Ядерная двигательная установка - Nuclear propulsion

Ядерная двигательная установка включает в себя широкий спектр методов приведения в движение, в которых в качестве основного источника энергии используются те или иные формы ядерной реакции . Идея использования ядерных материалов в качестве двигателей восходит к началу 20 века. В 1903 году была выдвинута гипотеза, что радиоактивный материал, радий , может быть подходящим топливом для двигателей автомобилей, самолетов и лодок. Герберт Уэллс подхватил эту идею в своем художественном произведении 1914 года «Освобожденный мир» .

Реакторы с водой под давлением являются наиболее распространенными реакторами, используемыми на кораблях и подводных лодках. На графической схеме показаны принципы работы. Первичный хладагент обозначен оранжевым цветом, а вторичный хладагент (пар, а затем и питательная вода) - синим.

Надводные корабли, подводные лодки и торпеды

Суда с атомными двигателями - это в основном военные подводные лодки и авианосцы . Россия - единственная страна, которая в настоящее время имеет гражданские надводные корабли с ядерными установками, в основном ледоколы . В настоящее время (по состоянию на июль 2018 г.) в США находится 11 авианосцев, и все они оснащены ядерными реакторами. Более подробные статьи см .:

Дельта-класс атомоход.

Гражданское использование на море

Ядерная морская двигательная установка гражданского назначения
Список гражданских ядерных кораблей

Военное морское использование

Торпедо

В новостях Первого канала российского телевидения около 12 ноября 2015 года было показано изображение и подробности ядерной торпеды « Статус-6» . Было заявлено, что торпеда имеет дальность действия до 10 000 км, крейсерскую скорость 100 узлов и рабочую глубину. на глубине до 1000 метров под поверхностью. Торпеда несла ядерную боеголовку мощностью 100 мегатонн.

Одним из предложений, появившихся летом 1958 года на первом заседании научно-консультативной группы, ставшей JASON, было предложение «торпеды с ядерной установкой, которая могла бы бродить по морям почти бесконечно» .

Самолеты и ракеты

Фотография ядерной двигательной установки самолета , известной как HTRE-3 (эксперимент № 3 с реактором теплопередачи). Центральный реактор на базе EBR-1 заменил химическое сжигание топлива для нагрева воздуха. В реакторе быстро повысилась температура с помощью воздушного теплообменника, и в ходе ряда наземных испытаний были задействованы сдвоенные двигатели J47 .

Исследования в области атомной подводной авиации преследовалась во время холодной войны со стороны Соединенных Штатов и Советского Союза , так как они, предположительно , позволит стране сохранить ядерные бомбардировщики в воздухе в течение очень длительного периода времени, полезной тактикой для ядерного сдерживания . Ни одна из стран не создала действующих ядерных самолетов. Одна из конструкторских проблем, которая так и не была решена должным образом, заключалась в необходимости надежного экранирования для защиты экипажа от лучевой болезни . С появлением межконтинентальных баллистических ракет в 1960-х годах тактическое преимущество таких самолетов сильно уменьшилось, и соответствующие проекты были свернуты. Поскольку технология изначально была опасной, она не рассматривалась в невоенном контексте. Ракеты с ядерными двигателями также исследовались и не учитывались в тот же период.

Самолет

Convair X-6
Мясищев М-50 - мистификация " Авиационная неделя"
Ядерная силовая установка самолета - проект General Electric по созданию атомного бомбардировщика.
Туполев Ту-95ЛАЛ

Ракеты

Проект Плутон - который разработал ракету SLAM , в которой в качестве двигателя использовался воздушный прямоточный воздушно-реактивный двигатель с ядерной установкой.
Крылатая ракета с ядерной установкой " Буревестник" анонсирована Владимиром Путиным в 2018 году.

Космический корабль

Было предложено много типов ядерных двигателей, и некоторые из них (например, NERVA ) были испытаны для использования в космических аппаратах.

Ядерный импульсный двигатель

Проект Орион , первое инженерное проектирование ядерно-импульсной (т. Е. Атомного взрыва) двигательной установки.
Проект Дедал , исследование Британского межпланетного общества 1970-х годов о термоядерной ракете
Проект Longshot , Военно-морская академия США - проект ядерной импульсной двигательной установки НАСА
AIMStar , предлагаемый катализированный антиматерией ядерный импульсный движитель, который использует облака антипротонов для инициирования деления и синтеза внутри топливных таблеток.
ICAN-II , предлагаемый пилотируемый межпланетный космический корабль, который использовал ядерный импульсный двигательный двигатель, катализируемый антивеществом, в качестве основной формы движения.
Внешнее импульсное плазменное движение (EPPP), концепция двигателя, разработанная НАСА, которая получает тягу от плазменных волн, генерируемых серией небольших сверхкритических импульсов деления / синтеза позади объекта в космосе.

Ядерная тепловая ракета

Бимодальные ядерные тепловые ракеты - проводят реакции ядерного деления, аналогичные тем, которые используются на атомных электростанциях, включая подводные лодки. Энергия используется для нагрева жидкого водородного топлива. Изображенный аппарат - «Коперник», разгонный блок, разрабатываемый для системы космического запуска (2010 г.).

Бимодальные ядерные тепловые ракеты проводят реакции ядерного деления, аналогичные тем, которые используются на атомных электростанциях, включая подводные лодки. Энергия используется для нагрева жидкого водородного топлива. Сторонники космических аппаратов с ядерными двигателями отмечают, что во время запуска ядерные реакторы практически не испускают радиацию. Ракеты с ядерными двигателями не используются для отрыва от Земли. Ядерные тепловые ракеты могут иметь большие преимущества по сравнению с химическими двигательными установками. Ядерные источники энергии могут также использоваться для обеспечения космического корабля электроэнергией для работы и научных приборов.
NERVA - Ядерная энергия НАСА для ракетных двигателей, американская ядерная тепловая ракетная программа
Project Rover - американский проект по разработке ядерной тепловой ракеты. Программа работала в Лос-Аламосской научной лаборатории с 1955 по 1972 год.
Проект Timberwind 1987-1991 гг.

Ramjet

ПВРД Bussard , концептуальный ПВРД межзвездного синтеза, названный в честь Роберта В. Бюссара .

Прямая ядерная

Ядерная электрическая

Ядерная электрическая ракета
Проект Prometheus , разработка НАСА ядерной двигательной установки для длительного космического полета, начатая в 2003 году.

Разработка Федерального космического агентства России

Анатолий Перминов , глава Федерального космического агентства России , заявил, что собирается создать космический корабль с ядерной установкой для путешествий в дальний космос. Эскизный проект был выполнен к 2013 году, на разработку (в космической сборке) запланировано еще 9 лет. Цена установлена в размере 17 миллиардов рублей (600 миллионов долларов). Глава Роскосмоса заявил, что при наличии необходимого финансирования ядерная силовая установка будет мегаваттного класса.

Эта система будет состоять из космической ядерной энергетики и матрицы ионных двигателей. «... Горячий инертный газ с температурой 1500 ° C от реактора вращает турбины. Турбина вращает генератор и компрессор, который циркулирует рабочее тело по замкнутому контуру. Рабочее тело охлаждается в радиаторе. Генератор вырабатывает электроэнергию для тот же ионный (плазменный) двигатель ... "

По его словам, двигательная установка сможет обеспечить полет человека на Марс , при этом космонавты будут находиться на Красной планете 30 дней. Путешествие к Марсу с ядерной двигательной установкой и постоянным ускорением займет шесть недель вместо восьми месяцев при использовании химического двигателя - при условии, что тяга в 300 раз выше, чем у химического двигателя.

Наземные аппараты

Машины

Идея создания автомобилей , в которых в качестве топлива использовался бы радиоактивный материал, радий , появилась как минимум в 1903 году. Анализ концепции в 1937 году показал, что водителю такого автомобиля может понадобиться 50-тонный свинцовый барьер для защиты от радиации .

В 1941 году доктор Р. М. Лангер, физик из Калифорнийского технологического института , поддержал идею автомобиля, работающего на уране-235, в январском выпуске Popular Mechanics . За ним последовал Уильям Бушнелл Стаут , дизайнер Stout Scarab и бывший президент Общества инженеров , 7 августа 1945 года в New York Times . Проблема защиты реактора продолжала делать эту идею непрактичной. В декабре 1945 года некий Джон Уилсон из Лондона объявил, что создал атомную машину. Это вызвало значительный интерес. Посмотреть его явились министр топлива и энергетики вместе с большим представителем прессы. Автомобиль не появился, и Уилсон заявил, что это был саботаж. Позднее судебное дело установило, что он был мошенником и не было автомобиля с ядерной двигателем.

Несмотря на проблему экранирования, в конце 1940-х - начале 1950-х годов продолжались споры о возможности создания автомобилей с ядерной установкой. Развитие атомных подводных лодок и кораблей, а также эксперименты по созданию самолета с ядерной установкой в то время поддержали эту идею. В российских газетах середины 1950-х годов сообщалось о разработке профессором В.П. Ромадиным автомобиля с ядерным двигателем, но экранирование снова оказалось проблемой. Утверждалось, что его лаборатории преодолели проблему экранирования с помощью нового сплава, поглощающего лучи.

В 1958 году, на пике американской автомобильной культуры 1950-х годов, было предложено по крайней мере четыре теоретических концептуальных автомобиля с ядерным двигателем: американский Ford Nucleon и Studebaker Packard Astral , а также французский Simca Fulgur, разработанный Робертом Опроном и Arbel Symétric . Помимо этих концептуальных моделей, ни одна из них не была построена, и ни одна автомобильная атомная электростанция не была построена. Инженер Chrysler Ч. Р. Льюис отверг эту идею в 1957 году из-за оценок, что для автомобиля весом 3000 фунтов (1400 кг) потребуется двигатель 80 000 фунтов (36 000 кг). По его мнению, для практической реализации ядерной энергетики необходимы эффективные средства хранения энергии. Несмотря на это, стилисты Chrysler в 1958 году разработали несколько возможных дизайнов.

В 1959 году сообщалось, что Goodyear Tire and Rubber Company разработала новую резиновую смесь, которая была легкой и поглощала радиацию, устраняя необходимость в тяжелой защите. Репортер в то время считал, что это может сделать автомобили и самолеты с ядерными двигателями возможными.

В 1962 году для Всемирной выставки в Сиэтле компания Ford изготовила еще одну модель с потенциально ядерным двигателем - Ford Seattle-ite XXI . Это также никогда не выходило за рамки первоначальной концепции.

В 2009 году к столетней годовщине приобретения компанией General Motors компании Cadillac Лорен Кулесус создал концепт-арт, изображающий автомобиль, работающий на тории .

Другой

Chrysler TV-8 была экспериментальная концепция танк разработан Chrysler в 1950 - х годах. Танк задумывался как средний танк с ядерной установкой, способный вести боевые действия на суше и в морских амфибиях. Конструкция никогда не производилась серийно. Марсоход Curiosity питается от радиоизотопного термоэлектрического генератора (РИТЭГ), как и успешные марсианские аппараты Viking 1 и Viking 2 в 1976 году.

Смотрите также

использованная литература

дальнейшее чтение

Bussard, R .; DeLauer, R. (1958). «Ядерная ракетная двигательная установка». Макгроу-Хилл. Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
Бюссар, Р. (1965). «Основы ядерного полета». Макгроу-Хилл. Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
Кушин, Гарри (апрель 1951). «Атомная энергия - в твоей машине» . Motor Trend .

Languages

In other projects