Russisk rakett med atommotor. Atommotor av et globalt kryssermissil

Noen få år
den nye oberstløytnanten oppdager Pluto.
Etter det ringer han laboratoriet,
for å finne ut den fremtidige skjebnen til kjernefysiske ramjet.

Det er et fasjonabelt tema i disse dager, men det virker for meg at kjernefysisk ramjet-luft er mye mer interessant. jetmotor, fordi han ikke trenger å bære arbeidsvæsken med seg.
Jeg antar at presidentens melding handlet om ham, men av en eller annen grunn begynte alle å skrive om YARD i dag???
La meg samle alt her på ett sted. Jeg skal fortelle deg, interessante tanker dukker opp når du leser inn i et emne. Og veldig ubehagelige spørsmål.

En ramjetmotor (ramjetmotor; det engelske uttrykket er ramjet, fra ram - ram) er en jetmotor som er den enkleste i klassen av luftpustende jetmotorer (ramjetmotorer) i design. Den tilhører typen direktereaksjons jetmotorer, der skyvekraften skapes utelukkende av jetstrømmen som strømmer fra dysen. Økningen i trykk som er nødvendig for motordrift oppnås ved å bremse den motgående luftstrømmen. Ramjet er ute av drift når lave hastigheter flyvning, spesielt ved null hastighet, er det nødvendig med en eller annen akselerator for å bringe den til driftskraft.

I andre halvdel av 1950-årene, under epoken kald krig, i USA og USSR ramjet-prosjekter med kjernereaktor.


Foto av: Leicht modifiziert aus http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Pluto1955.jpg

Energikilden til disse ramjet-motorene (i motsetning til andre ramjet-motorer) er det ikke kjemisk reaksjon forbrenning av brensel, men varmen som genereres av en atomreaktor i varmekammeret til arbeidsfluidet. Luften fra inngangsanordningen i en slik ramjet passerer gjennom reaktorkjernen, avkjøler den, varmer seg opp til driftstemperaturen (ca. 3000 K), og strømmer deretter ut av dysen med en hastighet som er sammenlignbar med eksoshastighetene for det meste avanserte kjemiske rakettmotorer. Mulige formål med et fly med en slik motor:
- interkontinentalt cruisefartøy med en atomladning;
- ett-trinns romfartsfly.

Begge land skapte kompakte, ressurssvake atomreaktorer som passet inn i dimensjonene til en stor rakett. I USA ble benketester utført under Pluto og Tory kjernefysiske ramjet-forskningsprogrammer i 1964. brannprøver kjernefysisk ramjetmotor "Tory-IIC" (full effektmodus 513 MW i fem minutter med en skyvekraft på 156 kN). Ingen flytester ble utført, og programmet ble stengt i juli 1964. En av grunnene til nedleggelsen av programmet var forbedringen av utformingen av ballistiske missiler med kjemiske rakettmotorer, som fullt ut sikret løsningen av kampoppdrag uten bruk av ordninger med relativt dyre kjernefysiske ramjetmotorer.
Det er ikke vanlig å snakke om den andre i russiske kilder nå ...

Pluto-prosjektet skulle bruke flytaktikk i lav høyde. Denne taktikken sikret hemmelighold fra radarene til USSRs luftforsvarssystem.
For å oppnå hastigheten som en ramjet-motor ville fungere med, måtte Pluto skytes opp fra bakken ved hjelp av en pakke med konvensjonelle rakettforsterkere. Oppskytingen av atomreaktoren begynte først etter at Pluto nådde marsjhøyde og var tilstrekkelig fjernet fra befolkede områder. Atommotoren, som ga et nesten ubegrenset aksjonsområde, tillot raketten å fly i sirkler over havet mens den ventet på ordren om å gå over til supersonisk hastighet mot et mål i USSR.

SLAM konseptdesign

Det ble besluttet å gjennomføre en statisk test av en fullskala reaktor, som var beregnet på en ramjet-motor.
Siden Pluto-reaktoren ble ekstremt radioaktiv etter oppskyting, ble den levert til teststedet via en spesialbygd, helautomatisert jernbanelinje. Langs denne linjen beveget reaktoren seg over en avstand på omtrent to mil, som skilte det statiske teststativet og den massive "demonterings"-bygningen. I bygget ble den «varme» reaktoren demontert for inspeksjon ved hjelp av fjernstyrt utstyr. Livermore-forskere overvåket testprosessen ved hjelp av et TV-system plassert i en tinnhangar langt fra teststanden. For sikkerhets skyld var hangaren utstyrt med et anti-strålingsly med to ukers tilførsel av mat og vann.
Bare for å levere betongen som trengs for å bygge rivebygningens vegger (som var seks til åtte fot tykke), kjøpte USAs regjering en hel gruve.
Millioner av pund med trykkluft ble lagret i 25 mil med oljeproduksjonsrør. De trykkluft var ment å brukes til å simulere forholdene som en ramjet-motor befinner seg i under flyging i marsjfart.
For å sikre høyt lufttrykk i systemet, lånte laboratoriet gigantiske kompressorer fra ubåtbasen i Groton, Connecticut.
Testen, der enheten kjørte på full effekt i fem minutter, krevde å tvinge et tonn luft gjennom ståltanker som var fylt med mer enn 14 millioner stålkuler med en diameter på 4 cm. Disse tankene ble varmet opp til 730 grader varmeelementer hvor olje ble brent.

Tori-2S er installert på en jernbaneplattform og er klar for vellykket testing. mai 1964

Den 14. mai 1961 holdt ingeniører og forskere i hangaren som eksperimentet ble kontrollert fra, pusten da verdens første kjernefysiske ramjetmotor, montert på en knallrød jernbaneplattform, annonserte fødselen med et høyt brøl. Tori-2A ble lansert i bare noen få sekunder, hvor den ikke utviklet sin nominelle kraft. Testen ble imidlertid ansett som vellykket. Det viktigste var at reaktoren ikke antente, noe noen representanter for Atomenergikomiteen var ekstremt redde for. Nesten umiddelbart etter testene begynte Merkle arbeidet med å lage en andre Tory-reaktor, som skulle ha mer kraft med mindre vekt.
Arbeidet med Tori-2B har ikke kommet lenger enn til tegnebrettet. I stedet bygget Livermores umiddelbart Tory-2C, som brøt stillheten i ørkenen tre år etter å ha testet den første reaktoren. En uke senere ble reaktoren startet på nytt og drevet med full effekt (513 megawatt) i fem minutter. Det viste seg at radioaktiviteten til eksosen var betydelig mindre enn forventet. Disse testene ble også deltatt av luftforsvarets generaler og tjenestemenn fra Atomic Energy Committee.

På dette tidspunktet begynte kundene fra Pentagon som finansierte Pluto-prosjektet å bli overvunnet av tvil. Siden missilet ble skutt opp fra amerikansk territorium og fløy over territoriet til amerikanske allierte i lav høyde for å unngå oppdagelse av sovjetiske luftvernsystemer, lurte noen militærstrateger på om missilet ville utgjøre en trussel mot de allierte. Selv før Pluto-missilet slipper bomber på fienden, vil det først bedøve, knuse og til og med bestråle allierte. (Pluto som fløy over hodet var forventet å produsere ca. 150 desibel støy på bakken. Til sammenligning var støynivået til raketten som sendte amerikanerne til Månen (Saturn V) 200 desibel ved full skyvekraft.) Selvfølgelig ville sprukket trommehinne være det minste av dine problemer hvis du befant deg med en naken reaktor som flyr over hodet og steker deg som en kylling med gamma- og nøytronstråling.

Tori-2C

Selv om rakettens skapere hevdet at Pluto også i seg selv var unnvikende, uttrykte militæranalytikere forvirring over hvordan noe så bråkete, varmt, stort og radioaktivt kunne forbli uoppdaget så lenge det tok å fullføre oppdraget. Samtidig hadde det amerikanske luftvåpenet allerede begynt å utplassere Atlas- og Titan-ballistiske missiler, som var i stand til å nå mål flere timer før en flygende reaktor, og USSRs anti-missilsystem, hvor frykten ble den viktigste drivkraften for opprettelsen av Pluto, ble aldri et hinder for ballistiske missiler, til tross for vellykkede testavskjæringer. Kritikere av prosjektet kom med sin egen dekoding av akronymet SLAM – sakte, lavt og rotete – sakte, lavt og skittent. Etter vellykkede tester Polaris-missiler Flåten, som i utgangspunktet hadde uttrykt interesse for å bruke missilene til oppskyting fra ubåter eller skip, begynte også å forlate prosjektet. Og til slutt var kostnaden for hver rakett 50 millioner dollar. Pluto ble Pluto en teknologi uten bruksområder, et våpen uten levedyktige mål.

Den siste spikeren i Plutos kiste var imidlertid bare ett spørsmål. Det er så villedende enkelt at Livermoreians kan unnskyldes for bevisst ikke å ta hensyn til det. "Hvor skal man utføre reaktorflygingstester? Hvordan overbeviser du folk om at raketten under flyturen ikke vil miste kontrollen og fly over Los Angeles eller Las Vegas i lav høyde?» spurte Livermore Laboratory-fysiker Jim Hadley, som jobbet med Pluto-prosjektet helt til slutten. Han jobber for tiden med å oppdage atomprøver som utføres i andre land for enhet Z. Etter Hadleys egen innrømmelse var det ingen garantier for at missilet ikke ville komme ut av kontroll og bli til et flygende Tsjernobyl.
Flere løsninger på dette problemet er foreslått. Den ene ville være en Pluto-oppskyting nær Wake Island, der raketten ville fly på åttefigurer over USAs del av havet. "Hot" missiler skulle senkes på 7 kilometers dyp i havet. Men selv når Atomic Energy Commission overtalte folk til å tenke på stråling som en ubegrenset energikilde, var forslaget om å dumpe mange strålingsforurensede raketter i havet nok til å stoppe arbeidet.
1. juli 1964, syv år og seks måneder etter arbeidets start, ble Pluto-prosjektet stengt av Atomenergikommisjonen og Luftforsvaret.

Ifølge Hadley, hvert par år en ny oberstløytnant luftstyrke oppdager Pluto. Etter dette ringer han laboratoriet for å finne ut den videre skjebnen til kjernefysiske ramjet. Oberstløytnantenes entusiasme forsvinner umiddelbart etter at Hadley snakker om problemer med stråling og flyprøver. Ingen ringte Hadley mer enn én gang.
Hvis noen ønsker å bringe Pluto tilbake til livet, kan han kanskje finne noen rekrutter i Livermore. Det vil imidlertid ikke være mange av dem. Ideen om hva som kan bli et vanvittig våpen er best igjen i fortiden.

Tekniske egenskaper for SLAM-raketten:
Diameter - 1500 mm.
Lengde - 20000 mm.
Vekt - 20 tonn.
Rekkevidden er ubegrenset (teoretisk).
Hastigheten ved havnivå er Mach 3.
Våpen - 16 termonukleære bomber(kraften til hver er 1 megatonn).
Motoren er en atomreaktor (effekt 600 megawatt).
Veiledningssystem - treghet + TERCOM.
Maksimal hudtemperatur er 540 grader Celsius.
Flyskrogmaterialet er høytemperatur Rene 41 rustfritt stål.
Manteltykkelse - 4 - 10 mm.

Likevel er den kjernefysiske ramjetmotoren lovende som fremdriftssystem for ett-trinns romfartsfly og høyhastighets interkontinentale tunge transport luftfart. Dette tilrettelegges av muligheten for å lage en kjernefysisk ramjet som er i stand til å operere med subsoniske og null flyhastigheter i rakettmotor ved bruk av arbeidsvæskereserver om bord. Det vil si at for eksempel et romfartøy med en kjernefysisk ramjet starter (inkludert tar av), leverer arbeidsvæske til motorene fra tankene ombord (eller utenbords) og, etter å ha nådd hastigheter fra M = 1, går over til å bruke atmosfærisk luft .

Som Russlands president V.V. Putin sa, i begynnelsen av 2018, "fant det sted en vellykket oppskyting av et kryssermissil med et atomkraftverk." Videre, ifølge ham, er rekkevidden til et slikt kryssermissil «ubegrenset».

Jeg lurer på i hvilken region testene ble utført og hvorfor de relevante overvåkingstjenestene for kjernefysiske tester slo dem. Eller er høstutgivelsen av ruthenium-106 i atmosfæren på en eller annen måte forbundet med disse testene? De. Innbyggerne i Chelyabinsk ble ikke bare drysset med ruthenium, men også stekt?
Kan du finne ut hvor denne raketten falt? Enkelt sagt, hvor ble atomreaktoren brutt opp? På hvilken treningsbane? På Novaja Zemlja?

**************************************** ********************

La oss nå lese litt om kjernefysiske rakettmotorer, selv om det er en helt annen historie

En kjernefysisk rakettmotor (NRE) er en type rakettmotor som bruker energien fra fisjon eller fusjon av kjerner for å skape jet-kraft. De kan være flytende (varmer en flytende arbeidsvæske i et varmekammer fra en atomreaktor og frigjør gass gjennom en dyse) og pulseksplosive ( atomeksplosjoner lav effekt i en like lang periode).
En tradisjonell kjernefysisk fremdriftsmotor som helhet er en struktur som består av et varmekammer med en atomreaktor som varmekilde, et arbeidsvæsketilførselssystem og en dyse. Arbeidsvæsken (vanligvis hydrogen) tilføres fra tanken til reaktorkjernen, hvor den passerer gjennom kanaler oppvarmet av den kjernefysiske nedbrytningsreaksjonen, og varmes opp til høye temperaturer og skytes deretter ut gjennom munnstykket, og skaper strålekraft. Eksistere ulike design NRE: fastfase, flytende fase og gassfase - tilsvarende den samlede tilstanden til kjernebrensel i reaktorkjernen - fast, smeltet eller høytemperaturgass (eller til og med plasma).


Øst. https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1822546

RD-0410 (GRAU Index - 11B91, også kjent som "Irgit" og "IR-100") - den første og eneste sovjetiske kjernefysiske rakettmotoren 1947-78. Den ble utviklet ved designbyrået Khimavtomatika, Voronezh.
RD-0410 brukte en heterogen termisk nøytronreaktor. Designet inkluderte 37 drivstoffelementer, dekket med termisk isolasjon som skilte dem fra moderatoren. ProsjektDet var tenkt at hydrogenstrømmen først passerte gjennom reflektoren og moderatoren, holdt deres temperatur ved romtemperatur, og deretter inn i kjernen, hvor den ble varmet opp til 3100 K. Ved stativet ble reflektoren og moderatoren avkjølt med et separat hydrogen strømme. Reaktoren gjennomgikk en betydelig serie med tester, men ble aldri testet i hele driftstiden. Komponentene utenfor reaktoren var fullstendig oppbrukt.

********************************

Og dette er en amerikansk kjernefysisk rakettmotor. Diagrammet hans var i tittelbildet


Forfatter: NASA - Great Images in NASA Description, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6462378

NERVA (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application) er et felles program av US Atomic Energy Commission og NASA for å lage en kjernefysisk rakettmotor (NRE), som varte til 1972.
NERVA demonstrerte at det kjernefysiske fremdriftssystemet var levedyktig og egnet for romutforskning, og på slutten av 1968 bekreftet SNPO at NERVAs nyeste modifikasjon, NRX/XE, oppfylte kravene til et bemannet oppdrag til Mars. Selv om NERVA-motorene ble bygget og testet i størst mulig grad og ble ansett som klare for installasjon på et romfartøy, ble det meste av det amerikanske romfartsprogrammet kansellert av Nixon-administrasjonen.

NERVA har blitt vurdert av AEC, SNPO og NASA som et svært vellykket program som har nådd eller overgått målene. hovedmålet programmet var å "etablere et teknisk grunnlag for kjernefysiske rakettfremdriftssystemer som skal brukes i design og utvikling av fremdriftssystemer for romfart." Nesten alle romprosjekter som bruker kjernefysiske fremdriftsmotorer er basert på NERVA NRX- eller Pewee-design.

Mars-oppdrag var ansvarlige for NERVAs bortgang. Kongressmedlemmer fra begge politiske partier besluttet at et bemannet oppdrag til Mars ville være en stilltiende forpliktelse for USA til å støtte det kostbare romkappløpet i flere tiår. Hvert år ble RIFT-programmet forsinket og NERVAs mål ble mer komplekse. Tross alt, selv om NERVA-motoren hadde mange vellykkede tester og sterk støtte fra kongressen, forlot den aldri jorden.

I november 2017 publiserte China Aerospace Science and Technology Corporation (CASC) et veikart for utviklingen av Kinas romprogram for perioden 2017-2045. Det sørger spesielt for å lage et gjenbrukbart skip drevet av en kjernefysisk rakettmotor.

Ofte i generelle pedagogiske publikasjoner om astronautikk skiller de ikke forskjellen mellom en kjernefysisk rakettmotor (NRE) og en kjernefysisk rakett installasjon av elektrisk motor(YAEDU). Imidlertid skjuler disse forkortelsene ikke bare forskjellen i prinsippene for å konvertere atomenergi til rakettkraft, men også en veldig dramatisk historie om utviklingen av astronautikk.

Dramaet i historien ligger i det faktum at hvis de var innom hovedsakelig økonomiske årsaker Siden forskning på kjernefysisk fremdrift og kjernefysisk fremdrift i både USSR og USA fortsatte, ville menneskelige flyreiser til Mars for lenge siden blitt vanlig.

Det hele startet med atmosfæriske fly med en ramjet-atommotor

Designere i USA og USSR vurderte å "puste" atominstallasjoner som var i stand til å trekke inn uteluft og varme den opp til kolossale temperaturer. Sannsynligvis ble dette prinsippet for skyvekraftgenerering lånt fra ramjet-motorer, bare i stedet for rakettdrivstoff Spaltningsenergien til atomkjerner av urandioksid 235 ble brukt.

I USA ble en slik motor utviklet som en del av Pluto-prosjektet. Amerikanerne klarte å lage to prototyper av den nye motoren - Tory-IIA og Tory-IIC, som til og med drev reaktorene. Installasjonskapasiteten skulle være 600 megawatt.

Motorene utviklet som en del av Pluto-prosjektet var planlagt installert på kryssermissiler, som på 1950-tallet ble skapt under betegnelsen SLAM (Supersonic Low Altitude Missile, supersonisk lavhøydemissil).

USA planla å bygge en rakett som var 26,8 meter lang, tre meter i diameter og veide 28 tonn. Rakettkroppen skulle inneholde et kjernefysisk stridshode, samt et kjernefysisk fremdriftssystem med en lengde på 1,6 meter og en diameter på 1,5 meter. Sammenlignet med andre størrelser så installasjonen veldig kompakt ut, noe som forklarer dets direktestrømsprinsipp for drift.

Utviklerne trodde at takket være atommotoren ville SLAM-missilets flyrekkevidde være minst 182 tusen kilometer.

I 1964 avsluttet det amerikanske forsvarsdepartementet prosjektet. Den offisielle årsaken var at en kryssermissil med kjernefysisk motor forurenser alt for mye. Men faktisk var årsaken de betydelige kostnadene ved å vedlikeholde slike raketter, spesielt siden raketter utviklet seg raskt basert på rakettmotorer med flytende drivstoff, hvis vedlikehold var mye billigere.

USSR forble trofast mot ideen om å lage et ramjet-design for atommotorer mye lenger enn USA, og avsluttet prosjektet først i 1985. Men resultatene viste seg å være mye mer betydningsfulle. Dermed ble den første og eneste sovjetiske kjernefysiske rakettmotoren utviklet ved designbyrået Khimavtomatika, Voronezh. Dette er RD-0410 (GRAU Index - 11B91, også kjent som "Irbit" og "IR-100").

RD-0410 brukte en heterogen termisk nøytronreaktor, moderatoren var zirkoniumhydrid, nøytronreflektorene var laget av beryllium, kjernebrenselet var et materiale basert på uran og wolframkarbider, med omtrent 80 % anrikning i 235 isotopen.

Designet inkluderte 37 drivstoffelementer, dekket med termisk isolasjon som skilte dem fra moderatoren. Prosjektet forutsetter at hydrogenstrømmen først passerte gjennom reflektoren og moderatoren, og holdt temperaturen ved romtemperatur, og deretter inn i kjernen, hvor den avkjølte drivstoffelementene, og varmet opp til 3100 K. På stativet ble reflektoren og moderatoren avkjøles av en separat hydrogenstrøm.

Reaktoren gjennomgikk en betydelig serie med tester, men ble aldri testet i hele driftstiden. Imidlertid var de utvendige reaktorkomponentene fullstendig oppbrukt.

Tekniske egenskaper for RD 0410

Skyvekraft i tomhet: 3,59 tf (35,2 kN)
Reaktor termisk effekt: 196 MW
Spesifikk skyveimpuls i vakuum: 910 kgf s/kg (8927 m/s)
Antall starter: 10
Arbeidsressurs: 1 time
Drivstoffkomponenter: arbeidsvæske - flytende hydrogen, hjelpestoff - heptan
Vekt s strålevern: 2 tonn
Motordimensjoner: høyde 3,5 m, diameter 1,6 m.

Relativt små totale dimensjoner og vekt, høy temperatur på kjernebrensel (3100 K) med et effektivt kjølesystem med hydrogenstrøm indikerer at RD0410 er en nesten ideell prototype av en kjernefysisk fremdriftsmotor for moderne kryssermissiler. Og tatt i betraktning moderne teknologier for å produsere selvstoppende kjernebrensel, er det en veldig reell oppgave å øke ressursen fra en time til flere timer.

Design av kjernefysiske rakettmotorer

En kjernefysisk rakettmotor (NRE) er en jetmotor der energien som genereres av en kjernefysisk henfall eller fusjonsreaksjon varmer opp arbeidsvæsken (oftest hydrogen eller ammoniakk).

Det er tre typer kjernefysiske fremdriftsmotorer avhengig av typen drivstoff for reaktoren:

• fast fase;
• flytende fase;
• gassfase.

Den mest komplette er solid-fase-versjonen av motoren. Figuren viser et diagram over den enkleste atomdrevne motoren med en fast kjernebrenselreaktor. Arbeidsvæsken er plassert i en ekstern tank. Ved hjelp av en pumpe tilføres den til motorkammeret. I kammeret sprøytes arbeidsvæsken ved hjelp av dyser og kommer i kontakt med drivstoffet kjernebrensel. Når den varmes opp, utvider den seg og flyr ut av kammeret gjennom dysen med stor hastighet.

I gassfase kjernefysiske drivstoffmotorer er drivstoffet (for eksempel uran) og arbeidsvæsken i gassform (i form av plasma) og holdes i arbeidsområdet av et elektromagnetisk felt. Uranplasma oppvarmet til titusenvis av grader overfører varme til arbeidsvæsken (for eksempel hydrogen), som igjen blir oppvarmet til høye temperaturer danner en jetstrøm.

Basert på typen kjernefysisk reaksjon skilles det mellom en radioisotoprakettmotor, en termonukleær rakettmotor og selve kjernefysisk motor (energien fra kjernefysisk fisjon brukes).

Et interessant alternativ er også en pulserende kjernefysisk rakettmotor - det foreslås å bruke en atomladning som energikilde (drivstoff). Slike installasjoner kan være av innvendig og utvendig type.

De viktigste fordelene med atomdrevne motorer er:

• høy spesifikk impuls;
• betydelige energireserver;
• kompaktheten til fremdriftssystemet;
• muligheten for å oppnå svært høy skyvekraft - titalls, hundrevis og tusenvis av tonn i et vakuum.

Den største ulempen er den høye strålingsfaren til fremdriftssystemet:

• flukser av penetrerende stråling (gammastråling, nøytroner) under kjernefysiske reaksjoner;
• fjerning av høyradioaktive forbindelser av uran og dets legeringer;
• utstrømning av radioaktive gasser med arbeidsvæsken.

Kjernefysisk fremdriftssystem

Med tanke på at det er umulig å få noen pålitelig informasjon om kjernekraftverk fra publikasjoner, inkludert fra vitenskapelige artikler, vurderes driftsprinsippet for slike installasjoner best ved å bruke eksempler på åpne patentmaterialer, selv om de inneholder kunnskap.

For eksempel ga den fremragende russiske forskeren Anatoly Sazonovich Koroteev, forfatteren av oppfinnelsen under patentet, en teknisk løsning for sammensetningen av utstyr for en moderne YARDU. Nedenfor presenterer jeg en del av nevnte patentdokument ordrett og uten kommentarer.

Essensen av den foreslåtte tekniske løsningen er illustrert av diagrammet presentert på tegningen. Et kjernefysisk fremdriftssystem som opererer i en fremdriftsenergimodus inneholder et elektrisk fremdriftssystem (EPS) (eksempeldiagrammet viser to elektriske rakettmotorer 1 og 2 med tilsvarende matesystem 3 og 4), en reaktorinstallasjon 5, en turbin 6, en kompressor 7, en generator 8, varmeveksler-rekuperator 9, Ranck-Hilsch virvelrør 10, kjøleskap-radiator 11. I dette tilfellet er turbin 6, kompressor 7 og generator 8 kombinert til en enkelt enhet - en turbogenerator-kompressor. Den kjernefysiske fremdriftsenheten er utstyrt med arbeidsfluidrørledninger 12 og elektriske ledninger 13 som forbinder generatoren 8 og den elektriske fremdriftsenheten. Varmeveksler-gjenvinneren 9 har de såkalte høytemperatur 14 og lavtemperatur 15 arbeidsfluidinnganger, samt høytemperatur 16 og lavtemperatur 17 arbeidsfluidutganger.

Utgangen til reaktorenheten 5 er koblet til inngangen til turbinen 6, utgangen til turbinen 6 er koblet til høytemperaturinngangen 14 til varmeveksler-gjenvinneren 9. Lavtemperaturutgangen 15 til varmeveksler-gjenvinneren 9 er koblet til inngangen til Ranck-Hilsch-virvelrøret 10. Ranck-Hilsch-virvelrøret 10 har to utganger, hvorav den ene (via den "varme" arbeidsvæsken) er koblet til radiatorkjøleskapet 11, og den andre ( via den "kalde" arbeidsvæsken) kobles til inngangen til kompressoren 7. Utgangen til radiatorkjøleskapet 11 er også koblet til inngangen til kompressoren 7. Kompressorutgangen 7 er koblet til lavtemperaturinngangen 15 til varmeveksler-rekuperator 9. Høytemperaturutgangen 16 til varmeveksler-rekuperatoren 9 er koblet til inngangen til reaktorinstallasjonen 5. Dermed er hovedelementene til kjernekraftverket sammenkoblet av en enkelt krets av arbeidsfluidet .

Kjernekraftverket fungerer som følger. Arbeidsfluidet oppvarmet i reaktorinstallasjonen 5 sendes til turbinen 6, som sikrer driften av kompressoren 7 og generatoren 8 til turbogenerator-kompressoren. Generator 8 genererer elektrisk energi, som sendes gjennom elektriske ledninger 13 til elektriske rakettmotorer 1 og 2 og deres forsyningssystem 3 og 4, for å sikre deres drift. Etter å ha forlatt turbinen 6, sendes arbeidsfluidet gjennom høytemperaturinnløpet 14 til varmeveksler-rekuperatoren 9, hvor arbeidsfluidet blir delvis avkjølt.

Deretter, fra lavtemperaturutløpet 17 til varmeveksler-rekuperatoren 9, ledes arbeidsfluidet inn i Ranque-Hilsch-virvelrøret 10, i hvilket arbeidsfluidstrømmen er delt inn i "varme" og "kalde" komponenter. Den "varme" delen av arbeidsfluidet går deretter til kjøleemitteren 11, hvor denne delen av arbeidsfluidet effektivt avkjøles. Den "kalde" delen av arbeidsfluidet går til innløpet til kompressoren 7, og etter avkjøling følger også den delen av arbeidsfluidet som forlater det utstrålende kjøleskapet 11 dit.

Kompressoren 7 tilfører det avkjølte arbeidsfluidet til varmeveksler-rekuperatoren 9 gjennom lavtemperaturinnløpet 15. Dette avkjølte arbeidsfluidet i varmeveksler-rekuperatoren 9 gir delvis kjøling av motstrømmen av arbeidsfluidet som kommer inn i varmeveksler-rekuperatoren 9 fra turbinen 6 gjennom høytemperaturinnløpet 14. Deretter det delvis oppvarmede arbeidsfluidet (på grunn av varmeveksling med motstrømmen av arbeidsfluidet fra turbinen 6) fra varmeveksler-rekuperatoren 9 gjennom høytemperaturen utløpet 16 går igjen inn i reaktorinstallasjonen 5, syklusen gjentas igjen.

Dermed sikrer et enkelt arbeidsfluid plassert i en lukket sløyfe kontinuerlig drift av kjernekraftverket, og bruken av et Ranque-Hilsch virvelrør som en del av kjernekraftverket i samsvar med den påståtte tekniske løsningen forbedrer vekt- og størrelsesegenskapene. av kjernekraftverket, øker driftssikkerheten, forenkler utformingen og gjør det mulig å øke effektiviteten til kjernekraftverk generelt.

Linker:

Moskva. 12. mars. nettsted - Viseforsvarsminister i den russiske føderasjonen Yuri Borisov, i et intervju publisert på mandag med avisen Krasnaya Zvezda, snakket om det siste russiske våpen, som 1. mars ble et av Vladimir Putins hovedtemaer for den føderale forsamlingen.

Atomdrevet kryssermissil

Blant andre nye produkter har presidenten et atomdrevet kryssermissil. Ifølge ham har ingen andre land i verden noe lignende ennå.

"Det kan praktisk talt oppdages når det nærmer seg målet, og dets manøvreringsevne gjør kryssermissilet også usårbart, det kan fly i flere dager," sa viseforsvarsministeren til Krasnaya Zvezda.

"Vi klarte sannsynligvis å gjøre dette for første gang Tusen takk til våre atomforskere, som gjorde dette eventyret til en praktisk realitet. I fjor ble det utført omfattende tester, de bekreftet alle tilnærmingene som ble innlemmet i dette toktet. missil, fortsatte Borisov.

Han presiserte at under testene ble mulighetene for å bringe et atomkraftverk til et gitt kraftnivå bekreftet. Viseministeren forklarte at raketten skytes opp med konvensjonelle pulvermotorer, og deretter skytes opp atominstallasjonen, og oppskytingen må skje i løpet av kort tid.

"Det unike med dette missilet er at det kan være tregere sammenlignet med den hypersoniske Kinzhal, men det flyr langs en gitt bane, og går langs terrengfolder i lav høyde, noe som gjør det vanskelig å oppdage," sa Borisov.

Hypersonisk kompleks "Avangard"

Representanten for militæravdelingen ga også oppmerksomhet til Avangard hypersoniske kompleks. Ifølge ham er systemet godt testet og Forsvarsdepartementet har en kontrakt for masseproduksjonen. "Så dette er ikke en bløff, men ekte ting," hevder Borisov.

Han bemerket at når de opprettet Avangard, måtte russiske forskere overvinne en rekke vanskeligheter knyttet til det faktum at temperaturen på overflaten av stridshodet når 2 tusen grader. "Det flyr virkelig i plasma Derfor var problemet med å kontrollere dette objektet og beskyttelsesproblemene veldig akutte, men løsninger ble funnet," bemerket Borisov.

ICBM "Sarmat"

Sarmat interkontinentale ballistiske missil (ICBM) bør erstatte Voevoda ICBM, fortsatte viseministeren.

"Det er forstått at, i motsetning til forgjengerne, kan den også utstyres med hypersoniske enheter, som øker problemet med avlytting av den med en størrelsesorden utenfra anti-missil systemer", - han sa.

Ifølge Borisov er alle praktiske, vitenskapelige, tekniske og produksjonsproblemer allerede løst, og den nødvendige produksjonskapasiteten er forberedt.

«I fjor gikk kastetestene bra. De vil helt sikkert fortsette, for som du vet, krever rakettteknologi økt pålitelighet formidabelt våpen, og det kreves for å garantere 100 % bruk. Derfor er et stort antall tester selvfølgelig normal praksis," sa Borisov.

Ifølge ham vil utskytningsvekten til Sarmat-raketten overstige 200 tonn.

"Hun kan fly gjennom både den nordlige og Sydpol på grunn av det faktum at bruksområdet er betydelig økt i forhold til Voevoda. Og muligheten til å utlede alvorlig nyttelast lar oss bruke forskjellige "fyllinger" - stridende enheter, som sammen med tunge lokkemidler ganske effektivt overvinner alle slags rakettforsvarselementer, sa han.

«Det mest attraktive er selvfølgelig å skyte ned Ballistisk missil ved starten, når den er i den aktive fasen av flyturen. I vårt nye produkt "Sarmat" er dette aktive området mye mindre enn i stamfaderen "Voevoda". Det er dette som gjør den nye ICBM mindre sårbar, sa Borisov.

Avhending av "Voevoda"

I nær fremtid vil det russiske militæret begynne å demontere Voevoda ICBM (i henhold til NATO-klassifisering - SS-18 Satan).

"Alle har hørt godt om dette strategiske missilet, og i vårt land har det kallenavnet "Voevoda", og i Vesten kalles det "Satan" Det ble utviklet på midten av 1980-tallet og er i kamptjeneste, men tiden går , teknologien beveger seg fremover, dette systemet er i ferd med å bli foreldet. Det er allerede på slutten av livssyklusen..." forklarte Borisov.

I mellomtiden, i desember i fjor, uttalte sjefen for de strategiske missilstyrkene, generaloberst Sergei Karakaev, at Voevoda ville forbli i den operative sammensetningen av missilstyrkene strategisk formål(Strategic Missile Forces) til 2024. Han sa at kompleksene kunne forbli på kamptjeneste etter det, til 2025-2027.

Kjernefysisk undervannsdrone

Undervannsfartøy med atomkraft kraftverk, som presidenten beskrev med ordene «dette er rett og slett fantastisk», gjør det mulig å lage en torpedo på grunnlag av det med rekordstore dimensjoner og vektegenskaper, sa Borisov.

Han presiserte at enheten kan dykke til en dybde på over tusen meter og manøvrere mens den beveger seg mot det tiltenkte målet, og beveger seg nesten autonomt.

"Det krever ingen korreksjon, dvs. gyroskopi og veiledningssystem lar det nærme seg målet med tilstrekkelig høy nøyaktighet, raskt, "uten bevis, jeg kjenner i dag ingen midler som kan stoppe dette våpenet, fordi selv hastighetsegenskapene den er mange ganger høyere enn for eksisterende overflate- og undervannsressurser, inkludert torpedovåpen", sa Borisov.

Han kalte det nye våpenet unikt, og åpnet helt andre muligheter for forsvaret og sikkerheten til den russiske føderasjonen. Ifølge ham, i motsetning til dagens atomubåter, tar det et spørsmål om sekunder, ikke flere timer, å bringe den nye enheten til en gitt reaktorkraft.

Hypersoniske komplekser "Dagger"

Til slutt, apropos hypersonisk missilsystemer"Dolk," bemerket Borisov at de kan ødelegge både stasjonære og bevegelige mål, inkludert hangarskip og skip av cruiser-, destroyer- og fregattklassen.

I tillegg til hypersonisk hastighet, har Kinzhal muligheten til å omgå alt farlige områder luft- eller missilforsvar. "Det er evnen til å manøvrere i hypersonisk flyging som gjør det mulig å sikre usårbarheten til dette produktet og et garantert treff på målet," sa viseministeren.

Han husket at siden desember i fjor ble de første «dolkene» satt i eksperimentell kampoperasjon og er allerede på vakt.

På femtitallet av det 20. århundre drømte menneskeheten om atommotorer for biler og fly. Tallrike science fiction-historier snakket om erobringen av verdensrommet ved å bruke fotoniske og kjernefysiske raketter med en ubegrenset kraftreserve. Og på dette tidspunktet, i de hemmelige arsenalene til rivaliserende land i USA og Sovjetunionen, ble det utviklet atomreaktorer, som skulle drive frem fly og kryssermissiler med atomvåpen. I Amerika har man startet utviklingen av et ubemannet atombombefly (eller missil) som vil kunne overvinne luftforsvar i lav høyde. Prosjektet ble kalt SLAM (Supersonic Low-Altitude Missile) - en supersonisk lavhøyderakett med en ramjet-atommotor. Utviklingen ble kalt "Pluto".

Dette er en rakett som flyr i ultralav høyde med en supersonisk hastighet på Mach 3 (Mach 3). I dets arsenal var det termonukleære ladninger (omtrent 14 stykker), som skulle skytes oppover på ønsket punkt, og deretter bevege seg langs en ballistisk bane til det tiltenkte målet. Samtidig var det ikke bare atomladninger som hadde en skadelig effekt. Rakettene som beveget seg i supersonisk hastighet skapte luft sjokkbølge, tilstrekkelig til å treffe folk langs banen. I tillegg var det problemet med radioaktivt nedfall - raketteksosen inneholdt radioaktive fisjonsprodukter.


Behovet for langtidsflyging med M3-hastighet i ultralav høyde krevde materialer som ikke ville smelte eller kollapse under slike forhold (i følge beregninger skulle trykket på raketten vært 5 ganger større enn trykket på den supersoniske X- 15).


For å akselerere til den hastigheten som ramjet-motoren ville begynne å fungere med, ble det brukt flere konvensjonelle kjemiske akseleratorer, som deretter ble koblet fra dokken, som ved romoppskytinger. Etter start og avreise befolkede områder raketten måtte slå på atommotoren og sirkle over havet (det var ingen grunn til å bekymre seg for drivstoff), i påvente av ordren om å akselerere til M3 og fly til USSR.


Fordi effektiviteten til en ramjet øker med temperaturen, ble 500 MW-reaktoren, kalt Tory, designet for å være veldig varm, med en driftstemperatur på 2500F (over 1600C). Porselensprodusenten Coors Porcelain Company fikk i oppgave å lage rundt 500 000 blyantlignende keramiske brenselceller som skulle tåle slike temperaturer og sikre jevn varmefordeling inne i reaktoren. 14. mai 1961 ble verdens første kjernefysiske fremdriftsmotor montert på en jernbaneplattform slått på. Tory-IIA-prototypen virket i bare noen få sekunder og utviklet bare en brøkdel av designkraften, men eksperimentet ble ansett som en fullstendig suksess. Vi forberedte å begynne arbeidet med et nytt, forbedret prosjekt - Tory-III. Oppdaterte data om radioaktiv forurensning av området under testing førte imidlertid til nedleggelsen av dette prosjektet i 1964. Totalkostnaden var 260 millioner dollar.

Regnet ut ytelsesegenskaper: lengde-26,8 m, diameter-3,05 m, vekt-28000 kg, hastighet: i en høyde på 300 m-3M, i en høyde på 9000 m-4,2M, tak-10700 m, rekkevidde: i en høyde på 300 m - 21 300 km, i en høyde på 9 000 m - mer enn 100 000 km, kampenhet- fra 14 til 26 termonukleære stridshoder. Raketten skulle skytes opp fra en bakkebasert launcher ved hjelp av boostere med fast brensel, som skulle virke til raketten nådde en hastighet som var tilstrekkelig til å starte en kjernefysisk ramjetmotor. Designet var vingeløst, med små kjøler og små horisontale haler arrangert i et canardmønster. Missilet var optimalisert for flyging i lav høyde (25-300 m) og var utstyrt med et terrengfølgesystem.

Testdata: 155 megawatt, ca. 300 kg/sek luftstrøm, innvendig temperatur 1300 C, eksostemperatur ca. 1000 C. Diameteren på reaktorens arbeidsområde er 90 cm, lengde 120 cm 100 tusen sekskantede brenselelementer. Keramisk struktur med molybdenramme. Vannkjøling(siden reaktoren er testet og stasjonær). Den første krafttesten fant sted i mai 1961, reaktoren nådde 50 megawatt ved en temperatur på 1100 C.
TORY-IIC-reaktoren var ment for testing allerede under forholdene til en luftkjølt rakett.
Testet i 1964 på full kraft, virket i 5 minutter. Stråling ved 160 megawatt er 1000 røntgen per time. Reststråling i testområdet etter 24 timer: inne i kammeret (direkte kontakt med eksosen) - 200 r/time
Dosen til personell tre kilometer fra reaktoren er 20 milliroentgen/time ved full effekt.

I USSR ble det utført utvikling av et atomfly (et fly med et atomkraftverk). Den 12. august 1955 ble resolusjon nr. 1561-868 fra USSRs ministerråd utstedt, som beordret luftfartsbedrifter til å begynne å designe et sovjetisk atomfly. Byrået til A. N. Tupolev og V. M. Myasishchev måtte utvikle seg fly, i stand til å operere på kjernekraftverk. Og byrået til N.D. Kuznetsov og A.M. Lyulka fikk i oppdrag å bygge de samme kraftverkene. Kurterte disse, som alle de andre atomprosjekter USSR, "faren" til Sovjet atombombe Igor Kurchatov.


Flere varianter av supersoniske bombefly har blitt foreslått. Myasishchev Design Bureau foreslo et prosjekt for M-60 supersoniske bombefly. Faktisk handlet praten om å utstyre den allerede eksisterende M-50 med et atomkraftverk åpen type, designet i kontoret til Arkhip Lyulka. Men vanskeligheten med å betjene en "skitten" motor, behovet for å "feste" den til flyet rett før flyturen inn automatisk modus og andre tekniske vanskeligheter tvang til å forlate dette prosjektet.


Et nytt prosjekt ble startet for å utvikles - atomflyet M-30 med en lukket atominstallasjon. Utformingen av reaktoren var mye mer kompleks, men spørsmålet om strålevern var ikke så akutt. Flyet skulle utstyres med seks turbojetmotorer drevet av én atomreaktor. Hvis nødvendig power point kan også fungere på parafin. Vekten på mannskapsbeskyttelsen og motorene var nesten halvparten av M-60, takket være at flyet kunne bære en nyttelast på 25 tonn.


Designbyrået til A. N. Tupolev utviklet et tredje prosjekt - en subsonisk bombefly på en atominstallasjon. Det eksisterende Tu-95-flyet ble lagt til grunn, som måtte ettermonteres kjernereaktor. Spørsmålet om beskyttelse mot radioaktiv stråling. Beskyttelsesdekselet besto av et belegg av 5 centimeter tykke blyplater og et 20 centimeter lag av polyetylen og ceresin, et produkt hentet fra petroleumsråvarer og minner vagt om vaskesåpe.

I mai 1961 tok Tu-95M bombefly nr. 7800408, fullpakket med sensorer, til himmels med en atomreaktor om bord og fire turbopropmotorer med en kapasitet på 15 000 hestekrefter hver. Kjernekraftverket var ikke koblet til motorene - flyet fløy på jetdrivstoff, og driftsreaktoren var fortsatt nødvendig for å vurdere oppførselen til utstyret og nivået på strålingseksponeringen til pilotene. Totalt fra mai til august foretok bombeflyet 34 testflyvninger.
Det viste seg at i løpet av den to dager lange flyturen fikk pilotene 5 rem stråling. Til sammenligning anses det i dag som normalt at kjernekraftverksarbeidere utsettes for stråling på inntil 2 rem, men ikke i to dager, men i ett år. Det ble antatt at mannskapet på atomflyet skulle omfatte menn over 40 år som allerede har barn.
Strålingen ble også absorbert av bombeflyets kropp, som etter flyturen måtte isoleres for "rengjøring" i flere dager. Generelt ble strålevern ansett som effektivt, men ikke fullt utviklet. I tillegg, i lang tid ingen visste hva de skulle gjøre med mulige ulykker atomfly og påfølgende forurensning av store rom med atomkomponenter. Deretter ble det foreslått å utstyre reaktoren fallskjermsystem, i stand til å skille en atominstallasjon fra et flykropp i en nødssituasjon og mykt lande det.
Til slutt ble dette prosjektet forlatt. Verdens første atomfly ble parkert på en flyplass nær Semipalatinsk, og ble deretter ødelagt. Opprettelsen av raketter ble anerkjent som et prioritert område.

Men tilsynelatende fortsatte utviklingen av atomdrevne kryssermissiler. Nye materialer som tåler høye temperaturer - opptil 2000 grader, nye design av lukkede reaktorer, en ny design gjorde det mulig å overvinne tekniske vanskeligheter som ikke kunne overvinnes på 50-60-tallet av 1900-tallet. Siste prestasjoner moderne teknologier gjort det mulig å realisere kryssermissiler med et atomkraftverk i metall.

Historien om opprettelsen av en kjernefysisk rakettmotor

En kjernefysisk rakettmotor (NRE) er en type rakettmotor som bruker energien fra fisjon eller fusjon av kjerner for å skape jet-kraft. Arbeidsvæsken (vanligvis hydrogen) tilføres fra tanken til reaktorkjernen, hvor den passerer gjennom kanaler oppvarmet av den kjernefysiske nedbrytningsreaksjonen, varmes opp til høye temperaturer, ca. 3000K, og deretter kastes ut gjennom dysen, og skaper jet thrust. . I USSR ble et regjeringsdekret om utvikling av "cruise missiler med en ramjet-motor som bruker atomenergi" signert i 1953, og ledelsen av arbeidet ble overlatt til akademikerne M. V. Keldysh, I. V. Kurchatov og S. P. Korolev.


RD-0410 brukte en heterogen termisk nøytronreaktor. Designet inkluderte 37 brenselelementer dekket med termisk isolasjon som skilte dem fra moderatoren. I 1972 fant den fysiske oppstarten av IVG-reaktoren ved Baikal-komplekset sted.

Hovedinnstillinger

Skyvekraft i tomhet: 3,59 tf (35,2 kN)

Antall starter: 10

Arbeidsressurs: 1 time

Drivstoffkomponenter: arbeidsvæske - flytende hydrogen, hjelpestoff - heptan
Vekt med strålevern: 2 tonn

Motordimensjoner: høyde 3,5 m, diameter 1,6 m.


USA hadde sitt eget program NERVA (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application) - et felles program av US Atomic Energy Commission og NASA for å lage en kjernefysisk rakettmotor (NRE), som varte til 1972. Den første NERVA NRX i 1966 ble skutt opp i løpet av nesten 2 timer, inkludert 28 minutter på full kraft. Finansieringen til programmet ble kuttet litt i 1969, og den nye Nixon-administrasjonen kuttet det ytterligere i 1970, og avsluttet produksjonen av Saturn-rakettene og kansellerte Apollo-programmet etter Apollo 17. Uten Saturn S-N-raketten, som skulle frakte NERVA i bane, mistet prosjektet sin mening.

Kjennetegn
Diameter: 10,55 m Lengde: 43,69 m
Tørrvekt: 34.019 kg. Bruttovekt: 178.321 kg
Skyvekraft i vakuum: 333,6 kN
Driftstid: 1200 s
Arbeidsvæske: flytende hydrogen.


Vought SLAM (Supersonic Low-Altitude Missile - lavhøyde supersonisk missil) er et prosjekt av et amerikansk strategisk kryssermissil med en ramjet atommotor. Det uløste problemet med SLAM var radioaktiv forurensning av området under rakettens flukt og ødeleggelse langs ruten, i Fredelig tid dette gjorde SLAM-testing og opplæringslanseringer ekstremt vanskelig. Den kontinuerlige fjerningen av partikler av arbeidsvæsken fra reaktoren ved luftstrømmen førte til at raketten etterlot seg en monstrøs sky av radioaktivt nedfall. På toppen av SLAM-flykroppen var det plassert 26 utskytere for termonukleære stridshoder i to rader. I 1964 ble SLAM-prosjektet stengt.