세슘 이온 추진기(Cesium ion struster)가 포함되었는데, 이는 궤도에서 작동하는 전기 동력 우주선 추진 시스템의 첫 번째 시험이다(64년 SERT-1 아보르바이탈 테스트에 따른 것이다). 이온빔 전원공급기는 약 8.5 mN의 추력을 내기 위해 4500 V와 80 mA로 작동되었다.[6] 이온 엔진은 약 1시간 동안 배터리에서 작동하도록 하고, 배터리는 전원 공급기로 공칭 0.5kW SNAP 시스템의 0.1kW를 사용하여 약 15시간 동안 충전하도록 하였다. 이온 엔진은 1시간 미만의 시간 동안 작동한 후 영구적으로 OFF 명령을 받았다. 비행 데이터의 분석은 상당한 수의 고전압 고장을 나타냈으며, 이는 명백히 전자기 간섭(EMI)을 유발하여 우주선의 자세 교란을 야기시켰다. 접지 시험 결과 엔진 아크가 설계 수준보다 상당히 높은 전도 및 복사 EMI를 생성했다.[citation needed]

안전

SNAP 원자로 프로그램은 안전 프로그램이 필요했고 항공우주 원자력 안전 프로그램의 시초로 이어졌다. 이 프로그램은 SNAP 시스템의 구성, 발사, 작동 및 폐기 등과 관련된 핵 위해성을 평가하고 방사선 안전을 보장하기 위한 설계를 개발하기 위해 수립되었다.[citation needed]

아토믹스 인터내셔널은 안전에 대한 일차적 책임이 있는 반면, 샌디아 국립 연구소는 항공우주 안전 독립 검토를 담당했고 많은 안전 테스트를 실시했다. 발사가 허가되기 전에, 모든 상황에서 원자로 발사가 심각한 위협을 가하지 않을 것이라는 증거를 얻어야 했다.[citation needed]

다양한 테스트가 성공적으로 완료되었고 개발 및 테스트의 여러 비디오가 볼 수 있다.[25] 아이다호 국립연구소는 SNAP-10A가 발사되기 전 북쪽의 시험 지역에서 3번의 SNAP 원자로 파괴 시험을 실시했다.[26] 1964년 4월 1일, SNAPTRAN-3 파괴 실험은 의도적으로 아이다호 사막에 방사능 파편을 보내면서, 바다로 로켓 충돌을 모의 실험했다.

방사성 물질과 관련된 실험과 개발은 구 아토믹스 국제 산타 수사나 필드 연구소(SSFL) 시설에서 환경 오염을 초래했다. 미국 에너지부는 방사능 오염의 확인과 정화에 책임이 있다. (SSFL은 주로 NASA를 위해 Rocketdyne에 의해 관련 없는 시험과 로켓 엔진 개발에 사용되기도 했다.) 현장 정화를[27] 지원하는 DOE 웹사이트는 추가적인 SNAP 시험 및 개발 정보를 포함하여 SSFL에서 원자력 에너지의 과거 개발을 상세하게 설명한다.

관련 작업 및 후속 프로그램

아토믹스 인터내셔널은 또 산타수사나 현장 실험실에서 SNAP 실험용 원자로(SOR), SNAP-2, SNAP-8 발전용 원자로(SNAP8-DR), SNAP-8 실험용 원자로(SNAP-8ER)를 포함한 다른 소형 원자로를 개발 및 시험했다(원자력 보조 동력 관련 시스템 조항 참조). 아토믹스 인터내셔널도 미국 최초로 공공전력 시스템에 전기를 공급하는 '나트륨 원자로 실험'을 건설해 운영했다.[28][29]

2010년 현재, 소련의 RORSAT 인공위성에서는 30개 이상의 소형 핵분열발전시스템 원자로가 우주로 보내졌고, 또한 40개 이상의 방사성 이소토프 열전 발전기가 우주 임무에 전세계적으로 사용되어 왔다([10]주로 미국과 USSR).

참고 항목

참조

  1. ^ McDowell, Jonathan. "Launch Log". Jonathon's Space Report. Retrieved 9 April 2020.
  2. ^ "Snapshot". NASA Space Science Data Coordinated Archive. Retrieved 9 April 2020.
  3. ^ "News In Brief: Nuclear Reactor For Space". The Canberra Times. 36 (10, 203). Australian Capital Territory, Australia. 18 April 1962. p. 3. Retrieved 12 August 2017 – via National Library of Australia.,... 원자로는 "핵 보조 동력용 시스템"의 "스냅스 10a"로 알려질 것이다...
  4. ^ a b 스냅숏, 건터의 스페이스 페이지. 2019년 4월 3일 검색됨
  5. ^ "Reactor goes into space". The Canberra Times. 39 (11, 122). Australian Capital Territory, Australia. 5 April 1965. p. 1. Retrieved 12 August 2017 – via National Library of Australia.
  6. ^ a b 2007년 3월 20일 NASA 글렌 연구 센터 스냅샷. 2019년 4월 3일 검색됨
  7. ^ 2019년 4월 3일 비욘드 네르바 "미국 우주비행사 1부: SNAP-2와 10A" 2019년 4월 3일 검색됨
  8. ^ 2015년 4월 3일 앤드류 르페이지, "궤도에 오른 최초의 원자로" 드루마치나. 2019년 4월 3일 검색됨
  9. ^ 우주용 원자로, 브리핑 페이퍼 # 82, 2004년 1월
  10. ^ a b c Mason L, Bailey S, Bechtel R, Elliott J, Fleurial JP, Houts M, Kapernick R, Lipinski R, MacPherson D, Moreno T, Nesmith B, Poston D, Qualls L, Radel R, Weitzberg A, Werner J (18 November 2010). "Small Fission Power System Feasibility Study – Final Report". NASA/DOE. Retrieved 3 October 2015. Space Nuclear Power: Since 1961 the U.S. has flown more than 40 Radioisotope Thermoelectric Generators (RTGs) with an essentially perfect operational record. The specifics of these RTGs and the missions they have powered have been thoroughly reviewed in the open literature. The U.S. has flown only one reactor, which is described below. The Soviet Union has flown only 2 RTGs and had shown a preference to use small fission power systems instead of RTGs. The USSR had a more aggressive space fission power program than the U.S. and flew more than 30 reactors. Although these were designed for short lifetime, the program demonstrated the successful use of common designs and technology.
  11. ^ Lords, R. E. (August 1994), SNAP and AI Fuel Summary Report, Westinghouse Idaho Nuclear Company, Inc., doi:10.2172/10182034, OSTI 10182034, WINCO-1222, UC-510
  12. ^ J. E. Lipp; Robert M. Salter. "Project Feedback Summary Report Volume I". RAND. Retrieved 11 April 2020.
  13. ^ a b c William R. Corliss (1966). SNAP NUCLEAR POWER REACTORS. U.S. Atomic Energy Commission/Division of Technical Information.
  14. ^ "SNAP Overview". U.S. Department of Energy. Retrieved 9 April 2020.
  15. ^ a b Schmidt, Glen (February 2011). "SNAP Overview – general background" (PDF). American Nuclear Society. Retrieved 27 August 2012.
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  17. ^ Schmidt, G.L. (September 1988). SNAP 10A Test Program. Rockwell International, Canoga Park, California. DCN: SP-100-XT-0002.
  18. ^ "Snapshot – Orbit". www.heavens-above.com. Retrieved 15 June 2016. Inclination: 90,3084° – 90도에서 180도 사이의 기울기를 가진 물체가 역행 궤도에 있다.
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  20. ^ Bennett, Gary L. (2006). "Space Nuclear Power: Opening the Final Frontier" (PDF). American Institute of Aeronautics and Astronautics. p. 17. Retrieved 3 April 2010.
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  22. ^ Staub, D.W. (25 March 1967). SNAP 10 Summary Report. Atomics International Division of North American Aviation, Inc., Canoga Park, California. NAA-SR-12073.
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  28. ^ "ETEC - Department of Energy ETEC Closure Project". www.etec.energy.gov. Retrieved 19 November 2021.
  29. ^ "ATOMICS INTERNATIONAL". Industrial & Engineering Chemistry. 48 (9): 100A–100A. September 1956. doi:10.1021/i651400a779. ISSN 0019-7866.

외부 링크