Я́дерный раке́тный дви́гатель (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 сопло) и импульсными (ядерные взрывы малой мощности при равном промежутке времени).
Традиционный ЯРД в целом представляет собой конструкцию из ядерного реактора и собственно двигателя. Рабочее тело (чаще — аммиак или водород) подаётся из бака в активную зону реактора где, проходя через нагретые реакцией ядерного распада каналы, разогревается до высоких температур и затем выбрасывается через сопло, создавая реактивную тягу. Существуют различные конструкции ЯРД — твердофазный, жидкофазный и газофазный, соответственно агрегатному состоянию ядерного топлива в активной зоне реактора — твёрдое, расплав или высокотемпературный газ (либо плазма). ЯРД активно разрабатывались и испытывались в СССР и США с середины 1950-х годов. Исследования ведутся и в настоящее время.
Исследовались также импульсные ядерные ракетные двигатели. Ими занимались и в США и, позднее, в СССР.
Космический корабль проекта «Орион», рисунок художника
Например, в США известен проект «Orion» в 1958 году фирмы «Дженерал Атомикс» (англ. «General Atomics»).
Атомные заряды мощностью примерно в 1 килотонну на этапе взлёта должны были взрываться со скоростью один заряд в секунду.
Ударная волна — расширяющееся плазменное облако — должна была приниматься «толкателем»- мощным металлическим диском с теплозащитным покрытием, и, потом, отразившись от него, создать реактивную тягу. Импульс, принятый плитой толкателя, через элементы конструкции передавался собственно кораблю. Затем, когда высота и скорость вырастут, частоту взрывов можно было уменьшить. При взлёте корабль должен был лететь строго вертикально, чтобы минимизировать площадь радиоактивного загрязнения атмосферы.В СССР аналогичный проект разрабатывался в 1950-70-х годах (см. РД-0410).
Устройство содержало дополнительные химические реактивные двигатели, выводящие его на 30-40 км от поверхности Земли и затем предполагалось включать основной ядерно-импульсный двигатель. Основной проблемой была прочность экрана-толкателя, который не выдерживал огромных тепловых нагрузок от близких ядерных взрывов. Вместе с тем были предложены несколько технических решений, позволяющих разработать конструкцию плиты-толкателя с достаточным ресурсом. Проект не был завершён.
В США были проведены несколько испытаний модели летательного аппарата с импульсным приводом (для взрывов использовалась обычная химическая взрывчатка). Получены положительные результаты о принципиальной возможности управляемого полёта аппарата с импульсным двигателем.
Реальных испытаний импульсного ЯРД с подрывом ядерных устройств не проводилось. Дальнейшие практические разработки в области импульсных ЯРД были прекращены в конце 1960-х гг.
Wikimedia Foundation. 2010.
dic.academic.ru
Атомные электростанции уже не один год работают на Землю. Почему бы необузданную колоссальную силу атома и не использовать в космосе, создав некий ядерный двигатель?
Ядерный реактивный двигатель во многом походит на ЖРД. В качестве рабочего тела, которое за счет подводимого тепла испаряется, а затем с высокой скоростью выбрасывается наружу, оказывается лучше всего использовать все тот же водород. Известно, что энергия деления ядер в десять миллионов раз превышает энергию химических реакций.
Активная зона реактора, где происходит деление ядер и торможение их осколков, преобразуемое в тепло, может быть трех типов: твердая, жидкая и газовая. В соответствии с этим ядерные реактивные двигатели подразделяются на твердофазные, жидкофазные и газофазные.
В твердофазном ядерном реактивном двигателе рабочее тело нагревается, когда протекает по каналам реактора. Однако этот тип двигателя имеет один принципиальный недостаток: степень нагрева водорода в реакторе с твердой активной зоной ограничена температурой плавления делящегося вещества. По этой причине предельно достижимое значение удельного импульса для такого двигателя, вероятно, не превысит 1000 сек (для существующих конструкционных материалов).
Следующая разновидность ядерного двигателя — с жидкой активной зоной — позволяет поднять удельный импульс до 1300—1500 сек. В этом двигателе ядерное горючее находится в расплавленном состоянии. Интенсивно испаряясь, оно будет попадать в водород, что приведет к росту молекулярного веса рабочего тела. Поэтому прирост температуры не дает существенного увеличения тяги. Кроме того, в таком двигателе велики потери ядерного горючего, которое будет уноситься вместе с рабочим телом, а сам двигатель окажется источником радиоактивного заражения окружающей среды. Все это значительно снижает интерес к жидкофаэному ядерным реактивным двигателям.
В газофазном - теоретически достижимое значение удельной тяги составляет 2000—2500 сек (скорость истечения газовой струи около 25 км/сек).
Желаете узнать все о черном списке должников кредиторов и чем это грозит. Онлайн журнал Biznesluxe.ru http://biznesluxe.ru/works/narushaet-li-chernyj-spisok-dolzhnikov-po-kreditam-vashi-prava/ все о бизнесе и финансах расскажет вам все првду о кредитах и кредиторах, о черных списках, какие они бывают и как в них не попасть и много другого интересного из сферы бизнеса и финансов.
Одновременно следует заметить, что при использовании атомного реактора потребуется толстая защита, предохраняющая экипаж от смертоносного излучения. Вследствие этого вес системы также значительно возрастает.
Считают, что химические реактивные двигатели являются чуть ли не единственным средством создания тяги в космосе. Преувеличение роли этих двигателей в космических полетах — крайность, которая в конечном счете может затормозить развитие работ по изысканию новых способов создания тяги.
Всякое новое дело требует своих первопроходцев. Говорят, что в мире существуют три силы, которые во многом направляют деятельность людей. Это — любовь матери, красота женщины и мужество воина. Наверное, к ним надо добавить еще одну — неистощимую силу любознательности, благодаря которой совершаются великие, известные всему миру открытия и изобретения, приводящие в конечном результате к общему прогрессу науки и техники. Вот эта самая сила рано или поздно выведет в межпланетный полет и новый двигатель, использующий неисчерпаемый запас ядерной энергии. Вопрос лишь во времени, а любознательные, энтузиасты и пионеры, несмотря на недоверие скептиков, найдутся.
people-of-chernobyl.ru
Использование: в космической технике, в частности в ракетной и ядерной технике. Сущность изобретения: ядерный реактивный двигатель содержит корпус с замедлителем нейтронов, охватывающим камеру деления, соленоид стабилизации плазмы в камере деления, плазмотрон, соединенный с подогревателем делящегося вещества, ускоритель плазмы и плазмовод, обеспечивающий ввод делящегося вещества в камеру деления. На одном из концов соленоида установлена магнитная система типа "магнитной пробки", удерживающая плазму делящегося вещества и осколков деления, на другом - магнитная система, которая удерживает плазму делящегося вещества, но пропускает осколки деления к выходному соплу двигателя. Камера деления может быть выполнена в форме половины тора с двумя выходными соплами на торцах. В торцовых областях расположены "магнитные пробки", которые удерживают плазму делящегося вещества и пропускают осколки деления через сопла. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к ракетной и ядерной технике, предназначено для освоения космического пространства и может быть использовано для получения электрической и тепловой энергии на космическом корабле.
1% от ускорения силы тяжести на Земле. При указанных значениях мощностей реактивного двигателя в теплоносителе от замедления быстрых нейтронов будет выделяться значительная энергия, составляющая около 300 МВт вначале и 3000 МВт при выходе двигателя на мощность 100 ГВт, которая может быть использована для получения тепловой и электрической энергии на борту космического корабля.Формула изобретения
1. Ядерный реактивный двигатель, содержащий корпус, внутри которого размещен замедлитель нейтронов, охватывающий камеру деления, соленоид стабилизации плазмы в камере деления, сопло и устройство подачи разогретого делящегося вещества в камеру деления, отличающийся тем, что устройство подачи делящегося вещества в камеру деления содержит плазмотрон, соединенный с подогревателем делящегося вещества и ускорителем плазмы, и плазмовод, установленный на выходе ускорителя плазмы и соединенный с камерой деления, при этом на одном из концов соленоида стабилизации плазмы установлена магнитная система, создающая конфигурацию магнитного поля в виде магнитной пробки, обеспечивающая удержание плазмы делящегося вещества и осколков деления, а на другом - магнитная система, обеспечивающая удержание плазмы делящегося вещества и пропускание осколков деления к выходу через сопло. 2. Ядерный реактивный двигатель, содержащий корпус, внутри которого размещен замедлитель нейтронов, охватывающий камеру деления, соленоид стабилизации плазмы в камере деления, средство для создания реактивной тяги, отличающийся тем, что камера деления выполнена в форме половины тора, при этом средство для сохранения реактивной тяги включает два сопла, размещенных на торцах половины тора, причем в торцевых областях камеры деления установлены магнитные системы, обеспечивающие конфигурацию магнитного поля в виде магнитной пробки, обеспечивающей удержание плазмы делящегося вещества и пропускание осколков деления через сопла.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 05.11.2005
Извещение опубликовано: 27.09.2006 БИ: 27/2006
www.findpatent.ru
муҳаррики реактивии атомӣ. физ.
Краткий русско-таджикский терминологический словарь по точным, естественным и техническим наукам. Пирмаҳмад Нуров. 2013.
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
Авиационный двигатель — Запрос «Авиадвигатель» перенаправляется сюда; см. также другие значения. По теме Авиационный двигатель должна быть отдельная статья, а не страница разрешения неоднозначностей. После создания основной статьи страницу разрешения неоднозначностей,… … Википедия
Ракетный (реактивный) снаряд — снаряд (мина, ракета), движение которому сообщается за счет силы реакции. Р. с. состоит из двух основных частей: боевой (головной) части и реактивного двигателя. Боевая часть предназначена дли поражения цели и снаряжена взрывчатым веществом (в … Краткий словарь оперативно-тактических и общевоенных терминов
Комбинированный двигатель — двигатель авиационный, в котором сочетаются элементы двигателей различных схем с целью улучшения его характеристик в широком диапазоне условий полёта и режимов работы. Исходными для образования К. д. могут служить двигатели, работающие по циклам … Энциклопедия техники
АРД — автоматическая регулировка диафрагмы видео АРД атомный реактивный двигатель атомный ракетный двигатель Словари: Словарь сокращений и аббревиатур армии и спецслужб. Сост. А. А. Щелоков. М.: ООО «Издательство АСТ», ЗАО «Издательский дом Гелеос»,… … Словарь сокращений и аббревиатур
АРД — автоматический регулятор давления автоматическое регулирование дуги атомный реактивный двигатель … Словарь сокращений русского языка
АПВРД — атомный прямоточный воздушно реактивный двигатель … Словарь сокращений русского языка
хронология достижений в истории отечественной техники — 1045–50 е гг. В Великом Новгороде построен Софийский собор; при его возведении применялись блоки, полиспасты, вороты, рычажные и другие строительные механизмы. 1156 Построен деревянный Кремль в Москве по приказу Юрия Долгорукого. 1404 Монах… … Энциклопедия техники
Ядерная силовая установка — (ЯСУ) силовая установка, работающая на энергии цепной реакции деления ядра. Состоит из ядерного реактора и паро или газотурбинной установки, в которой тепловая энергия, выделяющаяся в реакторе, преобразуется в механическую или электрическую … Википедия
Судно — У этого термина существуют и другие значения, см. Судно (значения). Судно … Википедия
Хронология изобретений человечества — Эта статья или раздел нуждается в переработке. Пожалуйста, улучшите статью в соответствии с правилами написания статей … Википедия
technik_rus_taj.academic.ru
1) Av. Atom-Strahltrieb
2) eng. Atomstrahltriebwerk
Универсальный русско-немецкий словарь. Академик.ру. 2011.
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
Авиационный двигатель — Запрос «Авиадвигатель» перенаправляется сюда; см. также другие значения. По теме Авиационный двигатель должна быть отдельная статья, а не страница разрешения неоднозначностей. После создания основной статьи страницу разрешения неоднозначностей,… … Википедия
Ракетный (реактивный) снаряд — снаряд (мина, ракета), движение которому сообщается за счет силы реакции. Р. с. состоит из двух основных частей: боевой (головной) части и реактивного двигателя. Боевая часть предназначена дли поражения цели и снаряжена взрывчатым веществом (в … Краткий словарь оперативно-тактических и общевоенных терминов
Комбинированный двигатель — двигатель авиационный, в котором сочетаются элементы двигателей различных схем с целью улучшения его характеристик в широком диапазоне условий полёта и режимов работы. Исходными для образования К. д. могут служить двигатели, работающие по циклам … Энциклопедия техники
АРД — автоматическая регулировка диафрагмы видео АРД атомный реактивный двигатель атомный ракетный двигатель Словари: Словарь сокращений и аббревиатур армии и спецслужб. Сост. А. А. Щелоков. М.: ООО «Издательство АСТ», ЗАО «Издательский дом Гелеос»,… … Словарь сокращений и аббревиатур
АРД — автоматический регулятор давления автоматическое регулирование дуги атомный реактивный двигатель … Словарь сокращений русского языка
АПВРД — атомный прямоточный воздушно реактивный двигатель … Словарь сокращений русского языка
хронология достижений в истории отечественной техники — 1045–50 е гг. В Великом Новгороде построен Софийский собор; при его возведении применялись блоки, полиспасты, вороты, рычажные и другие строительные механизмы. 1156 Построен деревянный Кремль в Москве по приказу Юрия Долгорукого. 1404 Монах… … Энциклопедия техники
Ядерная силовая установка — (ЯСУ) силовая установка, работающая на энергии цепной реакции деления ядра. Состоит из ядерного реактора и паро или газотурбинной установки, в которой тепловая энергия, выделяющаяся в реакторе, преобразуется в механическую или электрическую … Википедия
Судно — У этого термина существуют и другие значения, см. Судно (значения). Судно … Википедия
Хронология изобретений человечества — Эта статья или раздел нуждается в переработке. Пожалуйста, улучшите статью в соответствии с правилами написания статей … Википедия
universal_ru_de.academic.ru
Я́дерный раке́тный дви́гатель (ЯРД) — разновидность ракетного двигателя, которая использует энергию деления или синтеза ядер для создания реактивной тяги. Бывают жидкостными (нагрев жидкого рабочего тела в нагревательной камере от ядерного реактора и вывод газа через сопло) и импульсно-взрывными (ядерные взрывы малой мощности при равном промежутке времени).
Традиционный ЯРД в целом представляет собой конструкцию из нагревательной камеры с ядерным реактором как источником тепла, системы подачи рабочего тела и сопла. Рабочее тело (как правило — водород) подаётся из бака в активную зону реактора, где, проходя через нагретые реакцией ядерного распада каналы, разогревается до высоких температур и затем выбрасывается через сопло, создавая реактивную тягу. Существуют различные конструкции ЯРД: твёрдофазный, жидкофазный и газофазный — соответствующие агрегатному состоянию ядерного топлива в активной зоне реактора — твёрдое, расплав или высокотемпературный газ (либо даже плазма).
В СССР развёрнутое постановление правительства по проблеме создания ЯРД было подписано в 1958 году. Этим документом руководство работами в целом было возложено на академиков Келдыша М. В., Курчатова И. В. и Королёва С. П.[1]. К работам были подключены десятки исследовательских, проектных, конструкторских, строительных и монтажных организаций. ЯРД активно разрабатывались КБХА в Воронеже и испытывались в СССР (см. РД-0410) и США (см. NERVA) с середины 1950-х годов. Исследования ведутся и в 2018 году[2].
По оценкам А. В. Багрова, М. А. Смирнова и С. А. Смирнова ядерный ракетный двигатель может добраться до Плутона за 2 месяца[3][4] и вернуться обратно за 4 месяца с затратой 75 тонн топлива, до Альфы Центавра за 12 лет, а до Эпсилон Эридана за 24,8 года[5].
Атомные заряды мощностью примерно в килотонну на этапе взлёта должны взрываться со скоростью один заряд в секунду. Ударная волна — расширяющееся плазменное облако — должна была приниматься «толкателем» — мощным металлическим диском с теплозащитным покрытием и потом, отразившись от него, создать реактивную тягу. Импульс, принятый плитой толкателя, через элементы конструкции должен передаваться кораблю. Затем когда высота и скорость вырастут, частоту взрывов можно будет уменьшить. При взлёте корабль должен лететь строго вертикально чтобы минимизировать площадь радиоактивного загрязнения атмосферы.
В США были проведены несколько испытаний модели летательного аппарата с импульсным приводом (для взрывов использовалась обычная химическая взрывчатка). Были получены положительные результаты о принципиальной возможности управляемого полёта аппарата с импульсным двигателем.
Реальных испытаний импульсного ЯРД с подрывом ядерных устройств не проводилось.
В США космические разработки с использованием импульсных ядерных ракетных двигателей осуществлялись с 1958 по 1965 год в рамках проекта «Орион» компанией «Дженерал Атомикс» по заказу ВВС США.
Космический корабль проекта «Орион», рисунок художника Программа развития проекта «Орион» была рассчитана на 12 лет, расчётная стоимость — 24 миллиарда долларов, что было сопоставимо с запланированными расходами на лунную программу «Аполлон» («Apollo»). Интересно, что разработчики проводили предварительные расчёты постройки на базе этой технологии корабля поколений с массой до 40 млн тонн и экипажем до 20 000 человек[6]. Согласно их расчётам один из уменьшенных вариантов такого ядерно-импульсного звездолёта (массой 100 тыс. т) мог бы достичь Альфы Центавра за 130 лет, разогнавшись до скорости 10 000 км/с.[7][8] Однако приоритеты изменились, и в 1965 году проект был закрыт.
В СССР аналогичный проект разрабатывался в 1950—70х годах[9]. Устройство содержало дополнительные химические реактивные двигатели, выводящие его на 30-40 км от поверхности, Земли и затем предполагалось включать основной ядерно-импульсный двигатель. Основной проблемой была прочность экрана-толкателя, который не выдерживал огромных тепловых нагрузок от близких ядерных взрывов. Вместе с тем были предложены несколько технических решений, позволяющих разработать конструкцию плиты-толкателя с достаточным ресурсом. Проект не был завершён.
В 1960-х годах США были на пути к Луне. Менее известным является тот факт, что в Зоне 25 (рядом со знаменитой Зоной 51) на полигоне Невады учёные работали над одним амбициозным проектом — полётом на Марс на ядерных двигателях. Проект был назван NERVA. Работая на полную мощность, ядерный двигатель должен был нагреваться до температуры в 2026,7 °C. В январе 1965 года были произведены испытания ядерного ракетного двигателя под кодовым названием «КИВИ»(KIWI).
В ноябре 2017 года Китайская корпорация аэрокосмической науки и техники (China Aerospace Science and Technology Corporation, CASC) опубликовала дорожную карту развития космической программы КНР на период 2017—2045 годы. Она предусматривает, в частности, создание многоразового корабля, работающего на ядерном ракетном двигателе[10].
В феврале 2018 года появились сообщения о том, что НАСА возобновляет научно-исследовательские работы по ядерному ракетному двигателю[11][12].
С 2010 года в России начались работы над проектом ядерной электродвигательной установки (ЯЭДУ) мегаваттного класса для космических транспортных систем[13][14]. По словам директора и генерального конструктора ОАО «НИКИЭТ» Юрия Драгунова, чьё предприятие конструирует реакторную установку, согласно плану ЯЭДУ должна быть готова в 2018 году[15][16]. На начало 2016 года завершено эскизное проектирование[17], проектная документация[18], завершены испытания системы управления реактором[19], проведены испытания ТВЭЛ[20], проведены испытания корпуса реактора[21], проведены испытания полномасштабных макетов радиационной защиты реакторной установки[22].
wikiredia.ru
Одним из высокоэффективных способов непосредственного превращения энергии тепла в энергию движения является ракетный (реактивный) двигатель, так как в нем полностью отсутствуют какие-либо промежуточные устройства вроде поршней, шатунов и систем передач, соединенных с воздушным винтом или ведущими колесами (в наземных локомотивах).
Сжигаемое в камере сгорания такого двигателя высококалорийное химическое топливо превращается в раскаленный до предельно высокой температуры и давления газ, который, вытекая с огромной скоростью через сопло наружу, создает реактивную струю, движущую ракету в направлении, противоположном движению этой струи газа.
Скорость движения ракеты при всех прочих равных условиях тем выше, чем быстрее вытекает из сопла двигателя струя раскаленного газа. Мощность ракетного двигателя, а следовательно, вес и грузоподъемность ракеты в свою очередь тем выше, чем больше масса одновременно нагреваемого и вытекающего из сопла двигателя газа. Скорость же истечения струи газа зависит от температуры и давления, которые способно развить сжигаемое в рабочей камере топливо.
Наконец, длительность действия двигателя при данной мощности зависит от запаса топлива, который способна нести на себе ракета без его пополнения в пути.
Короче говоря, увеличить скорость движения и мощность ракеты можно по существу несколькими путями: поднимая температуру нагретого газа, повышая скорость его истечения из сопла, увеличивая массу нагретого вещества или осуществляя все это по возможности одновременно.
В принципе всего этого можно достичь только в атомном двигателе. В нем для нагрева или ускорения вещества, создающего силу тяги, используют атомную энергию, получаемую в атомном реакторе.
Вряд ли есть необходимость доказывать, что атомное (ядерное) горючее, теплотворная способность которого во много раз превышает теплотворную способность самого лучшего химического топлива, открывает самые широкие перспективы именно в области космических полетов.
Поэтому будущее космических полетов целиком и полностью зависит от возможности использования для этой цели компактного, обладающего огромной энергией и долгодействием атомного горючего, которое будет составлять не девяносто и больше процентов общего объема и веса ракеты, как при использовании химического топлива, а много меньше, что позволит или резко уменьшить общий вес ракеты, или при тех же условиях значительно увеличить ее скорость и грузоподъемность.
Использовать для этой цели атомную энергию можно по крайней мере двумя способами: либо непосредственно нагревая, пропуская через реактор рабочее тело, например мощную струю водорода, запас которого в сжатом или сжиженном виде, естественно, придется брать в ракету, либо преобразуя вырабатываемое реактором тепло сначала в электрическую энергию, которую в свою очередь используют для ионизации газа и ускорения ионизированных тяжелых частиц.
www.scientificlife.ru
