Využití jaderné energie v sovětském kosmickém programu.

V Sovětském svazu se jaderné zdroje elektrické energie pro kosmické sondy využívaly převážně ve vojenském programu, údaje o programu byly pečlivě utajovány a i dnes jsou dost kusé a někdy rozporné. Na rozdíl od Američanů, kteří používali radioizotopové zdroje (podrobnější popis amerického programu jsem napsal pro Coronu Pragensis), využíval sovětský program až na několik výjimek malé jaderné reaktory. Američané sice malý jaderný reaktor pro kosmický výzkum také vyvíjeli, ale v roce 1972 byly tyto práce zastaveny. Na oběžnou dráhu poslali takové zařízení jen jedenkrát - 3. dubna 1965. Na palubě experimentální družice SNAPSHOT byl zdroj SNAP-10A, fungoval 43 dní a družice pak byla vyvedena na vysokou oběžnou dráhu, kde by měla vydržet tisíce let.

V SSSR použili poprvé jaderné zdroje na vojenských komunikačních družicích Kosmos 84 a Kosmos 90, vynesených na oběžnou dráhu 3. a 18. září 1965. Na palubě měly radioizotopový zdroj, využívající izotop 210Po. Poločas rozpadu tohoto izotopu polonia je okolo 138 dní, takže aktivita radioaktivních zdrojů na družicích poměrně rychle vymizela.

Další použití jaderných zdrojů v SSSR je spojeno s programem špionážních družic pro sledování pohybu námořních lodí označovaným jako RORSAT. V něm se hlavně pro napájení radaru využíval malý jaderný reaktor, který používal uran vysoce obohacený izotopem 235U. Reaktor o hmotnosti 1250 kg obsahoval 37 palivových článků o celkové hmotnosti paliva 31.1 kg. Jeho účinnost byla 2 - 4 % a elektrický výkon 3 - 5 kW. První družicí tohoto programu byl Kosmos 198 vypuštěný 27. prosince 1967. Stejně jako u družice Kosmos 209 ( 22. březen 1968) se jednalo o jednodenní testy. Družice byly po splnění programu vyneseny na vyšší oběžnou dráhu, která by měla zajistit jejich pobyt na oběžné dráze v intervalu okolo 500 - 600 let. Pak od roku 1970 následovaly operační družice programu RORSAT, kterých bylo do 14. března 1988, kdy program skončil, vypuštěno 33 (Kosmos 305, 367, 402, 469, 516, 626, 651, 654, 723, 724, 785, 860, 861, 952, 954, 1176, 1249, 1266, 1299, 1365, 1372, 1402, 1412, 1461, 1576, 1607, 1670, 1677, 1736, 1771, 1860, 1900, 1932). Navíc byla jedna z družic tohoto systému zničena krátce po startu 25. dubna 1973. Havárie postihla i Kosmos 954, který se při neplánovaném návratu do atmosféry rozpadl nad západní Kanadou, kam dopadly i jeho zbytky. Značným rizikem v tomto případě jsou kusy paliva obsahující radioaktivní produkty štěpení. Zvláště 90Sr a 137Cs s poločasy rozpadu 28.78 let a 30.07 let. Míra ohrožení při takové havárii pak závisí na tom, jestli reaktor pracoval a jak dlouho. Tím je dáno, kolik produktu štěpení se vyprodukovalo. Dále pak na tom, jak dlouho byl po vypnutí na oběžné dráze, než se vrátil do atmosféry, a kolik radioaktivních štěpných produktů se stačilo rozpadnout. Jako reakce na tuto nehodu byla změněna konstrukce sondy tak, aby mohlo být palivo odděleno od zbytku sondy, při neplánovaném návratu do atmosféry shořelo a na povrch nedopadly žádné jeho zbytky. Takový scénář se naplnil u družice Kosmos 1402, jehož náplň reaktoru úplně shořela 23. ledna 1983 na jižním Atlantikem. Ostatní sondy, kromě zmiňovaných a ještě družice Kosmos 305, byly po ukončení své aktivní činnosti (nejdéle trvala 134 dní) vyneseny na oběžnou dráhu ve výšce 900 až 1000 km. To by mělo zajistit pobyt na oběžné dráze delší než několik stovek let, což je doba, za kterou se většina radioaktivních štěpných produktů rozpadne. Výjimku tvoří Kosmos 1900, který se dostal jen do výšky 720 km.

Kromě družic programu RORSAT byly v roce 1987 na oběžnou dráhu vyneseny dvě družice (Kosmos 1818 a 1867), které testovaly nový typ malého reaktoru TOPAZ I. Reaktor měl hmotnost 1000 kg, tepelný výkon 150 kW, zlepšenou účinnost převodu tepelné energie 5 % a užitečný elektrický výkon 5 - 6 kW. Mohl pracovat celý rok. Opět se používal obohacený uran 235. Jako moderátor byl použit hydrid zirkonia. Radiační ochranu zajišťovalo stínění z hydridu litného. Jako chlazení se používal nucený oběh tekutého kovu (slitina sodíku a draslíku). Nejvyšší teplota chladícího media byla 610oC. Vyvíjela se i zlepšená a zjednodušená varianta TOPAZ II, jejíž konstrukce velmi zaujala odborníky z NASA, kteří dva kusy koupili a důkladně testovali.
 

Vladimír Wagner

 


Zpet