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TOPAZ原子炉は、ソ連が長期宇宙利用のために開発した軽量原子炉である。液体金属で冷却され、水素と高濃縮燃料を含む高温減速材を使用し、熱電子変換器で電気を生み出す。
命名法
当初の議論では、TOPAZとやや類似したYENISEI原子炉が異なるシステムであることは明確ではなく、2つのロシアの熱電子原子炉の存在が一般に知られるようになると、米国関係者はTOPAZをTOPAZ-I、YENISEIをTOPAZ-IIと呼び始めた。[1]
トパーズ-I
最初の熱電子変換炉は、1957年にロスアラモス科学研究所（LASL）の科学者によって議論されました。1958年にソ連の科学者がLASLを訪問した後、彼らは1961年にTIシステムのテストを行い、最初に単一セルのENISY炉（別名TOPAZ-II）を開発しました。クルチャトフ原子力研究所と中央機械製造局によって、マルチセルTOPAZ（別名TOPAZ-I）の開発作業が行われました。これは、ロシア語の頭字語で「活性領域での変換による熱電子実験」を意味します。1971年に初めて地上テストが行われ、その存在が認められました。[2]これはクラスナヤズベズダの支援の下で行われました。[3]
最初の TOPAZ 原子炉は 1,300 時間 (約 54 日間) 稼働し、その後、詳細な検査のために停止されました。12 kg (26 ポンド) の燃料から 3 ～ 5 年間、5 kW の電力を供給することができました。原子炉の質量は約 320 kg (710 ポンド) でした。
TOPAZは1987年に実験用プラズマA衛星コスモス1818号とコスモス1867号に搭載されて初めて打ち上げられた。これらの衛星はTOPAZ原子炉とプラズマ2 SPT電気エンジンの両方を試験することを目的としていた。1990年代に両原子炉が損傷し、放射性冷却剤が漏れた。
提案された後継機プラズマ 2 には、改良された原子炉が搭載される予定でした。原子炉の 1 つは 6 か月間稼働し、もう 1 つは 1 年間稼働しました。このプログラムは1988 年に ミハイル ゴルバチョフによって中止されました。
トパーズII
TOPAZ-IIまたはENISY原子炉では、各燃料ピン（96%濃縮UO2 ）はエミッターで覆われ、エミッターはコレクターで囲まれており、円筒形のジルコニウム水素化物（ZrH）減速材を貫通する37個の燃料要素を形成しています。減速材は、12個の回転制御ドラムを備えたベリリウム 中性子反射体に囲まれています。各燃料要素は液体金属冷却材（NaK）で囲まれています。原子炉の質量は約1,061 kg（2,339 lb）です。[4]
1991 年 1 月、アルバカーキの科学シンポジウムで TOPAZ-II の模型が展示され、米国で購入の可能性に対する関心が高まり、戦略防衛構想機構はロシアから 2 基の Topaz-2 原子炉を総額 1,300 万ドルで購入し、米国のモデルの改良に使用する計画を練りました。しかし、原子力規制委員会は、ソ連製で実際の原子炉ではなく模型に過ぎないにもかかわらず、米国の法律ではそのような装置のソ連への「輸出」を禁止していると裁定しました。NRC の新しい裁定により状況が解決し、模型がロシアに返還されるまでに 1 か月かかりました。
その後、米国国務省は取引を保留にしたが、ジェームズ・ベーカー国務長官 が介入してようやく解除された。原子炉の1つは1995年の飛行試験で実験用電気スラスターの動力源として使用される予定だったが、原子炉から放出される放射線が宇宙衛星搭載機器に影響を及ぼす可能性を懸念する科学者の反対や、宇宙兵器や原子力に反対する人々からの抗議があった。さらに、エネルギー省は必要な承認を与えるのに時間がかかり、1993年には予算制限により計画は中止を余儀なくされた。[5]
6基のTOPAZ-II原子炉と関連支援機器が米国に空輸され、米国、英国、フランス、ロシアの技術者によって広範囲にわたる地上試験が行われた。原子炉のユニークな設計により、燃料を充填せずに試験することができた。試験プログラムは成功とみなされたが、原子炉を飛行させる計画は立てられなかった。[6]
メーカー
TOPAZ原子炉は、ロシア原子力省が運営する国立研究機関、科学産業協会（ルーチとも呼ばれる）によって製造されている。[7]
参考文献
- ^ Hyder, Anthony K.; RL Wiley; G. Halpert; S. Sabripour; DJ Flood (2000).宇宙船電力技術. インペリアル・カレッジ・プレス. p. 256. ISBN 1-86094-117-6。
- ^ ab Kulcinski, Gerald L. 「ソビエトトパーズ原子炉の歴史」（PDF） 。核融合技術研究所。 2020年11月12日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2008年9月22日閲覧。
- ^ Hyder, Anthony K.; RL Wiley; G. Halpert; S. Sabripour; DJ Flood (2000). 宇宙船電力技術。インペリアル・カレッジ・プレス。p. 255。ISBN 1-86094-117-6. 2009年1月6日閲覧。
- ^ 「宇宙用原子炉」世界原子力協会2006年5月。2013年2月27日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2008年9月22日閲覧。
- ^ Kiernan, Vince (1993 年夏)。「取引をしよう - 米国が旧ソ連の Topaz 2 原子炉を購入」。Common Cause。
- ^ 全米研究会議 (2006)。原子力と推進力によって可能になる宇宙科学の優先事項。全米アカデミー。p. 114。ISBN 0-309-10011-9。
- ^ 会計検査院(2001)。核不拡散。ワシントン DC: DIANE 出版。p. 37。ISBN 1-4289-4905-4。