Если говорить о ракете с ядерным двигателем, то ее уже пытались разработать в России в 40-70 годах, точнее, даже разработали и испытали, но только в лабораторных условиях. В целом, такой двигатель представляет собой довольно сложную конструкцию, в которую входит нагревательная камера с ядерным реактором, который служил источником тепла. Также в конструкцию входила система подачи рабочего тела (водорода или воздуха) и сопла. Рабочее тело шло из бака к активной зоне, преодолевая разогретые каналы, разогревалось до 3 тысяч градусов по Цельсию и выбрасывалось через сопло. Получалась реактивная тяга.
Схожие проекты делались и в США -- проект назывался «Плутон», это как раз и была крылатая ракета. По замыслу, она должна была лететь на низких высотах, чтобы ПВО СССР не смогли её сбить. Ракета запускалась с земли. Ядерный реактор запускался в тот момент, когда ракета достигала высоты крейсерского полета и удалялась от населенных пунктов. Такой двигатель позволял бы ракете, что называется, наматывать круги до получения приказа атаковать. При этом ракета несла при себе несколько ядерных боеголовок и способна была лететь на высоте менее 300 метров. Самое веселье этой ракеты не в боеголовках и скорости, а в том, что она была радиоактивна, что вполне логично, и заражала местность, над которой пролетала. Этот фактор остановил США в разработке ракеты. Читайте больше о Путине на TheQuestion Алексей Кудрин о том, как «жить дальше и не бояться» при новом сроке.Под какую песню Путин должен был идти на инаугурацию?Владимир Путин молодец?Какой самый пугающий факт о Путине вы знаете?
О нечто схожем говорил и Путин: ракета неуязвима, потому что летит со сверхзвуковой скоростью, и силы ПРО попросту «не догоняют ее». Некоторые эксперты в этой связи считают, что существование такой ракеты ВПОЛНЕ ВОЗМОЖНО. Однако как проблему с радиацией решили в России -- неизвестно. Впрочем, депутат Госдумы Валерий Ракшин, работавший на космическом предприятии, заявляет, что создание такой ракеты, о существовании которой Путин утверждает, НЕВОЗМОЖНО.
В заключение добавляю небольшой фильм о советской ракете и схему американской разработки.
thequestion.ru
Нефть представляет собой маслянистую жидкость с характерным острым запахом и различным, в зависимости от места добычи, цветом. По своему химическому строению она является чрезвычайно сложной смесью различных химических соединений, прежде всего органических веществ - углеводородов. Углеводороды называются так потому, что представляют…
С древнейших времен одним из основных занятий человека было собирательство. Под этим словом современные ученые подразумевают сбор съедобных семян, орехов, фруктов, корней, личинок, яиц и т.п. Основным орудием при собирательстве была толстая палка-копалка, один конец которой был заострен и обожжен на…Нефть представляет собой маслянистую жидкость с характерным острым запахом и различным, в зависимости от места добычи, цветом. По своему химическому строению она является чрезвычайно сложной смесью различных химических соединений, прежде всего органических веществ - углеводородов. Углеводороды называются так потому, что представляют…С древнейших времен одним из основных занятий человека было собирательство. Под этим словом современные ученые подразумевают сбор съедобных семян, орехов, фруктов, корней, личинок, яиц и т.п. Основным орудием при собирательстве была толстая палка-копалка, один конец которой был заострен и обожжен на…
Паровой молот господствовал в машиностроении на протяжении 90 лет и был одной из важнейших машин своего времени. Его создание и внедрение в производство по своему значению для промышленной революции можно сравнить только с введением механизированного суппорта токарного станка, осуществленным Генри Модсли…
Первое значительное изобретение сделанное человеком стало колесо. Первоначальным прототипом колеса стал каток из бревна, который подкладывались под тяжелые предметы для перетаскивания их.
«Проект атомной/>летающей лаборатории/>на базе М-50 » В разгар холодной войны между СССР и США, каких только не было предложений по военному доминированию перед страной соперницей.
Дальность полетов самолетов в 1950-х годах была ограничена многими факторами, но для СССР во время отсутствие еще межконтинентальных ракетных комплексов встал серьезный вопрос о доставке атомной бомбы на территорию противника.
Потому что бомбардировщики США используя аэродромы стран НАТО могли доставить атомную бомбу на территорию СССР пролетев не более 10 тысячи км., а для авиации СССР требовалось преодолеть более 20 тысячи км., чтобы войти в воздушное пространство США. Самолет способный пролететь без посадки такое огромное расстояние в СССР не существовал.
Имеющиеся сверхзвуковые бомбардировщики в СССР способные нести груз в 5 тонн теоретически требовали две дозаправки в воздухе, чтобы преодолеть 15 тысяч километров. К тому же в 1957 году СССР обладал лишь двумя десятками бомбардировщиками Ту-95 и М-4, дальность полетов которых позволяло лишь пролететь через Арктику и достичь границу Канада и США. Вооруженные силы США в это время обладали около 2 тысяч бомбардировщиков B-52 и B-47, а также старые B-36.
В связи с таким раскладом сил перспективным оружием возмездия в СССР стал стратегический сверхзвуковой бомбардировщик с атомным двигателем или проект М-60, способный к неограниченным расстояниям перелетов.
В те годы данный проект не считался абсурдным.
СССР за десять лет после создания атомной бомбы создала мощную научную базу для применения ядерной энергии, которая могла себе позволить неограниченные производственные мощности и крупное финансовое обеспечение из бюджета страны.
Научная элита в ядерной области была воспитана благодаря лаборатории №2 Академии наук СССР, которая была создана и руководилась Игорем Курчатовым. Многие последующие знаменитые ученые были его учениками и коллегами.
На научно-технических советах при Совете Министров СССР обсуждался вопрос об использовании ядерной энергии в энергозависимых установка, устанавливаемые на корабли, подводных лодок, что сейчас не удивишь, но и самолетов.
Энергосиловые установки для самолетов стал разрабатывать Анатолий Петрович Александров, заместитель И.В.Курчатова в Лаборатории №2 АН СССР.
Первоначально для ядерного авиационного двигателя был предложен открытый и закрытый цикл на основе прямоточных турбореактивных и турбовинтовых двигателей. Реакторная установка с различным видом охлаждения от воздушного до жидкого.
Просчитывались варианты защиты экипажа и оборудования самолета от вредного воздействия. Исследования проходили настолько успешно, что в июне 1952 года Александров доложил Курчатову о возможности создания в ближайшее время авиационного двигателя.
Через три года в 1955 года, когда в СССР начала работу первая атомная электростанция и готовый проект первой атомной подлодки СССР начали уже строить на верфях, разведка сообщает что в США существует проект по созданию сверхзвукового бомбардировщика с атомным двигателем.
Эта информация подстегнула Совет Министров СССР издать Постановление предписывающее целому ряду ОКБ авиационной промышленности начать проектирование бомбардировщика с атомными двигателями.
ОКБ под руководством С.А.Лавочкина разработала двигатель с прямоточным воздушно-реактивным принципом работы.
«Турбореактивный/>двигатель с атомным/>реактором открытого/>типа» ОКБ под руководством Мясищева в ходе реализации проекта сверхзвукового бомбардировщика с ядерным двигателем первоначально виделась простой, но к середине 1956 года выявились сложно выполнимые задачи.
При установке новой силовой установки авиаконструкторы столкнулись с трудными задачами, с которыми ранее не решались.
Первая задача — это радиоактивное излучение при открытом цикле атомного двигателя. Защита от излучения требуется экипажу и оборудованию самолета. Защита требует толстостенные свинцовые щиты, что влияет на рабочие места экипажа и весовые ограничения.
Вторая задача — это не возможность использования привычных сплавов металлов в конструкции самолета из-за радиации и выделяемого тепла от реактора. Требуются новые сплавы способные выдерживать такие нагрузки и при этом быть достаточно легкими.
Третья задача — это необходимость постройки специальных авиабаз оснащенными дезактивационными и дистанционными системами по обслуживанию самолета, потому что открытый цикл атомного двигателя вызывает сильное заражение его поверхностей.
«Турбореактивный/>двигатель с/>кольцевым атомным/>двигателем открытого/>типа» Остановленный реактор двигателя смертельно опасен для человека долгое время.
И самая главная задача — обеспечение безопасности, особенно при аварии самолета.
Все эти проблемы вынудили отказаться от первоначальной идеи и перейти к новой компоновке самолета, который разрабатывался в рамках проекта самолета М-60. Конструкция самолета М-60 представляла из себя средне план со трапециевидным крылом и горизонтальным оперением на вершине киля.
Вся силовая установка самолета находилась в хвостовой части в максимальном отдалении от экипажа. Самолет обладал четырьмя атомными турбореактивными двигателями, которые располагались по парно друг над другом.
Общая длина самолета составляла 66 метров, при этом его расчетная масса должна была составлять 250 тонн. Расчетная крейсерская скорость свыше 3000 км/час, а максимальный потолок высоты до 20 тысяч метров.
Кабина экипажа спроектирована была, как многослойная капсула из специальных сплавов металлов, которая была полностью изолирована от внешней атмосферы из-за наличия радиоактивности. Забор воздуха в капсулу из вне не возможен, поэтому предполагалось генерация кислородно-азотной смеси путем газификации жидких газов из баков на борту самолета.
Капсула экипажа не подразумевала окна, поэтому для визуального обзора предполагалось использовать телевизионные экраны и перископы.
«Проект/>стратегического/>атомного/>бомбардировщика М-30» Предлагалось оснастить капсулу для экипажа системой автоматического управления самолет, которая будет способна обеспечить не только взлет, посадку и маневрирование самолетом, но и исполнять боевые задачи.
Все это подразумевало вообще отказаться от людей и создать беспилотный управляемый стратегический бомбардировщик, но руководство военно-воздушных сил СССР посчитало человека более надежным для исполнения боевой задачи.
Экспериментальные атомные турбореактивные двигатели для самолета М-60 рассчитывались для создания взлетной тяги до 23 тысяч кг. ОКБ под руководством А.М.Люльки подготовила два варианта новых двигателей.
Первый, по «соосной схеме», когда реактор кольцевой формы находиться позади камеры сгорания, соответственно вал турбокомпрессора проходить через него.
Второй, по схеме «коромысло», когда реактор находиться за пределами вала и образует изогнутую проточную камеру.
ОКБ Мясищева пробовали оба двигателя, но в каждом были свои плюсы и минусы. Инженерами были решены многие проблемы в проектировании, но главную проблему — безопасность в обслуживании самолета на земле, они еще не знали каким образом решить.
Вопросы безопасности по обеспечению наземной эксплуатации и обслуживанию самолета, защите экипажа и персонала, местности в месте хранения самолета, а также в случаи падения самолета стали пророческими в целесообразности создания такого самолета.
В.М.Мясищев перевел решения этих проблем в практическую область начав создание летающей лаборатории взяв за основу проект самолета М-50.
«Проект/>стратегического/>атомного/>бомбардировщика М-60» Радикальным решением стало то, что самолет должен был использовать для взлета и посадки водную поверхность. Это решение отчасти решало ряд вопросом более легче, но не все.
Конструкторы должны были решить сложнейшие проблемы и они сами были уверены в успехе своего дела. В.М.Мясищев в 1958 году обратился с докладом к Президиуму ЦК КПСС, где указывал на наличие критики дальности действия текущих проектов обычных бомбардировщиков и необходимости сосредоточения всех работ на бомбардировщиках с атомными двигателями.
Перед этим докладом Мясищев был воодушевлен проектом ядерного двигателя с закрытым циклом, созданным в ОКБ под руководством Н.Д.Кузнецовым. Закрытый цикл двигателя облегчал многие вопросы в обеспечении безопасности и Мясищев рассчитывал за 7 лет представить готовый самолет.
Шесть атомных турбореактивных двигателей размещались в хвостовой части, а сам реактор в фюзеляже. Теплоносителем предполагалось быть литию и натрию. Капсула экипажа становиться вентилируемой и более облегченной.
Также общая длина самолета сократилась до 46 метров, размах крыльев 27 метров. Общая масса самолета также снизилась до 170 тонн, масса двигателей и реактора около 30 тонн, капсула экипажа и оборудование самолета 38 тонн, а полезная боевая нагрузка 25 тонн.
Но данному самолету было не суждено быть построенным.
«Проект атомного/>гидросамолета» ОКБ Мясищева срочно привлекли к созданию многоступенчатой баллистической ракеты, а в 1960 году вообще ликвидировали путем присоединения к другому конструкторскому бюро.
Для коллектива ОКБ А.Н.Туполева была более реальная задача разработки стратегического бомбардировщика, который должен был быть дозвуковой.
В 1955 году очередная информация от разведки СССР вынудили в очередной раз заставить ускорить создание самолета. США провели испытательные полеты B-36 с атомным двигателем.
Был созван научный совет, которые решил что полет был на обыкновенных двигателях, но с ядерным реактором. Туполеву было предложено сделать такой же эксперимент совместно с Курчатовым.
ОКБ Туполева начало разработку летающей атомной лаборатории на базе уже существующего серийного самолета Ту-95. Для инженеров Туполева был организованы циклы лекции лучшими физиками-ядерщиками по атомным процессам, реакторах, защите, материалах, управления реакцией и т. д.
На этих лекциях возникали совместные обсуждения вопросов использования атомных технологий дополнительно в ограничениях требовании самолетостроения. В итоге команда ученых и конструкторов разработала компактных атомный реактор, способный поместиться в фюзеляж самолета Ту-95.
Основная цель создания летающей атомной лаборатории на базе Ту-95 — это исследования радиационного влияния на жизнедеятельность самолета; оценка систем защиты от радиационного излучения; исследование отражения радиационного излучения от воздушных масс на разных высотах.
На созданием ЛАЛ на базе Ту-95 работали множество ОКБ, которые модифицировали базовое оборудование самолета.
«Наземный стенд для/>испытаний атомного/>реактора » Для оценки и тестирования работы реактора была построена наземная модель из части фюзеляжа от Ту-95.
Защита от радиации на ЛАЛ применили новые сплавы металлов ранее не применяемые в производстве самолетов. Все сплавы разрабатывались в ОКБ неметаллов совместно с НИИ химической промышленности.
Наземный стенд был готов к 1958 году на Семипалатинском полигоне, а в июне был запущен реактор на макете. Первый запуск оказался успешным: реактор разогнался до рабочий мощности, системы управления и защиты от излучения, а также выработаны инструкции для экипажа ЛАЛ.
Летающая лаборатория получала индекс Ту-95ЛАЛ, ранее потом был переоборудован стратегический бомбардировщик Ту-95М с которого было снято вооружение. Экипаж был защищен в герметичной кабине, которая закрывалась свинцовой пяти сантиметровой плитой и двадцати сантиметровой плитой из защитных материалов полиэтилена и церезина.
Самолет оснастили датчиками для фиксации уровня излучения радиации в бомбоотсеке, в салоне экипажа, по одному датчику на крыльях и в хвостовой части самолета.
Атомный реактор был изолирован в специальной оболочке из свинца и комбинированных материалов. При этом с двигателями был не связан, а использовался лишь источником излучения.
«Размещение реактора/>на Ту-95ЛАЛ» В качестве теплоносителя использовалась дистиллированная вода, которая нагревалась и передавала свое тепло теплообменнику другого контура воды. Далее, второй контур охлаждался через водовоздушный радиатор, продуваемый потоками воздуха через имеющейся воздухозаборник в фюзеляже самолета.
Реактор получился чуть больше фюзеляжа самолета, поэтому пришлось его чуть расширить по кругу фюзеляжа. В результате защита реактора оказалась эффективной, что позволило снизить защиту в капсуле экипажа и другого оборудования.
В период 1959-1960 годов самолет с атомным реактором Ту-95ЛАЛ был готов и базировался на аэродроме в Московской области. На него лично приехал смотреть министр Деменьтев. За осень 1961 года самолет сделал успешные 34 вылета. Летчики-испытатели М.М.Нюхтиков, М.А.Жила, Е.А.Горюнов и ученые разработчики совершили полеты самолета, как с работающим реактором, так и остановленным реактором.
В ходе испытаний Ту-95ЛАЛ были получены удовлетворительные характеристики по защите экипажа от радиационного излучения, но громоздкая защита требовала дальнейшее снижения весовых характеристик.
Главная проблема в эксплуатации Ту-95ЛАЛ стала последствия разрушения реактора от возможной аварии самолета.
«Демонтаж реактора с/>самолета Ту-95ЛАЛ» Степень заражения огромных пространств радиоактивными компонентами предрешило дальнейшую судьбу Ту-95ЛАЛ. Почти десять лет он находился на аэродроме около Семипалатинского полигона и в 1970-м году после снятия реактора был передан в Иркутский военно-авиационное училище в качестве музейного экспоната.
Во время «горбачевской перестройки» и сокращения военного наступательного вооружения самолет признали боевым и распили на металлолом.
Казалось бы проект стратегического бомбардировщика с ядерными двигателями был заброшен, но полученные результаты позволили ОКБ Туполева параллельно в 1970-е годы продолжить разработки еще одного экспериментального проекта самолета Ту-119 с двигателями способными работать на киросине и энергии от ядерного реактора.
Окончательно отказаться от таких самолетов пришлось, когда баллистические ракеты смогли преодолевать континенты и могли нести достаточно ядерных боеголовок для полного уничтожения вероятного противника. К тому же проблема безопасности эксплуатации самолетов с ядерным реактором была по прежнему не решена, как в прочем и в США.
В итоге Правительство СССР посчитало, что выделяемые огромные средства на создание самолета менее выгодно, чем созданные межконтинентальные ракеты, и проекты самолетов с ядерными реакторами закрыли.
Тем неменее благодаря проекту самолета Ту-95ЛАЛ были получены уникальные результаты исследовании, которые дали знания для других проектов с использованием ядерного реактора.
Нефть представляет собой маслянистую жидкость с характерным острым запахом и различным, в зависимости от места добычи, цветом. По своему химическому строению она является чрезвычайно сложной смесью различных химических соединений, прежде всего органических веществ - углеводородов. Углеводороды называются так потому, что представляют…С древнейших времен одним из основных занятий человека было собирательство. Под этим словом современные ученые подразумевают сбор съедобных семян, орехов, фруктов, корней, личинок, яиц и т.п. Основным орудием при собирательстве была толстая палка-копалка, один конец которой был заострен и обожжен на…Рейтинг — 4770, Статистика просмотров сегодня — 7
the100.ru
(ЯРД) - ракетный двигатель, в к-ром источником энергии является ядерное топливо. В ЯРД с ядерным реак.тором теплота, выделяющаяся в результате цепной ядерной реакции, сообщается рабочему телу (напр., водороду). Активная зона ядерного реактора может быть твёрдофазной, жидкой или газофазной. Ракета с ЯРД может получить существенно болыпую скорость истечения, чем ракета с хим. РД, при значит. тяге. В радиоизотопном ракетном двигателе используется энергия радиоактивного распада. См. рис.
Принципиальная схема ядерного ракетного двигателя: 1 - бак с жидким водородом; 2 - насос; 3 - турбина; 4 - тепловыделяющие элементы; 5 - выпуск газов из турбины; 6 - сопло; 7 - стержни управления; 8 - защитный экран
Большой энциклопедический политехнический словарь. 2004.
ЯДЕРНЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ — ракетный двигатель, рабочим телом в котором служит либо какое либо вещество (напр., водород), нагреваемое за счет энергии, выделяющейся при ядерной реакции или радиоактивном распаде, либо непосредственно продукты этих реакций. Различают… … Большой Энциклопедический словарь
Ядерный ракетный двигатель — (ЯРД) разновидность ракетного двигателя, которая использует энергию деления или синтеза ядер для создания реактивной тяги. Бывают реактивными (нагрев рабочего тела в ядерном реакторе и вывод газа через сопло) и импульсными (ядерные взрывы… … Википедия
ядерный ракетный двигатель — ракетный двигатель, рабочим телом в котором служит либо какое либо вещество (например, водород), нагреваемое за счёт энергии, выделяющейся при ядерной реакции или радиоактивном распаде, либо непосредственно продукты этих реакций. Находится в… … Энциклопедический словарь
ядерный ракетный двигатель — 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
Ядерный ракетный двигатель — (ЯРД) ракетный двигатель, в котором тяга создаётся за счёт энергии, выделяющейся при радиоактивном распаде или ядерной реакции. Соответственно типу происходящей в ЯРД ядерной реакции выделяют Радиоизотопный ракетный двигатель,… … Большая советская энциклопедия
Ядерный ракетный двигатель на гомогенном растворе солей ядерного топлива — Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей. Ядерный ракетный двигатель на гомогенном растворе солей ядерного топлива (англ. … Википедия
Ядерный реактивный двигатель — Ядерный ракетный двигатель (ЯРД) разновидность ракетного двигателя, которая использует энергию деления или синтеза ядер для создания реактивной тяги. Бывают собственно реактивными (нагрев рабочего тела в ядерном реакторе и вывод газа через… … Википедия
Ракетный двигатель — реактивный двигатель, источник энергии и рабочее тело которого находится в самом средстве передвижения. Ракетный двигатель единственный практически освоенный для вывода полезной нагрузки на орбиту искусственного спутника Земли и применения в… … Википедия
Ракетный двигатель — (РД) Реактивный двигатель, использующий для своей работы только вещества и источники энергии, имеющиеся в запасе на перемещающемся аппарате (летательном, наземном, подводном). Т. о., в отличие от воздушно реактивных двигателей (См.… … Большая советская энциклопедия
РАДИОИЗОТОПНЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ — изотопный ракетный двигатель, ядерный ракетный двигатель, использующий энергию распада радиоактивных изотопов хим. элементов. Эта энергия служит для нагрева рабочего тела, либо же рабочим телом являются сами продукты распада, образующие… … Большой энциклопедический политехнический словарь
dic.academic.ru
Виталий Головачев
Атомный двигатель для космических ракет - казалось бы, далекая мечта писателей-фантастов – был, оказывается, не только разработан в сверхсекретных конструкторских бюро, но и изготовлен, а затем испытан на полигонах. «Это была нетривиальная работа», говорит генеральный конструктор Воронежского федерального государственного предприятия «КБ химавтоматики» Владимир Рачун. В его устах «нетривиальная работа» означает очень высокую оценку сделанного.
«КБ химавтоматики», хотя и имеет отношение к химии (изготавливает насосы для соответствующих отраслей промышленности), на самом деле является одним из уникальных, ведущих в России и за рубежом центров ракетного двигателестроения. Предприятие было создано в Воронежской области в октябре 1941 года, когда гитлеровские войска рвались к Москве. В то время КБ разрабатывало агрегаты для боевой авиационной техники. Однако в пятидесятые годы коллектив переключился на новую перспективную тематику — жидкостные ракетные двигатели (ЖРД). «Изделия» из Воронежа были установлены на «Востоках», «Восходах», «Союзах», «Молниях», «Протонах»...
Здесь, в «КБ химавтоматики», создан и самый мощный в стране однокамерный кислородно-водородный космический «мотор» тягой в двести тонн. Он использовался в качестве маршевого двигателя на второй ступени ракетно- космического комплекса «Энергия—Буран». Воронежские ЖРД установлены на многих военных ракетах (например, SS-19, известных как «Сатана», или SS-N-23, запускаемых с подводных лодок). Всего было разработано около 60 образцов, 30 из которых доведено до серийного производства. В этом ряду на особицу стоит ядерный ракетный двигатель РД-0410, который создавался совместно со многими оборонными предприятиями, КБ и НИИ.
Один из основоположников отечественной космонавтики Сергей Павлович Королев рассказывал, что о силовой атомной установке для ракет мечтал еще с 1945 года. Очень заманчиво было использовать могучую энергию атома для покорения космического океана. Но в то время у нас и ракет-то не было. А в середине 50-х советские разведчики сообщили, что в США полным ходом идут исследования по созданию ядерного ракетного двигателя (ЯРД). Эта информация была сразу же доведена до высшего руководства страны. Скорее всего, с ней был ознакомлен и Королев. В 1956-м в секретном докладе о перспективах развития ракетной техники он подчеркивал, что ядерные двигатели будут иметь очень большие перспективы.
Впрочем, все понимали, что реализация идеи сопряжена с огромными трудностями. Атомная электростанция, к примеру, занимает многоэтажный корпус. Задача состояла в том, чтобы превратить это большое здание в компактную установку величиной с два письменных стола. В 1959 году в Институте атомной энергии состоялась весьма знаменательная встреча «отца» нашей атомной бомбы Игоря Курчатова, директора Института прикладной математики, «главного теоретика космонавтики» Мстислава Келдыша и Сергея Королева. Фотография «трех К», трех выдающихся людей, прославивших страну, стала хрестоматийной. Но мало кто знает, что именно обсуждали они в тот день.
— Курчатов, Королев и Келдыш вели разговор о конкретных аспектах создания ядерного двигателя, — комментирует фотографию ведущий конструктор атомного «мотора» Альберт Белогуров, более 40 лет работающий в воронежском КБ. — Сама идея к тому времени уже не казалась фантастической. С 57-го, когда у нас появились межконтинентальные ракеты, конструкторы Средмаша (министерства, занимавшегося атомной тематикой) стали заниматься предварительными проработками ядерных двигателей. После встречи «трех К» эти исследования получили новый мощный импульс.
Атомщики трудились бок о бок с ракетчиками. Для ракетного двигателя взяли один из самых компактных реакторов. Внешне это сравнительно небольшой металлический цилиндр диаметром около 50 сантиметров и длиной примерно метр. Внутри — 900 тонких трубок, в которых находится «горючее» — уран. Принцип работы реактора сегодня известен и школьникам. Во время цепной реакции деления атомных ядер образуется огромное количество тепла. Мощные насосы прокачивают через пекло уранового котла водород, который нагревается до 3000 градусов. Затем раскаленный газ, вырываясь с огромной скоростью из сопла, создает мощную тягу...
На схеме все выглядело хорошо, но что покажут испытания? Обычные стенды для запуска полномасштабного ядерного двигателя не используешь — с радиацией шутки плохи. Реактор — это, по сути, атомная бомба, только замедленного действия, когда энергия выделяется не мгновенно, а в течение определенного времени. В любом случае необходимы особые меры предосторожности. Испытания реактора решили проводить на атомном полигоне в Семипалатинске, а первую часть конструкции (как бы сам двигатель) — на стенде в Подмосковье.
— В Загорске имеется превосходная база для наземных запусков ракетных двигателей, — поясняет Альберт Белогуров. — Мы изготовили около 30 образцов для стендовых испытаний. Водород сжигали в кислороде и затем газ направляли в двигатель — на турбину. Турбонасос перекачивал поток, но не в атомный реактор, как положено по схеме (реактора в Загорске, понятно, не было), а в атмосферу. Всего было проведено 250 испытаний. Программа завершилась полным успехом. В итоге получили работоспособный двигатель, отвечавший всем предъявленным требованиям. Сложнее оказалось организовать испытания ядерного реактора. Для этого необходимо было построить специальные шахты и другие сооружения на Семипалатинском полигоне. Столь масштабные работы были сопряжены, естественно, с большими финансовыми затратами, а получить деньги и в то время было непросто.
Тем не менее стройка на полигоне началась, хотя и велась, по словам Белогурова, «в экономном режиме». Не один год ушел на сооружение двух шахт и служебных помещений под землей. В бетонном бункере, расположенном между шахтами, находились чуткие приборы. В другом бункере, на удалении 800 метров, — пульт управления. Во время испытаний ядерного реактора пребывание людей в первом из названных помещений было категорически запрещено. В случае аварии стенд превратился бы в мощный источник радиации.
Перед экспериментальным запуском реактор аккуратно опускали в шахту с помощью установленного снаружи (на поверхности земли) козлового крана. Шахта была соединена с выдолбленной на глубине 150 метров в граните и облицованной сталью сферической емкостью. В такой необычный «резервуар» закачивали под большим давлением газообразный водород (для использования его в жидком виде, что, конечно же, эффективней, не было денег). После запуска реактора водород поступал снизу в урановый котел. Газ раскалялся до 3000 градусов и с грохотом огненной струёй вырывался из шахты наружу. Сильной радиоактивности в этом потоке не было, но в течение суток находиться снаружи в радиусе полутора километров от места испытаний не разрешалось. К самой же шахте нельзя было подходить в течение месяца. Полуторакилометровый подземный тоннель, защищенный от проникновения радиации, вел из безопасной зоны сначала к одному бункеру, а из него — к другому, находящемуся возле шахт. По этим своеобразным длиннющим «коридорам» и передвигались специалисты.
Испытания реактора проводились в 1978—1981 годах. Результаты экспериментов подтвердили правильность конструктивных решений. В принципе ядерный ракетный двигатель был создан. Оставалось соединить две части и провести комплексные испытания ЯРД в собранном виде. Но на это денег уже не дали. Ибо в восьмидесятые годы практического использования в космосе атомных силовых установок не предусматривалось. Для старта с Земли они не годились, ибо окружающая местность подверглась бы сильному радиационному загрязнению. Ядерные двигатели вообще предназначены только для работы в космосе. И то на очень высоких орбитах (600 километров и выше), чтобы космический аппарат вращался вокруг Земли многие столетия. Потому что «период высвечивания» ЯРД составляет как минимум 300 лет. Собственно говоря, аналогичный двигатель американцы разрабатывали прежде всего для полета к Марсу. Но в начале восьмидесятых руководителям нашей страны было предельно ясно: полет к Красной планете нам не под силу (как, впрочем, и американцам, они тоже свернули эти работы).
Однако именно в 1981-м у наших конструкторов появились новые перспективные идеи. Почему бы не использовать ядерный двигатель еще и в качестве энергетической установки? Проще говоря, вырабатывать на нем в космосе электроэнергию. При пилотируемом полете можно с помощью раздвижной штанги «отодвинуть» от жилых помещений, в которых находятся космонавты, урановый котел на расстояние до 100 метров. Будет он лететь вдали от станции. При этом получили бы очень мощный источник столь нужной на космических кораблях и станциях энергии. В течение 15 лет воронежцы вместе с атомщиками занимались этими перспективными исследованиями, проводили испытания на Семипалатинском полигоне. Государственного финансирования не было вообще, и все работы велись за счет заводских ресурсов и... энтузиазма. Сегодня мы имеем здесь очень солидный задел. Вопрос лишь в том, будут ли эти разработки востребованы.
— Обязательно, — уверенно отвечает генеральный конструктор Владимир Рачук. — Сегодня на космических станциях, кораблях и спутниках энергию получают от солнечных батарей. Но на ядерном реакторе выработка электричества намного дешевле — вдвое, а то и втрое. Кроме того, в тени Земли солнечные батареи не работают. Значит, нужны аккумуляторы, а это заметно увеличивает вес космического аппарата. Конечно, если речь идет о небольшой мощности, скажем, о 10—15 киловаттах, то проще иметь солнечные батареи. Но когда в космосе требуется 50 киловатт и больше, то без ядерной установки (которая, кстати, служит 10—15 лет) на орбитальной станции или межпланетном корабле не обойтись. Сейчас на такие заказы мы, откровенно говоря, не очень рассчитываем. Но в 2010—2020 годах ядерные двигатели, являющиеся одновременно мини-электростанциями, будут очень нужны.
— Сколько весит такая ядерная установка?
— Если говорить о двигателе РД-0410, то масса его вместе с радиационной защитой и рамой крепления — две тонны. А тяга — 3,6 тонны. Выигрыш очевиден. Для сравнения: «Протоны» поднимают на орбиту и 20 тонн. А более мощные ядерные установки, конечно, будут повесомее — может быть, 5—7 тонн. Но в любом случае ядерные ракетные двигатели позволят выводить на стационарную орбиту грузы, имеющие в 2—2,5 раза большую массу, и обеспечат космические аппараты долговременной стабильной энергетикой...
Я не стал говорить с генеральным конструктором на больную тему — о том, что на Семипалатинском полигоне (нынче это территория другого государства) осталось немало ценного заводского оборудования, которое вернуть в Россию пока не удалось. Там же, в шахте, находится и один из испытательных атомных реакторов. Да и козловой кран все еще стоит на своем месте. Только вот испытания ядерного двигателя больше не проводятся... В собранном виде он стоит сейчас в заводском музее. Ждет своего часа.
«Труд», 13 Апреля 2000
everythings.narod.ru
Меняем топливо?
Как это часто случалось в истории автомобилестроения, пальму первенства, на этот раз - в деле атомной легковушки, постарались захватить конструкторы компании Ford Motors. Сразу оговоримся: название «атомный автомобиль» не совсем корректное. Как и «атомная бомба». На самом деле и то, и другое устройство величать можно не иначе, как «ядерными», ибо в них используются именно ядерные силы, которые освобождаются при делении ядер урана (плутония и так далее) на ядра более простых элементов.
Атомное автостроение чуть было не началось с танков. В 1954 г. На посвящённой развитию бронетехники конференции Question Mark III в Детройте была представлена модель танка TV-I с ядерным реактором в роли силовой установки. Полной зарядки реактора по замыслам конструкторов должно было хватить на 500 ч работы. Весил танк 70 т, из которых примерно 10 приходилось на реактор и 20 - на биологическую защиту. Соотношение было признано нецелесообразным, и к следующему году танк изрядно похудел. Новая модель, получившая индекс R32 и представленная на Question Mark IV, весила уже 50 т, из которых на реактор с защитой приходилось около 15. Пробег машины на одной «заправке» должен был составить порядка 6500 км.
Такой вариант был признан более удачным, однако и он не ушёл дальше чертежей и пластилиновых макетов. На этом интерес военных инженеров к ядерному транспорту утих. Зато гражданские конструкторы из того же Детройта пошли гораздо дальше своих коллег.
Не будем ломать копья и традиции и продолжим называть «ядерный» автомобиль «атомным». За его разработку инженеры Ford взялись в 1957 г. А уже год спустя широкой общественности был представлен первый атомный концепт - атомобиль Ford Nucleon (от латинского nucleus - ядро).
Кассета с ядерным топливом, так называемый ТВЭЛ (Тепло Выделяющий ЭЛемент), как и сам ядерный реактор у этого необычного авто располагались сзади. Реакторный отсек был защищён двойным дном и мощным слоем биологической защиты. Кассета была легкосъёмной и после того, как ядерное топливо «отрабатывало» свой ресурс, менялась на новую. Предполагалось, что менять их будут на специальных автозаправках. Сам процесс замены должен был занимать не больше получаса. Учитывая, что на одной «заправке» машина должна была проходить от 8000 км и больше (предполагались кассеты разных ёмкостей - «эконом», «стандарт» и «супер»), время более чем приемлемое.
Кабина водителя была вынесена далеко вперёд, аж за переднюю ось. Причин тому было две. Во-первых, таким образом экипаж машины максимально отдалялся от потенциально опасного ядерного отсека. И, во-вторых, кабина в этом случае уравновешивала установленную сзади тяжёлую биологическую защиту. Сама же кабина представляла почти сплошной стеклянный колпак с панорамным обзором. По бокам от неё были смонтированы воздухозаборники, предназначенные для охлаждения реактора.
Концепт был выполнен в одну восьмую натуральной величины, однако производители клятвенно заверяли общественность, что они готовы хоть сейчас соорудить его в нормальном размере. Что все детали и узлы просчитаны, продуманы и прочерчены, и дело остаётся за самым малым. А именно - за малым ядерным реактором, который пока не создан, но будет создан вот-вот. Буквально, лет через пять. А пока его не создали, маленький Nucleon был определён на стоянку в Музей Генри Форда в Дирборне (штат Мичиган). Где он стоит и по сию пору.
С компьютером на борту
Однако по прошествии пяти лет реактор так и не родился. Зато родился новый концепт. Ещё более революционный и значительно более реальный. Уже хотя бы потому, что был сделан в натуральную величину.
Ford Seattle-ite был представлен на Всемирной ярмарке 1963 г. Это уже был поистине автомобиль будущего, имевший довольно мало общего с другими машинами. Одной из главных его фишек (кроме ядерной начинки) была сменная силовая установка. Она была смонтирована в легкосъёмной передней части автомобиля. По желанию можно было ездить на экономичном 60-сильном передке, либо на агрессивном 400-сильном. Все органы управления подключались через шарнирные передачи за считанные минуты. В машине предусматривалось некое подобие современной GPS, только без использования спутников. Бортовой компьютер (именно, Seattle-ite начала 1960-х имел самый настоящий бортовой компьютер) получал с приборов данные о пройденном километраже, поворотах и откладывал маршрут на «вшитой» в память карте, которая отображалась на цветном экране. Машина имела шестиколёсную схему, четыре передних колеса были ведущими и управляемыми. Такая конструкция резко улучшала манёвренность машины, да и тормозила она в шесть колёс более эффективно, чем её четырёхколёсные братья. Лучше всего эффект четырёх ведущих ощущался на мокрой дороге, когда передняя пара фактически «осушала» своими покрышками дорогу для пары «ведомой».
Кабина машины была оснащена стёклами с переменной прозрачностью, вентиляционными жалюзи, а почти всё управление осуществлялось буквально кончиками пальцев. Дизайн автомобиля и сейчас вызывает у людей неподдельное восхищение. В буклете, посвящённом концепту, было написано: «Передовые стилисты не ограничены существующими техническими и научными достижениями. Свобода мысли - ключ к прогрессивному автомобильному конструированию. Seattle-ite приведёт к созданию новых понятий в дизайне, комфорте и безопасности». И опять же дело упиралось в компактный ядерный реактор. Впрочем, в данном конкретном случае конструкторы немного перестраховались и заявили, что машина может работать и на топливных элементах. Однако тогда и нормальных топливных элементов, преобразующих органическое химическое топливо непосредственно в электричество, не существовало. Они появились лишь спустя два десятилетия. А компактный ядерный реактор? Его нет и сейчас.
Атомная небомба
Получив два концепта и ни одного атомобиля, человечество на некоторое время забыло про свою ядерную автомечту. А после катастрофы 1986-го как минимум десятилетие и вспоминать о ней не хотело, настолько ярко стояли перед глазами обывателя тёмные руины четвёртого агрегата Чернобыльской АЭС. Считалось, что авария атомобиля, если таковой, например, врежется в столб, обязательно приведёт к ядерному взрыву районного масштаба. Обыватели плохо себе представляют, как работает нормальный ядерный реактор. Им часто представляется, что в его недрах происходят один за другим маленькие ядерные взрывы, в одну тысячную или одну десятитысячную Хиросимы, и эти взрывы толкают мощные поршни, которые и крутят гигантские генераторы. На самом деле, всё не так страшно, и реактор, скорее, представляет собой большую топку, чем взрывную камеру.
Очень грубо процесс выглядит так: в рабочую зону загружаются заряженные обогащённым ураном-235 (чаще всего) ТВЭЛы. Термин «обогащённый» обозначает, что в топливе этого урана содержится порядка 10%, остальное - посторонние вещества. Когда несколько таких ТВЭЛов сближаются, они начинают «обстреливать» друг друга нейтронами. При этом элементы нагреваются, и чем ближе их сводят - тем нагрев больше. В разных типах реакторов температура рабочей зоны составляет от 250 до 400°С. Проходящая через теплообменники реактора вода, превращаясь в пар, вращает турбины генераторов точно так же, как она делает это на тепловых электростанциях. Процесс продолжается до тех пор, пока концентрация урана-235 в ТВЭЛах не упадёт до 3-4%.
Даже если свести ТВЭЛы вплотную, взрыва не произойдёт, ибо 10-процентный уран просто не может взорваться. В Чернобыле рвануло не ядерное топливо, а перегретое рабочее тело. Проще говоря - пар. То есть, никакого ядерного взрыва там не было, да и не могло быть. Было сильнейшее радиационное заражение местности, ибо взорвавшийся «паровой котёл» разнёс в прах и ТВЭЛы, в которых обогащённого радиоактивного урана и не менее радиоактивных продуктов его распада содержались тонны. Но то была огромная электростанция, одна из самых больших в мире. В случае с малым автомобилем какой-либо грандиозной катастрофы, да и не грандиозной, произойти не может никак. К тому же разработка новых более безопасных и эффективных реакторов далеко не закончена, и ныне в МАГАТЭ рассматриваются около 50 перспективных проектов. Что-то оттуда вполне может перепасть и атомобилю.
Электричество на шару
Инцидент с четвертым энергоблоком Чернобыльской АЭС сильно подкосил веру народа в мирный атом. Для того чтобы её вновь укрепить, учёные из США, ЮАР и Китая сообща придумали ядерный реактор, который обладает свойствами самозащищённости и в принципе не может взорваться. Вот как он устроен.
Атомонастроение
Страсти по атому несколько улеглись, но в 2009-м мы получили третий атомный концепт. На этот раз постаралась уже компания General Motors. А помог ей нью-йоркский дизайнер и изобретатель Лорен Кулесус. Свой прототип для марки Cadillac он назвал WTF - World Thorium Fuel Vehicle - «всемирный автомобиль на ториевом топливе». И это далеко не самая главная особенность нового атомобиля.
Его можно назвать «вечмобилем», ибо запас его прочности и выносливости превосходит все мыслимые пределы. Во-первых, на одной заправке WTF будет ходить не 8000, и даже не 80 000 км. Запас хода в нём вообще считается не в километрах, а в годах. Так вот, на одной заправке «вечмобиль» будет колесить не менее 100 лет. Во-вторых, все детали и узлы у авто многократно задублированы, поэтому никакая поломка не выведет его из строя. Одних только колёс предусмотрено 24. По формуле 4х6. Причём у каждого колеса – свой собственный электромотор. Заменять колёса не нужно, ни полностью, ни частично, требуется лишь их регулировать один раз в пять лет. В-третьих, машина имеет гибкую конструкцию. В зависимости от условий и от ситуации она может «льнуть» к дороге или, напротив, «вздыбиться». Конечно, не сильно, но на динамике и управляемости это отразится существенно.
Реактор расположен в задней части машины. Работать он будет постоянно, а излишки энергии, например на стоянке, вполне можно продавать в городские энергосети через специальные принимающие розетки. Но, к сожалению, и для этого авто маленький ториевый реактор ещё не построен. Однако увидеть работающий атомобиль и даже прокатиться на нём уже можно. Фанаты вышедшей в конце прошлого года ролевой компьютерной игры Fallout-3 рассекают игровые просторы именно на старом добром Ford Nucleon. Кстати: «fallout» в переводе с английского - «радиоактивное заражение».
Наш комментарий Виктор Сидоренко, член-корреспондент РАН: «Жизнь диктует пределы целесообразности»
После освоения военного применения атомной энергии естественным стало стремление её гражданского использования, имея в виду все достоинства высокой концентрации энергии и большого энергозапаса в ядерном топливе. Были просмотрены все возможные направления и цели ядерных энергоисточников, в том числе и для различных видов транспорта. Помимо технической осуществимости, жизнь диктует свои пределы целесообразности, которые формируются многими факторами: и экономикой, и простотой использования, и безопасностью.
Следует учитывать принципиальные особенности ядерного двигателя - это агрегат высокой технологии, дорогой и имеющий специфическую ядерную и радиационную опасность. Насколько целесообразно его использование в областях массового применения и широкой доступности: автотранспорте, железной дороге, других областях наземного транспорта, авиации? Сегодня, по-видимому, нет. А завтра? Повторюсь: жизнь сама продиктует пределы целесообразности. Ведь в своё время ядерные двигатели продемонстрировали свою востребованность в судостроении и по-прежнему остаются привлекательными для освоения космического пространства.
Автор: Валерий Чумаков
"Техника молодежи"
www.the-submarine.ru
