Tekniske detaljer: atomdrevet raket. Atomdrevet krydsermissil

I almindelige undervisningspublikationer om astronautik skelner de ofte ikke mellem en nuklear raketmotor (NRE) og en nuklear raket installation af elmotor(YAEDU). Disse forkortelser skjuler dog ikke kun forskellen i principperne for at konvertere atomenergi til rakettryk, men også en meget dramatisk historie om udviklingen af ​​astronautikken.

Dramaet i historien ligger i, at hvis de hovedsageligt kom forbi økonomiske årsager Siden forskningen i nuklear fremdrift og nuklear fremdrift i både USSR og USA fortsatte, ville menneskelige flyvninger til Mars for længst være blevet almindelige.

Det hele startede med atmosfæriske fly med en ramjet-atommotor

Designere i USA og USSR overvejede at "ånde" nukleare installationer, der kunne suge luft udefra og opvarme den til kolossale temperaturer. Sandsynligvis er dette princip for fremføring af tryk blev lånt fra direkte-flow-luft jetmotorer, kun i stedet for raketbrændstof Spaltningsenergien af ​​atomkerner af urandioxid 235 blev brugt.

I USA blev en sådan motor udviklet som en del af Pluto-projektet. Det lykkedes amerikanerne at skabe to prototyper af den nye motor - Tory-IIA og Tory-IIC, som endda satte strøm til reaktorerne. Installationskapaciteten skulle være 600 megawatt.

Motorerne udviklet som en del af Pluto-projektet var planlagt til at blive installeret på krydsermissiler, som i 1950'erne blev skabt under betegnelsen SLAM (Supersonic Low Altitude Missile, supersonisk lavhøjdemissil).

USA planlagde at bygge en raket, der var 26,8 meter lang, tre meter i diameter og vejede 28 tons. Raketlegemet skulle indeholde et nukleart sprænghoved samt et nukleart fremdriftssystem med en længde på 1,6 meter og en diameter på 1,5 meter. Sammenlignet med andre størrelser så installationen meget kompakt ud, hvilket forklarer dens direkte-flow-driftsprincip.

Udviklerne troede, at takket være atommotoren ville SLAM-missilets flyverækkevidde være mindst 182 tusinde kilometer.

I 1964 lukkede det amerikanske forsvarsministerium projektet. Den officielle årsag var, at et krydsermissil med nuklear motor forurener alt for meget. Men faktisk var årsagen de betydelige omkostninger ved at vedligeholde sådanne raketter, især da raketer på det tidspunkt hurtigt udviklede sig baseret på raketmotorer med flydende drivstof, hvis vedligeholdelse var meget billigere.

USSR forblev tro mod ideen om at skabe et ramjet-design til en atomdrevet motor meget længere end USA, hvilket først lukkede projektet i 1985. Men resultaterne viste sig at være meget vigtigere. Således blev den første og eneste sovjetiske atomraketmotor udviklet på designbureauet Khimavtomatika, Voronezh. Dette er RD-0410 (GRAU Index - 11B91, også kendt som "Irbit" og "IR-100").

RD-0410 brugte en heterogen termisk neutronreaktor, moderatoren var zirconiumhydrid, neutronreflektorerne var lavet af beryllium, det nukleare brændsel var et materiale baseret på uran og wolframcarbider, med omkring 80% berigelse i 235 isotopen.

Designet omfattede 37 brændstofsamlinger, dækket med termisk isolering, der adskilte dem fra moderatoren. Designet forudsatte, at brintstrømmen først passerede gennem reflektoren og moderatoren og holdt deres temperatur ved stuetemperatur og derefter ind i kernen, hvor den afkølede brændstofsamlingerne og varmede op til 3100 K. Ved standen blev reflektoren og moderatoren afkøles af en separat brintstrøm.

Reaktoren gennemgik en betydelig række tests, men blev aldrig testet i dens fulde driftstid. Imidlertid var de udvendige reaktorkomponenter fuldstændig opbrugte.

Tekniske egenskaber for RD 0410

Tryk i tomrum: 3,59 tf (35,2 kN)
Reaktor termisk effekt: 196 MW
Specifik trykimpuls i vakuum: 910 kgf s/kg (8927 m/s)
Antal starter: 10
Arbejdsressource: 1 time
Brændstofkomponenter: arbejdsvæske - flydende brint, hjælpestof - heptan
Vægt s strålebeskyttelse: 2 tons
Motormål: højde 3,5 m, diameter 1,6 m.

Relativt små overordnede mål og vægt, høj temperatur nukleart brændsel(3100 K) med et effektivt kølesystem med en brintstrøm indikerer, at RD0410 er en næsten ideel prototype på en nuklear fremdriftsmotor til moderne krydsermissiler. Og taget i betragtning moderne teknologier at få selvstoppende atombrændsel, at øge ressourcen fra en time til flere timer er en meget reel opgave.

Nuklear raketmotordesign

Nuklear raketmotor (NRE) er en jetmotor, hvor den energi, der genereres, når nuklear reaktion henfald eller syntese, opvarmer arbejdsvæsken (oftest brint eller ammoniak).

Der er tre typer nukleare fremdrivningsmotorer afhængigt af typen af ​​brændstof til reaktoren:

• fast fase;
• flydende fase;
• gasfase.

Den mest komplette er solid-fase versionen af ​​motoren. Figuren viser et diagram over den enkleste atomdrevne motor med en fast atombrændselsreaktor. Arbejdsvæsken er placeret i en ekstern tank. Ved hjælp af en pumpe tilføres den til motorkammeret. I kammeret sprøjtes arbejdsvæsken ved hjælp af dyser og kommer i kontakt med det brændstofgenererende nukleare brændsel. Når den opvarmes, udvider den sig og flyver ud af kammeret gennem dysen med stor hastighed.

I gasfase-atomdrivstofmotorer er brændstoffet (for eksempel uran) og arbejdsvæsken i gasform (i form af plasma) og holdes i arbejdsområdet af et elektromagnetisk felt. Uranplasma opvarmet til titusindvis af grader overfører varme til arbejdsvæsken (for eksempel brint), som igen bliver opvarmet til høje temperaturer danner en jetstrøm.

Baseret på typen af ​​kernereaktion skelnes der mellem en radioisotopraketmotor, en termonuklear raketmotor og selve atommotoren (energien fra nuklear fission bruges).

En interessant mulighed er også en pulserende nuklear raketmotor - det foreslås at bruge en nuklear ladning som energikilde (brændstof). Sådanne installationer kan være af interne og eksterne typer.

De vigtigste fordele ved atomdrevne motorer er:

• høj specifik impuls;
• betydelige energireserver;
• kompakthed af fremdrivningssystemet;
• muligheden for at opnå meget høj fremdrift - titusinder, hundreder og tusinder af tons i et vakuum.

Den største ulempe er den høje strålingsfare ved fremdriftssystemet:

• strømninger af gennemtrængende stråling (gammastråling, neutroner) under nukleare reaktioner;
• fjernelse af højradioaktive forbindelser af uran og dets legeringer;
• udstrømning af radioaktive gasser med arbejdsvæsken.

Nukleart fremdriftssystem

I betragtning af, at det er umuligt at opnå pålidelige oplysninger om atomkraftværker fra publikationer, herunder fra videnskabelige artikler, overvejes driftsprincippet for sådanne anlæg bedst ved at bruge eksempler på åbne patentmaterialer, selvom de indeholder knowhow.

For eksempel leverede den fremragende russiske videnskabsmand Anatoly Sazonovich Koroteev, forfatteren til opfindelsen under patentet, en teknisk løsning til sammensætningen af ​​udstyr til en moderne YARD. Nedenfor præsenterer jeg en del af det nævnte patentdokument ordret og uden kommentarer.

Essensen af ​​den foreslåede tekniske løsning er illustreret af diagrammet præsenteret på tegningen. Et nukleart fremdriftssystem, der fungerer i fremdriftsenergitilstand, indeholder et elektrisk fremdriftssystem (EPS) (eksempeldiagrammet viser to elektriske raketmotorer 1 og 2 med tilsvarende fødesystemer 3 og 4), en reaktorinstallation 5, en turbine 6, en kompressor 7, en generator 8, varmeveksler-recuperator 9, Ranck-Hilsch hvirvelrør 10, køleskab-radiator 11. I dette tilfælde er turbine 6, kompressor 7 og generator 8 kombineret i en enkelt enhed - en turbogenerator-kompressor. Den nukleare fremdrivningsenhed er udstyret med arbejdsfluidrørledninger 12 og elektriske ledninger 13, der forbinder generatoren 8 og den elektriske fremdrivningsenhed. Varmeveksler-genvinderen 9 har de såkaldte højtemperatur 14 og lav temperatur 15 arbejdsfluid input, såvel som høj temperatur 16 og lav temperatur 17 arbejdsfluid output.

Udgangen af ​​reaktorenheden 5 er forbundet med indgangen på turbinen 6, udgangen af ​​turbinen 6 er forbundet med højtemperaturindgangen 14 på varmeveksleren-genvinderen 9. Lavtemperaturudgangen 15 på varmeveksleren-genvinderen 9 er forbundet til indgangen til Ranck-Hilsch-hvirvelrøret 10. Ranck-Hilsch-hvirvelrøret 10 har to udgange, hvoraf den ene (via den "varme" arbejdsvæske) er forbundet til radiatorkøleskabet 11, og den anden ( via den "kolde" arbejdsvæske) er forbundet til indgangen på kompressoren 7. Udgangen fra radiatorkøleskabet 11 er også forbundet med indgangen til kompressoren 7. Kompressorens udgang 7 er forbundet med lavtemperaturindgangen 15 til varmeveksler-genvinder 9. Højtemperaturudgangen 16 af varmeveksler-genvinder 9 er forbundet med indgangen til reaktorinstallationen 5. Således er hovedelementerne i atomkraftværket forbundet med et enkelt kredsløb af arbejdsfluidet .

Atomkraftværket fungerer som følger. Arbejdsfluidet, der opvarmes i reaktorinstallationen 5, sendes til turbinen 6, som sikrer driften af ​​kompressoren 7 og generatoren 8 af turbogenerator-kompressoren. Generator 8 genererer elektrisk energi, som sendes gennem elektriske ledninger 13 til elektriske raketmotorer 1 og 2 og deres forsyningssystemer 3 og 4, hvilket sikrer deres drift. Efter at have forladt turbinen 6 sendes arbejdsfluidet gennem højtemperaturindløbet 14 til varmeveksler-recuperatoren 9, hvor arbejdsfluidet afkøles delvist.

Derefter ledes arbejdsfluidet fra lavtemperaturudløbet 17 af varmeveksler-recuperatoren 9 ind i Ranque-Hilsch-hvirvelrøret 10, i hvilket arbejdsfluidstrømmen er opdelt i "varme" og "kolde" komponenter. Den "varme" del af arbejdsfluidet går derefter til køleskabsudsenderen 11, hvor denne del af arbejdsfluidet effektivt afkøles. Den "kolde" del af arbejdsfluidet går til kompressorens 7 indløb, og efter afkøling følger den del af arbejdsfluidet, der forlader det udstrålende køleskab 11 også dertil.

Kompressoren 7 tilfører det afkølede arbejdsfluidum til varmeveksler-recuperatoren 9 gennem lavtemperaturindløbet 15. Dette afkølede arbejdsfluid i varmeveksler-recuperatoren 9 tilvejebringer delvis afkøling af modstrømmen af ​​arbejdsfluidet, der kommer ind i varmeveksler-recuperatoren. 9 fra turbinen 6 gennem højtemperaturindløbet 14. Dernæst den delvist opvarmede arbejdsfluid (på grund af varmeudveksling med modstrømmen af ​​arbejdsfluidet fra turbinen 6) fra varmeveksler-recuperatoren 9 gennem højtemperaturen udløbet 16 kommer igen ind i reaktorinstallationen 5, gentages cyklussen igen.

En enkelt arbejdsfluid placeret i et lukket sløjfe sikrer således kontinuerlig drift af atomkraftværket, og anvendelsen af ​​et Ranque-Hilsch hvirvelrør som en del af atomkraftværket i overensstemmelse med den påståede teknisk løsning giver en forbedring af vægt- og størrelsesegenskaberne for det nukleare fremdrivningssystem, øger pålideligheden af ​​dets drift, forenkler dets design og gør det muligt at øge effektiviteten af ​​det nukleare fremdrivningssystem som helhed.

Links:

En sikker metode til at bruge atomenergi i rummet blev opfundet i USSR, og der arbejdes nu på at skabe en nuklear installation baseret på den, sagde han direktør Statens videnskabelige center i Den Russiske Føderation "Research Center opkaldt efter Keldysh", akademiker Anatoly Koroteev.

"Nu arbejder instituttet aktivt i denne retning i et stort samarbejde mellem Roscosmos og Rosatom virksomheder. Og jeg håber, at vi med tiden vil få en positiv effekt her,” sagde A. Koroteev ved de årlige “Royal Readings” på Bauman Moscow State Technical University tirsdag.

Ifølge ham har Keldysh Centret opfundet en ordning for sikker brug af atomenergi i ydre rum, som giver dig mulighed for at undvære emissioner og fungerer i et lukket kredsløb, hvilket gør installationen sikker, selvom den svigter og falder til jorden.

"Denne ordning reducerer i høj grad risikoen ved at bruge atomenergi, især i betragtning af, at et af de grundlæggende punkter er driften af ​​dette system i kredsløb over 800-1000 km. Så, i tilfælde af fejl, er den "blinkende" tid sådan, at den gør det sikkert for disse elementer at vende tilbage til Jorden efter en lang periode," præciserede videnskabsmanden.

A. Koroteev sagde, at tidligere havde USSR allerede brugt rumfartøjer drevet af atomenergi, men de var potentielt farlige for Jorden og måtte efterfølgende opgives. "USSR brugte atomenergi i rummet. Der var 34 rumfartøjer med atomenergi i rummet, hvoraf 32 var sovjetiske og to amerikanske,” huskede akademikeren.

Ifølge ham vil den nukleare installation, der udvikles i Rusland, blive gjort lettere ved at bruge et rammeløst kølesystem, hvor atomreaktorkølevæsken vil cirkulere direkte i det ydre rum uden et rørledningssystem.

Men tilbage i begyndelsen af ​​1960'erne overvejede designere atomkraft raketmotorer som det eneste rigtige alternativ til at rejse til andre planeter i solsystemet. Lad os finde ud af historien om dette problem.

Konkurrencen mellem USSR og USA, også i rummet, foregik på det tidspunkt fuld sving, ingeniører og videnskabsmænd deltog i kapløbet om at skabe en nuklear fremdriftsmotor, og militæret støttede også i første omgang atomraketmotorprojektet. Til at begynde med virkede opgaven meget enkel - du skal bare lave en reaktor designet til at blive kølet med brint i stedet for vand, sætte en dyse på den, og - frem til Mars! Amerikanerne skulle til Mars ti år efter Månen og kunne ikke engang forestille sig, at astronauter nogensinde ville nå den uden atommotorer.

Amerikanerne byggede meget hurtigt den første prototypereaktor og testede den allerede i juli 1959 (de blev kaldt KIWI-A). Disse test viste blot, at reaktoren kunne bruges til at opvarme brint. Reaktordesignet - med ubeskyttet uranoxidbrændsel - var ikke egnet til høje temperaturer, og brinten blev kun opvarmet til halvandet tusinde grader.

Efterhånden som der blev høstet erfaringer, blev designet af reaktorer til nukleare raketmotorer - NRE - mere komplekst. Uranoxidet blev erstattet med et mere varmebestandigt carbid, derudover var det belagt med niobiumcarbid, men da man forsøgte at nå designtemperaturen, begyndte reaktoren at kollapse. Desuden skete der selv i fravær af makroskopisk ødelæggelse diffusion af uranbrændsel til kølebrint, og massetab nåede 20% inden for fem timer efter reaktordrift. Et materiale, der er i stand til at fungere ved 2700-3000 0 C og modstå ødelæggelse af varmt brint, er aldrig blevet fundet.

Derfor besluttede amerikanerne at ofre effektivitet og inkluderede specifik impuls i flyvemotordesignet (tryk i kilogram kraft opnået med frigivelse af et kilogram arbejdsvæskemasse hvert sekund; måleenheden er et sekund). 860 sekunder. Dette var det dobbelte af det tilsvarende tal for ilt-brint motorer på den tid. Men da amerikanerne begyndte at få succes, var interessen for bemandede flyvninger allerede faldet, Apollo-programmet blev indskrænket, og i 1973 blev NERVA-projektet (det var navnet på motoren til en bemandet ekspedition til Mars) endelig lukket. Efter at have vundet måneløbet ønskede amerikanerne ikke at organisere et Mars-løb.

Men erfaringerne fra et dusin reaktorer bygget og adskillige dusin test udført var, at amerikanske ingeniører blev for revet med af fuldskala atomprøvesprængninger, i stedet for at udarbejde nøgleelementer uden at involvere nuklear teknologi, hvor dette kan undgås. Og hvor det ikke er muligt, brug mindre standere. Amerikanerne kørte næsten alle reaktorer ved fuld effekt, men var ikke i stand til at nå designtemperaturen for brint - reaktoren begyndte at kollapse tidligere. I alt, fra 1955 til 1972, blev der brugt 1,4 milliarder dollars på det nukleare raketmotorprogram - cirka 5% af omkostningerne måneprogram.

Også i USA blev Orion-projektet opfundet, som kombinerede begge versioner af det nukleare fremdriftssystem (jet og puls). Dette foregik på følgende måde: Små atomladninger med en kapacitet på omkring 100 tons TNT blev slynget ud af skibets hale. Der blev affyret metalskiver efter dem. På afstand fra skibet blev ladningen detoneret, skiven fordampet, og stoffet spredt ud i forskellige sider. En del af den faldt ned i den forstærkede haledel af skibet og flyttede den fremad. En lille forøgelse af trykkraften skulle have været tilvejebragt ved at fordampningen af ​​pladen tog slagene. Enhedsprisen for en sådan flyvning skulle dengang kun have været 150 dollars per kilo nyttelast.

Det nåede endda til testpunktet: Erfaring viste, at bevægelse ved hjælp af successive impulser er mulig, ligesom skabelsen af ​​en hækplade med tilstrækkelig styrke. Men Orion-projektet blev lukket i 1965 som lovende. Dette er dog indtil videre det eneste eksisterende koncept, der kan tillade ekspeditioner i det mindste på tværs af solsystemet.

I første halvdel af 1960'erne så sovjetiske ingeniører ekspeditionen til Mars som en logisk fortsættelse af det på det tidspunkt udviklede program for bemandet flyvning til Månen. I kølvandet på spændingen forårsaget af USSR's prioritering i rummet, blev selv sådanne ekstremt komplekse problemer vurderet med øget optimisme.

Et af de vigtigste problemer var (og er stadig den dag i dag) problemet med strømforsyningen. Det var klart, at raketmotorer med flydende drivstof, selv lovende ilt-brintmotorer, i princippet kunne levere en bemandet flyvning til Mars, da kun med enorme opsendelsesmasser af det interplanetariske kompleks, med et stort antal dokninger af individuelle blokke i samlingen lav-Jords kredsløb.

Leder efter optimale løsninger Forskere og ingeniører vendte sig mod atomenergi og kiggede gradvist nærmere på dette problem.

I USSR begyndte forskningen i problemerne med at bruge atomenergi i raket- og rumteknologi i anden halvdel af 50'erne, selv før opsendelsen af ​​de første satellitter. Små grupper af entusiaster opstod i flere forskningsinstitutter med det mål at skabe raket- og rumatommotorer og kraftværker.

Designerne af OKB-11 S.P. Korolev overvejede sammen med specialister fra NII-12 under ledelse af V.Ya Likhushin flere muligheder for rum- og kampraketter udstyret med nukleare raketmotorer (NRE). Vand og flydende gasser - brint, ammoniak og metan - blev vurderet som arbejdsvæske.

Udsigten var lovende; gradvist fandt arbejdet forståelse og økonomisk støtte i USSR-regeringen.

Allerede den allerførste analyse viste, at blandt de mange mulige ordninger for rumatomkraftfremdriftssystemer (NPS) har tre de største udsigter:

• med en fastfase atomreaktor;
• med en gasfase-atomreaktor;
• elektroniske raketfremdrivningssystemer.

Ordningerne var fundamentalt forskellige; For hver af dem blev der skitseret flere muligheder for udvikling af teoretisk og eksperimentelt arbejde.

Det tætteste på implementering så ud til at være en fast-fase nuklear fremdriftsmotor. Drivkraften til udviklingen af ​​arbejdet i denne retning blev givet af lignende udviklinger udført i USA siden 1955 under ROVER-programmet, såvel som udsigterne (som det så ud dengang) til at skabe et indenlandsk interkontinentalt bemandet bombefly med en nuklear fremdrift system.

En fastfase nuklear fremdrivningsmotor fungerer som en direkte-flow-motor. Flydende brint kommer ind i dysedelen, afkøler reaktorbeholderen, brændstofsamlinger (FA), moderator, og vender derefter rundt og kommer ind i FA, hvor det varmes op til 3000 K og kastes ind i dysen, accelererer til høje hastigheder.

Atommotorens driftsprincipper var ikke i tvivl. Imidlertid afhang dens design (og karakteristika) i høj grad af motorens "hjerte" - atomreaktoren og blev først og fremmest bestemt af dens "fyldning" - kernen.

Udviklerne af de første amerikanske (og sovjetiske) atommotorer stod for en homogen reaktor med en grafitkerne. Arbejdet i søgegruppen om nye typer højtemperaturbrændstoffer, der blev oprettet i 1958 i laboratorium nr. 21 (ledet af G.A. Meerson) i NII-93 (direktør af A.A. Bochvar), forløb noget separat. Påvirket af det igangværende arbejde på en flyreaktor (en honeycomb af berylliumoxid) på det tidspunkt, forsøgte gruppen (igen undersøgende) at skaffe materialer baseret på silicium og zirconiumcarbid, der var modstandsdygtige over for oxidation.

Ifølge erindringerne fra R.B. Kotelnikov, ansat i NII-9, havde i foråret 1958 et møde med en repræsentant for NII-1, V.N. Bogin. Han sagde, at som hovedmaterialet for brændselselementerne (brændstofstænger) i reaktoren i deres institut (i øvrigt på det tidspunkt hovedet i raketindustrien; leder af instituttet V.Ya. Likhushin, videnskabelig direktør M.V. Keldysh, leder af laboratoriet V.M .Ievlev) anvender grafit. Især har de allerede lært, hvordan man påfører belægninger på prøver for at beskytte dem mod brint. NII-9 foreslog at overveje muligheden for at bruge UC-ZrC-carbider som grundlag for brændselselementer.

Senere kort tid En anden kunde til brændstofstænger dukkede op - Design Bureau of M.M Bondaryuk, som ideologisk konkurrerede med NII-1. Hvis sidstnævnte stod for et flerkanals all-block design, så satte Design Bureau of M.M Bondaryuk kursen mod en sammenklappelig pladeversion, der fokuserede på let bearbejdning af grafit og ikke var flov over delenes kompleksitet - millimeter tyk. plader med samme ribben. Carbider er meget sværere at bearbejde; på det tidspunkt var det umuligt at lave dele som flerkanalblokke og plader af dem. Behovet for at skabe et andet design svarende til karbidernes specifikationer blev klart.

I slutningen af ​​1959 - begyndelsen af ​​1960 blev den fundet afgørende tilstand til brændstofstænger YARD er en stangtype af kerne, der tilfredsstiller kunder - Likhushin Research Institute og Bondaryuk Design Bureau. Designet af en heterogen reaktor ved hjælp af termiske neutroner blev begrundet som den vigtigste for dem; dens vigtigste fordele (sammenlignet med den alternative homogene grafitreaktor) er:

• det er muligt at bruge en lavtemperatur-brintholdig moderator, som gør det muligt at skabe nukleare fremdrivningsmotorer med høj masse-perfektion;
• det er muligt at udvikle en lille prototype af en nuklear fremdrivningsmotor med en fremdrift på omkring 30...50 kN med en høj grad af kontinuitet for motorer og nukleare fremdrivningssystemer af den næste generation;
• det er muligt i vid udstrækning at bruge ildfaste karbider i brændstofstave og andre dele af reaktorstrukturen, hvilket gør det muligt at maksimere opvarmningstemperaturen af ​​arbejdsfluidet og give en øget specifik impuls;
• det er muligt autonomt at teste, element for element, de vigtigste komponenter og systemer i det nukleare fremdrivningssystem (NPP), såsom brændstofsamlinger, moderator, reflektor, turbopumpeenhed (TPU), styresystem, dyse osv.; dette gør det muligt at udføre test parallelt, hvilket reducerer mængden af ​​dyre kompleks test af kraftværket som helhed.

Omkring 1962-1963 Arbejdet med det nukleare fremdrivningsproblem blev ledet af NII-1, som har en stærk eksperimentel base og fremragende personale. De manglede kun uranteknologi, såvel som atomforskere. Med involvering af NII-9, og derefter IPPE, blev der dannet et samarbejde, som tog som sin ideologi skabelsen af ​​et minimumstryk (ca. 3,6 tf), men "rigtig" sommermotor med en "direct-flow" reaktor IR- 100 (test eller forskning, 100 MW, chefdesigner - Yu.A. Treskin). Understøttet af regeringsbestemmelser byggede NII-1 lysbuestativer, der uvægerligt overraskede fantasien - snesevis af 6-8 m høje cylindre, enorme vandrette kamre med en effekt på over 80 kW, pansret glas i kasser. Mødedeltagerne blev inspireret af farverige plakater med flyveplaner til Månen, Mars mv. Det blev antaget, at i processen med at skabe og teste den nukleare fremdrivningsmotor, ville design, teknologiske og fysiske problemer blive løst.

Ifølge R. Kotelnikov blev sagen desværre kompliceret af raketforskernes ikke særlig klare holdning. Ministeriet for Generel Teknik (MOM) havde store vanskeligheder med at finansiere testprogrammet og konstruktionen af ​​testbænkens base. Det så ud til, at IOM ikke havde ønsket eller kapaciteten til at fremme NRD-programmet.

I slutningen af ​​1960'erne var støtten til NII-1's konkurrenter - IAE, PNITI og NII-8 - meget mere seriøs. Ministeriet for Medium Engineering ("nuklear videnskabsmænd") støttede aktivt deres udvikling; IVG "loop"-reaktoren (med en kerne og stang-type central kanalsamlinger udviklet af NII-9) kom til sidst i forgrunden i begyndelsen af ​​70'erne; test af brændstofsamlinger begyndte der.

Nu, 30 år senere, ser det ud til, at IAE-linjen var mere korrekt: først - en pålidelig "jordisk" sløjfe - afprøvning af brændstofstænger og -samlinger og derefter oprettelsen af ​​en atomfremdrivningsmotor til fly med den nødvendige kraft. Men så så det ud til, at det var muligt meget hurtigt at lave en rigtig motor, omend en lille... Men da livet har vist, at der ikke var noget objektivt (eller endda subjektivt) behov for en sådan motor (vi kan også tilføje bl.a. dette, at alvoren negative aspekter på området for eksempel internationale aftaler vedr nukleare anordninger i rummet, først var stærkt undervurderet), så viste det grundlæggende program, hvis mål ikke var snævre og specifikke, at være tilsvarende mere korrekt og produktivt.

Den 1. juli 1965 blev det foreløbige design af IR-20-100-reaktoren gennemgået. Kulminationen var frigivelsen af ​​det tekniske design af IR-100-brændstofsamlingerne (1967), bestående af 100 stænger (UC-ZrC-NbC og UC-ZrC-C til indløbssektionerne og UC-ZrC-NbC til udløbet) . NII-9 var klar til at producere et stort parti kerneelementer til den fremtidige IR-100 kerne. Projektet var meget progressivt: efter ca. 10 år, praktisk talt uden væsentlige ændringer, blev det brugt i området for ​11B91-apparatet, og selv nu er alle hovedløsningerne bevaret i samlinger af lignende reaktorer til andre formål, med en helt anden grad af beregning og eksperimentel begrundelse.

"Raket"-delen af ​​den første indenlandske nukleare RD-0410 blev udviklet ved Voronezh Design Bureau of Chemical Automation (KBHA), "reaktor"-delen (neutronreaktor og strålingssikkerhedsspørgsmål) - af Institut for Fysik og Energi (Obninsk) ) og Kurchatov Institute of Atomic Energy.

KBHA er kendt for sit arbejde inden for flydende drivstof raketmotorer til ballistiske missiler KA og RN. Omkring 60 prøver blev udviklet her, hvoraf 30 blev bragt til masseproduktion. I 1986 havde KBHA skabt landets mest kraftfulde enkeltkammer oxygen-brintmotor RD-0120 med en fremdrift på 200 tf, som blev brugt som fremdriftsmotor i anden fase af Energia-Buran komplekset. Den nukleare RD-0410 blev skabt i fællesskab med mange forsvarsvirksomheder, designbureauer og forskningsinstitutter.

Ifølge det accepterede koncept blev flydende brint og hexan (et hæmmende additiv, der reducerer hydrogeneringen af ​​carbider og øger levetiden af ​​brændselselementer) leveret ved hjælp af en TNA til en heterogen termisk neutronreaktor med brændstofsamlinger omgivet af en zirconiumhydridmoderator. Deres skaller blev afkølet med brint. Reflektoren havde drev til at rotere absorptionselementerne (borkarbidcylindre). Pumpen omfattede en tre-trins centrifugalpumpe og en et-trins aksial turbine.

På fem år, fra 1966 til 1971, blev grundlaget for reaktor-motorteknologi skabt, og få år senere blev en stærk forsøgsbase kaldet "ekspedition nr. 10" sat i drift, efterfølgende forsøgsekspeditionen af ​​NPO "Luch" kl. Semipalatinsk atomprøveanlæg.
Særlige vanskeligheder blev stødt på under testen. Det var umuligt at bruge konventionelle stativer til at affyre en fuldskala nuklear raketmotor på grund af stråling. Det blev besluttet at teste reaktoren på det nukleare teststed i Semipalatinsk og "raketdelen" ved NIIkhimmash (Zagorsk, nu Sergiev Posad).

For at studere intrakammerprocesser blev mere end 250 test udført på 30 "kolde motorer" (uden reaktor). Som model varmeelement forbrændingskammeret i raketmotoren 11D56 med ilt-brint flydende drivmiddel udviklet af KBkhimmash (chefdesigner - A.M. Isaev) blev brugt. Maksimal tid driftstiden var 13 tusind sekunder med en deklareret ressource på 3600 sekunder.

For at teste reaktoren på Semipalatinsk-teststedet blev der bygget to specielle aksler med underjordiske servicelokaler. En af skakterne var forbundet med et underjordisk reservoir til komprimeret brintgas. Brugen af ​​flydende brint blev opgivet af økonomiske årsager.

I 1976 blev den første kraftopstart af IVG-1-reaktoren udført. Samtidig oprettede OE et stativ til test af "fremdrivnings"-versionen af ​​IR-100-reaktoren, og et par år senere blev den testet ved forskellige kræfter (en af ​​IR-100'erne blev efterfølgende omdannet til en lav-effekt materialevidenskabelige forskningsreaktor, som stadig er i drift).

Før den eksperimentelle opsendelse blev reaktoren sænket ned i skakten ved hjælp af en overflademonteret portalkran. Efter start af reaktoren kom brint ind i "kedlen" nedefra, opvarmet til 3000 K og brast ud af akslen i en brændende strøm. På trods af den ubetydelige radioaktivitet af de udstrømmende gasser var det ikke tilladt at være udenfor inden for en radius af halvanden kilometer fra teststedet i løbet af dagen. Det var umuligt at nærme sig selve minen i en måned. En halvanden kilometer underjordisk tunnel førte fra den sikre zone først til den ene bunker og derfra til en anden, beliggende nær minerne. Specialisterne bevægede sig langs disse unikke "korridorer".

Ievlev Vitaly Mikhailovich

Resultaterne af eksperimenter udført med reaktoren i 1978-1981 bekræftede rigtigheden af ​​designløsningerne. I princippet blev VÆRFTET oprettet. Tilbage var blot at forbinde de to dele og udføre omfattende tests.

Omkring 1985 kunne RD-0410 (ifølge et andet betegnelsessystem 11B91) have foretaget sin første rumflyvning. Men for dette var det nødvendigt at udvikle accelererende blok baseret på det. Desværre blev dette arbejde ikke bestilt til noget rumdesignbureau, og det er der mange grunde til. Den vigtigste er den såkaldte Perestrojka. Overilte skridt førte til, at hele rumindustrien øjeblikkeligt befandt sig "i vanære", og i 1988 blev arbejdet med nuklear fremdrift i USSR (dengang USSR stadig eksisterede) stoppet. Dette skete ikke på grund af tekniske problemer, men af ​​midlertidige ideologiske årsager. Og i 1990 døde han ideologisk inspirator nukleare fremdriftsprogrammer i USSR Vitaly Mikhailovich Ievlev...

Hvilke store succeser har udviklerne opnået med at skabe "A"-kernekraftfremdriftssystemet?

Mere end et halvt dusin fuldskalatest blev udført ved IVG-1-reaktoren, og følgende resultater blev opnået: maksimal brinttemperatur - 3100 K, specifik impuls - 925 sek., specifik varmeafgivelse op til 10 MW/l , delt ressource mere end 4000 sek. med 10 på hinanden følgende reaktorstarter. Disse resultater overstiger markant amerikanske resultater i grafitzoner.

Det skal bemærkes, at udbyttet af radioaktive fissionsfragmenter under hele testperioden for den nukleare fremdrivningsmotor, på trods af den åbne udstødning, ikke oversteg acceptable standarder hverken på teststedet eller uden for det og var ikke registreret på nabostaternes territorium.

Det vigtigste resultat af arbejdet var skabelsen af ​​indenlandsk teknologi til sådanne reaktorer, produktionen af ​​nye ildfaste materialer og det faktum at skabe en reaktormotor gav anledning til en række nye projekter og ideer.

Selvom den videre udvikling af sådanne atomdrevne motorer blev suspenderet, er de opnåede resultater unikke ikke kun i vores land, men også i verden. Dette er gentagne gange blevet bekræftet i de senere år på internationale symposier om rumenergi samt på møder mellem indenlandske og amerikanske specialister (ved sidstnævnte blev det erkendt, at IVG-reaktorstanden er det eneste operationelle testapparat i verden i dag, som kan spiller en vigtig rolle i eksperimentel udvikling af FA og atomkraftværker).

kilder
http://newsreaders.ru
http://marsiada.ru
http://vpk-news.ru/news/14241

Den originale artikel er på hjemmesiden InfoGlaz.rf Link til artiklen, hvorfra denne kopi er lavet -

Atomraketmotor er en raketmotor, hvis driftsprincip er baseret på en atomreaktion eller Radioaktivt henfald, frigiver dette energi, der opvarmer arbejdsvæsken, som kan være reaktionsprodukter eller et andet stof, såsom brint.

Lad os se på mulighederne og principperne fra handling...

Der er flere typer raketmotorer, der bruger operationsprincippet beskrevet ovenfor: nuklear, radioisotop, termonuklear. Ved hjælp af nukleare raketmotorer er det muligt at opnå specifikke impulsværdier væsentligt højere end dem, der kan opnås med kemiske raketmotorer. Høj værdi specifik impuls forklares høj hastighed udstrømningen af ​​arbejdsvæsken er omkring 8-50 km/s. En atommotors trykkraft er sammenlignelig med kemiske motorers, hvilket vil gøre det muligt i fremtiden at udskifte alle kemiske motorer med nukleare.

Den største hindring for fuldstændig udskiftning er radioaktiv forurening miljø, som er forårsaget af nukleare raketmotorer.

De er opdelt i to typer - fast og gasfase. I den første type motorer placeres fissilt materiale i stangsamlinger med en udviklet overflade. Dette gør det muligt effektivt at opvarme en gasformig arbejdsfluid, normalt fungerer brint som en arbejdsfluid. Udstødningshastigheden er begrænset af arbejdsvæskens maksimale temperatur, som igen direkte afhænger af den maksimalt tilladte temperatur af strukturelementerne, og den overstiger ikke 3000 K. I gasfase nukleare raketmotorer er det fissile stof er i gasform. Dets fastholdelse i arbejdsområdet udføres gennem påvirkning af et elektromagnetisk felt. For denne type nukleare raketmotorer er de strukturelle elementer ikke en begrænsende faktor, så arbejdsvæskens udstødningshastighed kan overstige 30 km/s. De kan bruges som førstetrinsmotorer på trods af lækage af fissilt materiale.

I 70'erne XX århundrede I USA og Sovjetunionen blev nukleare raketmotorer med fissilt stof i den faste fase aktivt testet. I USA blev der udviklet et program til at skabe en eksperimentel nuklear raketmotor som en del af NERVA-programmet.

Amerikanerne udviklede en grafitreaktor afkølet med flydende brint, som blev opvarmet, fordampet og slynget ud gennem en raketdyse. Valget af grafit skyldtes dens temperaturbestandighed. Ifølge dette projekt skulle den specifikke impuls fra den resulterende motor have været dobbelt så høj som den tilsvarende tal, der er karakteristisk for kemiske motorer, med et tryk på 1100 kN. Nerva-reaktoren skulle fungere som en del af tredje fase af Saturn V løfteraktoren, men på grund af lukningen af ​​måneprogrammet og manglen på andre opgaver for raketmotorer af denne klasse, blev reaktoren aldrig testet i praksis.

En gasfase nuklear raketmotor er i øjeblikket i den teoretiske udviklingsfase. En gasfase-atommotor involverer at bruge plutonium, hvis langsomt bevægende gasstrøm er omgivet af en hurtigere strøm af kølende brint. På orbital rumstationer MIR og ISS gennemførte eksperimenter, der kunne sætte gang i videre udvikling gasfasemotorer.

I dag kan vi sige, at Rusland har lidt "frosset" sin forskning inden for nukleare fremdrivningssystemer. Russiske videnskabsmænds arbejde er mere fokuseret på udvikling og forbedring af grundlæggende komponenter og samlinger af atomkraftværker samt deres forening. Den prioriterede retning for yderligere forskning på dette område er skabelsen af ​​atomkraftfremdrivningssystemer, der kan fungere på to måder. Den første er den nukleare raketmotortilstand, og den anden er installationstilstanden til at generere elektricitet til at drive det udstyr, der er installeret om bord på rumfartøjet.

En raketmotor, hvori arbejdsvæsken enten er et stof (for eksempel brint) opvarmet af den energi, der frigives under en kernereaktion eller radioaktivt henfald, eller direkte produkter af disse reaktioner. Skelne... ... Stor encyklopædisk ordbog

En raketmotor, hvori arbejdsvæsken enten er et stof (for eksempel brint) opvarmet af den energi, der frigives under en kernereaktion eller radioaktivt henfald, eller direkte produkter af disse reaktioner. Er i… … encyklopædisk ordbog

nuklear raketmotor- branduolinis raketinis variklis statusas T sritis Gynyba apibrėžtis Raketinis variklis, kuriame reaktyvinė trauka sudaroma vykstant branduolinei arba termobranduolinei reakcijai. Branduoliniams raketiniams varikliams sudaroma kur kas didesnė… … Artilerijos terminų žodynas

- (Nuclear Jet) en raketmotor, hvori fremstød skabes på grund af den energi, der frigives under radioaktivt henfald eller en atomreaktion. Ifølge den type kernereaktion, der forekommer i atommotoren, skelnes der mellem en radioisotop raketmotor... ...

- (YRD) raketmotor, hvor energikilden er atombrændsel. I en atomdrevet motor med en atomreaktor. Torusvarmen, der frigives som følge af en nuklear kædereaktion, overføres til arbejdsvæsken (for eksempel brint). Atomreaktorkerne... ...

Denne artikel skal være Wikified. Formatér venligst i henhold til artiklens formateringsregler. Nuklear raketmotor ved hjælp af en homogen opløsning af nukleare brændselssalte (engelsk... Wikipedia

Nuklear raketmotor (NRE) er en type raketmotor, der bruger energien fra fission eller fusion af kerner til at skabe jet-fremstød. De er faktisk reaktive (opvarmer arbejdsvæsken i en atomreaktor og frigiver gas gennem... ... Wikipedia

En jetmotor, hvis energikilde og arbejdsvæske er placeret i selve køretøjet. Raketmotoren er den eneste, der praktisk talt er mestret til at opsende en nyttelast i kredsløb om en kunstig jordsatellit og til brug i ... ... Wikipedia

- (RD) En jetmotor, der til sin drift kun bruger stoffer og energikilder, der er tilgængelige i reserve på et køretøj i bevægelse (fly, jord, undervands). I modsætning til luftjetmotorer (se... ... Store sovjetiske encyklopædi

Isotopisk raketmotor, en nuklear raketmotor, der bruger henfaldsenergien fra radioaktive kemiske isotoper. elementer. Denne energi tjener til at opvarme arbejdsvæsken, eller arbejdsvæsken er selve nedbrydningsprodukterne, der danner... ... Big Encyclopedic Polytechnic Dictionary

© Oksana Viktorova/Collage/Ridus

Udtalelsen fra Vladimir Putin under sin tale til Forbundsforsamlingen om tilstedeværelsen i Rusland af et krydsermissil drevet af en atommotor forårsagede en storm af begejstring i samfundet og medierne. På samme tid, indtil for nylig, var ganske lidt kendt af både den brede offentlighed og specialister om, hvad en sådan motor er og mulighederne for dens anvendelse.

"Reedus" forsøgte at finde ud af hvad teknisk apparat præsidenten kunne tale, og hvad der gjorde ham unik.

I betragtning af, at præsentationen i Manegen ikke var lavet for et publikum af tekniske specialister, men for den "almene" offentlighed, kunne forfatterne have tilladt en vis substitution af begreber, udelukker vicedirektøren for instituttet ikke kernefysik og teknologier fra National Research Nuclear University MEPhI Georgiy Tikhomirov.

»Det, som præsidenten sagde og viste, er, hvad eksperter kalder kompakt kraftværker, eksperimenter, som blev udført i første omgang i luftfarten, og derefter under udforskningen af ​​det dybe rum. Disse var forsøg på at løse det uløselige problem med en tilstrækkelig forsyning af brændstof, når man flyver over ubegrænsede afstande. I denne forstand er præsentationen fuldstændig korrekt: tilstedeværelsen af ​​en sådan motor sikrer en vilkårlig strømforsyning til systemerne i en raket eller enhver anden enhed i lang tid" fortalte han Reedus.

Arbejdet med en sådan motor i USSR begyndte for præcis 60 år siden under ledelse af akademikere M. Keldysh, I. Kurchatov og S. Korolev. I samme år blev lignende arbejde udført i USA, men blev indstillet i 1965. I USSR fortsatte arbejdet i omkring endnu et årti, før det også blev anset for irrelevant. Måske var det derfor, Washington ikke reagerede for meget og sagde, at de ikke var overrasket over præsentationen af ​​det russiske missil.

I Rusland er ideen om en atommotor aldrig død - især siden 2009 har den praktiske udvikling af et sådant anlæg været i gang. At dømme efter timingen passer de tests, som præsidenten har annonceret, perfekt ind i dette fælles projekt af Roscosmos og Rosatom - da udviklerne planlagde at udføre felttest af motoren i 2018. Måske har de af politiske årsager presset sig lidt på og flyttet tidsfristerne "til venstre".

”Teknologisk er den designet på en sådan måde, at atomkraftenheden opvarmer gaskølevæsken. Og denne opvarmede gas roterer enten turbinen eller skaber direkte jettryk. En vis snedighed i præsentationen af ​​raketten, som vi hørte, er, at dens flyverækkevidde ikke er uendelig: den er begrænset af volumenet af arbejdsvæsken - flydende gas, som fysisk kan pumpes ind i rakettankene,” siger specialisten.

Samtidig har en rumraket og et krydsermissil fundamentalt forskellige flyvekontrolordninger, da de har forskellige opgaver. Den første flyver i luftløst rum, den behøver ikke at manøvrere - det er nok til at give den en indledende impuls, og derefter bevæger den sig langs den beregnede ballistiske bane.

Et krydsermissil skal derimod løbende ændre sin bane, hvortil det skal have tilstrækkelig brændstofforsyning til at skabe impulser. Hvorvidt dette brændsel vil blive antændt af et atomkraftværk eller et traditionelt, er ikke vigtigt i dette tilfælde. Det eneste, der betyder noget, er forsyningen af ​​dette brændstof, understreger Tikhomirov.

"Betydningen af ​​et atomanlæg, når man flyver ind dybe rum- dette er tilstedeværelsen ombord af en energikilde til at drive enhedens systemer i ubegrænset tid. Samtidig er det måske ikke kun atomreaktor, men også radioisotop termoelektriske generatorer. Men betydningen af ​​en sådan installation på en raket, hvis flyvning ikke vil vare mere end et par ti minutter, er endnu ikke helt klar for mig,” indrømmer fysikeren.

Manege-rapporten var kun et par uger forsinket i forhold til NASAs udtalelse den 15. februar om, at amerikanerne genoptog forskningsarbejdet på en atomraketmotor, som de opgav for et halvt århundrede siden.

Forresten, i november 2017 annoncerede China Aerospace Science and Technology Corporation (CASC), at inden 2045 rumskib på en atommotor. Derfor kan vi i dag roligt sige, at det globale atomfremdriftsløb er begyndt.