ทุกๆสองสามปีบ้าง
พันโทคนใหม่ค้นพบดาวพลูโต
หลังจากนั้นเขาก็เรียกห้องปฏิบัติการ
เพื่อค้นหาชะตากรรมในอนาคตของแรมเจ็ทนิวเคลียร์

นี่เป็นหัวข้อที่ทันสมัยในทุกวันนี้ แต่สำหรับฉันแล้วดูเหมือนว่าเครื่องยนต์นิวเคลียร์แรมเจ็ตนั้นน่าสนใจกว่ามากเพราะมันไม่จำเป็นต้องพกพาของเหลวที่ใช้งานได้ไปด้วย
ฉันคิดว่าข้อความของประธานาธิบดีเป็นเรื่องเกี่ยวกับเขา แต่ด้วยเหตุผลบางอย่างทุกคนเริ่มโพสต์เกี่ยวกับ YARD วันนี้ ???
ขอรวบรวมทุกอย่างไว้ที่นี่ที่เดียว ฉันจะบอกคุณว่าความคิดที่น่าสนใจปรากฏขึ้นเมื่อคุณอ่านหัวข้อ และคำถามที่อึดอัดมาก

เครื่องยนต์ ramjet (เครื่องยนต์ ramjet คำภาษาอังกฤษคือ ramjet จาก ram - ram) เป็นเครื่องยนต์ไอพ่นที่ง่ายที่สุดในระดับเดียวกันของเครื่องยนต์ไอพ่นแบบหายใจด้วยอากาศ (เครื่องยนต์ ramjet) ในการออกแบบ มันเป็นประเภทของเครื่องยนต์ไอพ่นปฏิกิริยาโดยตรงซึ่งแรงผลักดันถูกสร้างขึ้นโดยกระแสไอพ่นที่ไหลจากหัวฉีดเท่านั้น แรงดันที่เพิ่มขึ้นที่จำเป็นสำหรับการทำงานของเครื่องยนต์ทำได้โดยการเบรกการไหลของอากาศที่กำลังจะมาถึง เครื่องยนต์แรมเจ็ทไม่ทำงานที่ความเร็วการบินต่ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ความเร็วเป็นศูนย์ จำเป็นต้องใช้คันเร่งอย่างน้อยหนึ่งตัวเพื่อให้มีกำลังปฏิบัติการ

ในช่วงครึ่งหลังของคริสต์ทศวรรษ 1950 ซึ่งเป็นช่วงนั้น สงครามเย็นโครงการเครื่องยนต์แรมเจ็ทพร้อมเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ได้รับการพัฒนาในสหรัฐอเมริกาและสหภาพโซเวียต


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

ไม่ใช่แหล่งพลังงานของเครื่องยนต์แรมเจ็ทเหล่านี้ (ต่างจากเครื่องยนต์แรมเจ็ทอื่นๆ) ปฏิกิริยาเคมีการเผาไหม้เชื้อเพลิง แต่เป็นความร้อนที่เกิดจากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ในห้องทำความร้อนของของไหลทำงาน อากาศจากอุปกรณ์ทางเข้าในแรมเจ็ตดังกล่าวผ่านแกนเครื่องปฏิกรณ์ ทำให้เครื่องเย็นลง และทำให้ตัวร้อนขึ้นจนถึง อุณหภูมิในการทำงาน(ประมาณ 3,000 เคลวิน) แล้วไหลออกจากหัวฉีดด้วยความเร็วเทียบได้กับอัตราการไหลของเครื่องยนต์จรวดขับเคลื่อนด้วยของเหลวเคมีที่ทันสมัยที่สุด วัตถุประสงค์ที่เป็นไปได้ของเครื่องบินที่มีเครื่องยนต์ดังกล่าว:
- เรือสำราญข้ามทวีปที่มีประจุนิวเคลียร์
- เครื่องบินการบินและอวกาศขั้นตอนเดียว

ทั้งสองประเทศได้สร้างเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ขนาดกะทัดรัดและใช้ทรัพยากรต่ำซึ่งมีขนาดเท่าจรวดขนาดใหญ่ ในสหรัฐอเมริกา ภายใต้โครงการวิจัยแรมเจ็ตนิวเคลียร์ของพลูโตและโทรี การทดสอบแบบตั้งโต๊ะของเครื่องยนต์แรมเจ็ตนิวเคลียร์ของโทรี-IIC ดำเนินการในปี พ.ศ. 2507 (โหมดกำลังเต็ม 513 เมกะวัตต์เป็นเวลาห้านาทีด้วยแรงขับ 156 กิโลนิวตัน) ไม่มีการทดสอบการบินและปิดโปรแกรมในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2507 เหตุผลประการหนึ่งในการปิดโปรแกรมคือการปรับปรุงการออกแบบขีปนาวุธด้วยเครื่องยนต์จรวดเคมีซึ่งทำให้มั่นใจได้อย่างเต็มที่ในการแก้ปัญหาภารกิจการต่อสู้โดยไม่ต้องใช้โครงร่างกับเครื่องยนต์แรมเจ็ตนิวเคลียร์ที่มีราคาค่อนข้างแพง
ไม่ใช่เรื่องปกติที่จะพูดถึงเรื่องที่สองในแหล่งข่าวของรัสเซียตอนนี้...

โครงการดาวพลูโตควรจะใช้ยุทธวิธีในการบิน ระดับความสูงต่ำ- กลยุทธ์นี้รับประกันความลับจากเรดาร์ของระบบป้องกันภัยทางอากาศของสหภาพโซเวียต
เพื่อให้บรรลุความเร็วที่เครื่องยนต์แรมเจ็ทจะทำงาน พลูโตต้องถูกปล่อยลงมาจากพื้นดินโดยใช้ชุดเครื่องเพิ่มกำลังจรวดแบบธรรมดา การปล่อยเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เริ่มขึ้นหลังจากดาวพลูโตขึ้นไปถึงระดับความสูงที่แล่นได้และถูกกำจัดออกไปอย่างเพียงพอ พื้นที่ที่มีประชากร- เครื่องยนต์นิวเคลียร์ซึ่งให้ระยะปฏิบัติการเกือบไม่จำกัด ทำให้จรวดบินเป็นวงกลมเหนือมหาสมุทรขณะรอคำสั่งให้เปลี่ยนไปใช้ความเร็วเหนือเสียงมุ่งหน้าสู่เป้าหมายในสหภาพโซเวียต

การออกแบบแนวคิดสแลม

มีการตัดสินใจที่จะทำการทดสอบเครื่องปฏิกรณ์เต็มรูปแบบแบบคงที่ซึ่งมีไว้สำหรับเครื่องยนต์แรมเจ็ท
เนื่องจากเครื่องปฏิกรณ์ดาวพลูโตมีกัมมันตภาพรังสีสูงหลังการปล่อย มันจึงถูกส่งไปยังสถานที่ทดสอบผ่านทางทางรถไฟอัตโนมัติเต็มรูปแบบที่สร้างขึ้นเป็นพิเศษ ตามแนวนี้ เครื่องปฏิกรณ์เคลื่อนที่เป็นระยะทางประมาณ 2 ไมล์ ซึ่งแยกแท่นทดสอบแบบสถิตและอาคาร "รื้อ" ขนาดใหญ่ออกจากกัน ในอาคาร เครื่องปฏิกรณ์ "ร้อน" ถูกรื้อออกเพื่อตรวจสอบโดยใช้อุปกรณ์ควบคุมจากระยะไกล นักวิทยาศาสตร์จากลิเวอร์มอร์สังเกตกระบวนการทดสอบโดยใช้ระบบโทรทัศน์ซึ่งตั้งอยู่ในโรงเก็บเครื่องบินดีบุกซึ่งอยู่ห่างจากแท่นทดสอบ ในกรณีที่โรงเก็บเครื่องบินมีที่พักพิงป้องกันรังสีพร้อมอาหารและน้ำสำหรับสองสัปดาห์
เพียงเพื่อจัดหาคอนกรีตที่จำเป็นในการสร้างกำแพงของอาคารรื้อถอน (ซึ่งมีความหนาหกถึงแปดฟุต) รัฐบาลสหรัฐฯ จึงได้ซื้อเหมืองทั้งหมด
อากาศอัดหลายล้านปอนด์ถูกเก็บไว้ในท่อผลิตน้ำมันยาว 25 ไมล์ ที่ อากาศอัดมีจุดมุ่งหมายเพื่อใช้จำลองสภาวะที่เครื่องยนต์แรมเจ็ทพบตัวเองระหว่างการบินด้วยความเร็วคงที่
เพื่อให้แน่ใจว่าระบบมีแรงดันอากาศสูง ห้องปฏิบัติการได้ยืมคอมเพรสเซอร์ขนาดยักษ์จากฐานเรือดำน้ำในเมืองกรอตัน รัฐคอนเนตทิคัต
การทดสอบซึ่งในระหว่างนั้นหน่วยวิ่งด้วยกำลังสูงสุดเป็นเวลาห้านาที ต้องบังคับอากาศหนึ่งตันผ่านถังเหล็กที่บรรจุลูกบอลเหล็กขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 4 ซม. มากกว่า 14 ล้านลูก ถังเหล่านี้ได้รับความร้อนถึง 730 องศาโดยใช้องค์ประกอบความร้อน น้ำมันถูกเผา

เมื่อติดตั้งบนชานชาลาทางรถไฟ Tori-2S พร้อมสำหรับการทดสอบที่ประสบความสำเร็จ พฤษภาคม 1964

เมื่อวันที่ 14 พฤษภาคม พ.ศ. 2504 วิศวกรและนักวิทยาศาสตร์ในโรงเก็บเครื่องบินที่ใช้ควบคุมการทดลอง กลั้นหายใจขณะที่เครื่องยนต์แรมเจ็ตนิวเคลียร์เครื่องแรกของโลก ซึ่งติดตั้งอยู่บนชานชาลาทางรถไฟสีแดงสด ได้ประกาศการกำเนิดของมันด้วยเสียงคำรามอันดัง Tori-2A เปิดตัวเพียงไม่กี่วินาที ในระหว่างนั้นมันไม่ได้พัฒนากำลังพิกัด อย่างไรก็ตามการทดสอบก็ถือว่าประสบความสำเร็จ สิ่งที่สำคัญที่สุดคือเครื่องปฏิกรณ์ไม่ติดไฟ ซึ่งตัวแทนของคณะกรรมการพลังงานปรมาณูบางคนกลัวอย่างยิ่ง เกือบจะในทันทีหลังจากการทดสอบ Merkle เริ่มทำงานเพื่อสร้างเครื่องปฏิกรณ์ Tory เครื่องที่สอง ซึ่งคาดว่าจะมีพลังงานมากขึ้นโดยมีน้ำหนักน้อยลง
การทำงานกับ Tori-2B ยังไม่คืบหน้าเกินกว่ากระดานวาดภาพ ในทางกลับกัน ครอบครัวลิเวอร์มอร์สได้สร้าง Tory-2C ขึ้นทันที ซึ่งทำลายความเงียบของทะเลทรายสามปีหลังจากการทดสอบเครื่องปฏิกรณ์เครื่องแรก หนึ่งสัปดาห์ต่อมา เครื่องปฏิกรณ์ถูกรีสตาร์ทและทำงานเต็มกำลัง (513 เมกะวัตต์) เป็นเวลาห้านาที ปรากฎว่ากัมมันตภาพรังสีของไอเสียน้อยกว่าที่คาดไว้อย่างมาก การทดสอบเหล่านี้มีนายพลกองทัพอากาศและเจ้าหน้าที่จากคณะกรรมการพลังงานปรมาณูเข้าร่วมด้วย

ในเวลานี้ ลูกค้าจากเพนตากอนซึ่งเป็นผู้สนับสนุนโครงการดาวพลูโตเริ่มถูกเอาชนะด้วยความสงสัย นับตั้งแต่ขีปนาวุธดังกล่าวถูกยิงจากดินแดนของสหรัฐฯ และบินเหนือดินแดนของพันธมิตรอเมริกันที่ระดับความสูงต่ำเพื่อหลีกเลี่ยงการตรวจจับโดยระบบป้องกันภัยทางอากาศของโซเวียต นักยุทธศาสตร์ทางทหารบางคนสงสัยว่าขีปนาวุธดังกล่าวจะเป็นภัยคุกคามต่อพันธมิตรหรือไม่ ก่อนที่ขีปนาวุธดาวพลูโตจะทิ้งระเบิดใส่ศัตรู มันจะสตัน บดขยี้ และแม้กระทั่งฉายรังสีพันธมิตรก่อน (การบินเหนือศีรษะของดาวพลูโตคาดว่าจะส่งเสียงดังประมาณ 150 เดซิเบลบนพื้น เมื่อเปรียบเทียบแล้ว ระดับเสียงของจรวดที่ส่งชาวอเมริกันไปยังดวงจันทร์ (ดาวเสาร์ที่ 5) อยู่ที่ 200 เดซิเบลเมื่อส่งเสียงเต็มแรงขับ) แน่นอนว่า แก้วหูที่แตกอาจเป็นปัญหาของคุณได้น้อยที่สุด หากคุณพบว่าตัวเองมีเครื่องปฏิกรณ์เปล่าๆ บินอยู่เหนือศีรษะ ทอดคุณเหมือนไก่ที่มีรังสีแกมมาและนิวตรอน

โทริ-2ซี

แม้ว่าผู้สร้างจรวดจะแย้งว่าดาวพลูโตนั้นเป็นสิ่งที่เข้าใจยากโดยธรรมชาติ แต่นักวิเคราะห์ทางทหารกลับแสดงอาการงุนงงว่าบางสิ่งที่มีเสียงดัง ร้อน ใหญ่และมีกัมมันตภาพรังสีนั้นไม่สามารถถูกตรวจพบได้ตราบเท่าที่มันต้องใช้เวลาในการปฏิบัติภารกิจให้สำเร็จ ในเวลาเดียวกัน กองทัพอากาศสหรัฐฯ ได้เริ่มติดตั้งขีปนาวุธ Atlas และ Titan ซึ่งสามารถไปถึงเป้าหมายได้หลายชั่วโมงก่อนเครื่องปฏิกรณ์บินได้ และระบบต่อต้านขีปนาวุธของสหภาพโซเวียต ความกลัวว่าจะกลายเป็นแรงผลักดันหลัก การสร้างดาวพลูโต ไม่เคยเป็นอุปสรรคต่อขีปนาวุธ แม้ว่าจะประสบความสำเร็จในการทดสอบสกัดกั้นก็ตาม นักวิจารณ์เกี่ยวกับโครงการนี้มีการถอดรหัสคำย่อ SLAM ของตัวเอง - ช้า ต่ำ และยุ่ง - ช้า ต่ำ และสกปรก หลังจากการทดสอบขีปนาวุธโพลาริสประสบความสำเร็จ กองทัพเรือซึ่งในตอนแรกแสดงความสนใจในการใช้ขีปนาวุธเพื่อปล่อยจากเรือดำน้ำหรือเรือ ก็เริ่มละทิ้งโครงการเช่นกัน และสุดท้าย ราคาของจรวดแต่ละลูกอยู่ที่ 50 ล้านดอลลาร์ ทันใดนั้นดาวพลูโตก็กลายเป็นเทคโนโลยีที่ไม่มีการใช้งาน เป็นอาวุธที่ไม่มีเป้าหมายที่เป็นไปได้

อย่างไรก็ตาม ตะปูสุดท้ายในโลงศพของดาวพลูโตเป็นเพียงคำถามเดียวเท่านั้น มันง่ายมากจนชาวลิเวอร์มอร์เรียนสามารถแก้ตัวได้หากจงใจไม่ใส่ใจกับมัน “จะทำการทดสอบการบินของเครื่องปฏิกรณ์ได้ที่ไหน? คุณจะโน้มน้าวผู้คนได้อย่างไรว่าในระหว่างการบิน จรวดจะไม่สูญเสียการควบคุมและบินเหนือลอสแองเจลิสหรือลาสเวกัสที่ระดับความสูงต่ำ” ถามจิม แฮดลีย์ นักฟิสิกส์จากห้องทดลองลิเวอร์มอร์ ซึ่งทำงานในโครงการดาวพลูโตจนถึงตอนจบ ปัจจุบันเขากำลังตรวจสอบการทดสอบนิวเคลียร์ที่ดำเนินการในประเทศอื่นสำหรับหน่วย Z การยอมรับของแฮดลีย์เอง ไม่มีการรับประกันว่าขีปนาวุธจะไม่ควบคุมไม่ได้และกลายเป็นเชอร์โนบิลที่กำลังบินได้
มีการเสนอวิธีแก้ปัญหาหลายประการสำหรับปัญหานี้ ประการหนึ่งคือการปล่อยดาวพลูโตใกล้กับเกาะเวก ซึ่งจรวดจะบินได้เลขแปดเหนือมหาสมุทรส่วนหนึ่งของสหรัฐอเมริกา ขีปนาวุธ "ร้อน" ควรจะจมลงที่ระดับความลึก 7 กิโลเมตรในมหาสมุทร อย่างไรก็ตาม แม้ว่าคณะกรรมาธิการพลังงานปรมาณูจะชักชวนผู้คนให้คิดว่ารังสีเป็นแหล่งพลังงานที่ไร้ขีดจำกัด ข้อเสนอให้ทิ้งจรวดที่มีการปนเปื้อนรังสีจำนวนมากลงสู่มหาสมุทรก็เพียงพอที่จะหยุดการทำงานได้
เมื่อวันที่ 1 กรกฎาคม พ.ศ. 2507 เจ็ดปีหกเดือนหลังจากเริ่มงาน โครงการดาวพลูโตถูกปิดโดยคณะกรรมาธิการพลังงานปรมาณูและกองทัพอากาศ

ทุกๆ สองสามปี พันโทกองทัพอากาศคนใหม่จะค้นพบดาวพลูโต แฮดลีย์กล่าว หลังจากนั้น เขาก็โทรไปที่ห้องทดลองเพื่อค้นหาชะตากรรมเพิ่มเติมของแรมเจ็ตนิวเคลียร์ ความกระตือรือร้นของผู้พันหายไปทันทีหลังจากที่แฮดลีย์พูดถึงปัญหาเกี่ยวกับรังสีและการทดสอบการบิน ไม่มีใครโทรหาแฮดลีย์มากกว่าหนึ่งครั้ง
หากใครต้องการทำให้ดาวพลูโตกลับมามีชีวิตอีกครั้งเขาอาจจะสามารถหาคนรับสมัครในลิเวอร์โมร์ได้ อย่างไรก็ตามจะมีไม่มาก ความคิดที่ว่าอะไรอาจกลายเป็นอาวุธบ้าๆ บอๆ ได้นั้นถือเป็นสิ่งที่ดีที่สุดในอดีต

ลักษณะทางเทคนิคของจรวดสแลม:
เส้นผ่านศูนย์กลาง - 1,500 มม.
ความยาว - 20,000 มม.
น้ำหนัก - 20 ตัน
ช่วงไม่ จำกัด (ตามทฤษฎี)
ความเร็วที่ระดับน้ำทะเล 3 มัค
อาวุธยุทโธปกรณ์ - ระเบิดแสนสาหัส 16 ลูก (แต่ละลูกให้ผลผลิต 1 เมกะตัน)
เครื่องยนต์เป็นเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ (กำลัง 600 เมกะวัตต์)
ระบบนำทาง - เฉื่อย + TERCOM
อุณหภูมิผิวสูงสุด 540 องศาเซลเซียส
วัสดุโครงเครื่องบินเป็นสแตนเลส Rene 41 ที่มีอุณหภูมิสูง
ความหนาของเปลือก - 4 - 10 มม.

อย่างไรก็ตาม แรมเจ็ตนิวเคลียร์มีแนวโน้มว่าจะเป็นระบบขับเคลื่อนสำหรับเครื่องบินการบินและอวกาศระยะเดียวและเครื่องบินหนักข้ามทวีปความเร็วสูง การบินขนส่ง- สิ่งนี้อำนวยความสะดวกโดยความเป็นไปได้ในการสร้าง ramjet นิวเคลียร์ที่สามารถทำงานที่ความเร็วต่ำกว่าเสียงและเป็นศูนย์ในโหมดเครื่องยนต์จรวดโดยใช้เชื้อเพลิงสำรองบนเครื่องบิน ตัวอย่างเช่นนั่นคือเครื่องบินการบินและอวกาศที่มี ramjet นิวเคลียร์เริ่มต้น (รวมถึงการถอดออก) จ่ายสารทำงานให้กับเครื่องยนต์จากถังบนเรือ (หรือนอกเรือ) และเมื่อถึงความเร็วแล้วจาก M = 1 ก็เปลี่ยนไปใช้อากาศในชั้นบรรยากาศ .

ดังที่ประธานาธิบดีรัสเซีย วี.วี. ปูติน กล่าวเมื่อต้นปี 2561 “มีการยิงขีปนาวุธร่อนด้วยโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่ประสบความสำเร็จ” ยิ่งไปกว่านั้น ตามที่เขาพูด ระยะของขีปนาวุธร่อนดังกล่าวนั้น "ไม่จำกัด"

ฉันสงสัยว่าการทดสอบได้ดำเนินการในภูมิภาคใด และเหตุใดหน่วยงานตรวจสอบการทดสอบนิวเคลียร์ที่เกี่ยวข้องจึงโจมตีพวกเขา หรือการปล่อยรูทีเนียม-106 ในชั้นบรรยากาศในฤดูใบไม้ร่วงเกี่ยวข้องกับการทดสอบเหล่านี้หรือไม่? เหล่านั้น. ชาวเมืองเชเลียบินสค์ไม่เพียงโรยด้วยรูทีเนียมเท่านั้น แต่ยังทอดด้วย?
คุณรู้ไหมว่าจรวดนี้ตกอยู่ที่ไหน? พูดง่ายๆ ก็คือ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แตกที่ไหน? สนามฝึกซ้อมแห่งใด? โนวาย่า เซมเลีย?

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

ตอนนี้เรามาอ่านเกี่ยวกับนิวเคลียร์กันสักหน่อย เครื่องยนต์จรวดแม้ว่านั่นจะเป็นเรื่องราวที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง

เครื่องยนต์จรวดนิวเคลียร์ (NRE) เป็นเครื่องยนต์จรวดประเภทหนึ่งที่ใช้พลังงานฟิชชันหรือฟิวชันของนิวเคลียสเพื่อสร้างแรงผลักดันของไอพ่น พวกมันอาจเป็นของเหลว (ให้ความร้อนแก่ของเหลวทำงานในห้องทำความร้อนจากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์และปล่อยก๊าซผ่านหัวฉีด) และพัลส์ระเบิด ( การระเบิดของนิวเคลียร์ พลังงานต่ำในช่วงเวลาเดียวกัน)
เครื่องยนต์ขับเคลื่อนนิวเคลียร์แบบดั้งเดิมโดยรวมเป็นโครงสร้างที่ประกอบด้วยห้องทำความร้อนที่มีเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เป็นแหล่งความร้อน ระบบจ่ายของไหลที่ใช้งานได้ และหัวฉีด สารทำงาน (โดยปกติคือไฮโดรเจน) จะถูกส่งจากถังไปยังแกนเครื่องปฏิกรณ์ โดยที่เมื่อผ่านช่องที่ได้รับความร้อนจากปฏิกิริยาการสลายตัวของนิวเคลียร์ ก็จะได้รับความร้อนจนถึง อุณหภูมิสูงจากนั้นจะถูกขับออกมาทางหัวฉีด ทำให้เกิดแรงขับไอพ่น มีอยู่ การออกแบบต่างๆ NRE: เฟสของแข็ง เฟสของเหลว และเฟสแก๊ส - สอดคล้องกับสถานะการรวมตัวของเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ในแกนเครื่องปฏิกรณ์ - ก๊าซของแข็ง ละลาย หรืออุณหภูมิสูง (หรือแม้แต่พลาสมา)


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

RD-0410 (ดัชนี GRAU - 11B91 หรือที่รู้จักในชื่อ "Irgit" และ "IR-100") - เครื่องยนต์จรวดนิวเคลียร์เครื่องแรกและเครื่องเดียวของโซเวียตในปี 1947-78 ได้รับการพัฒนาที่สำนักออกแบบ Khimavtomatika, Voronezh
RD-0410 ใช้เครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนความร้อนต่างกัน การออกแบบประกอบด้วยชุดเชื้อเพลิง 37 ชุด หุ้มด้วยฉนวนกันความร้อนที่แยกออกจากตัวหน่วง โครงการคาดกันว่าการไหลของไฮโดรเจนจะไหลผ่านตัวสะท้อนแสงและตัวหน่วงก่อน โดยคงอุณหภูมิไว้ที่อุณหภูมิห้อง จากนั้นเข้าสู่แกนกลางซึ่งถูกให้ความร้อนถึง 3100 K ที่ขาตั้ง ตัวสะท้อนแสงและตัวหน่วงจะถูกทำให้เย็นลงด้วยไฮโดรเจนที่แยกจากกัน ไหล. เครื่องปฏิกรณ์ต้องผ่านการทดสอบที่สำคัญหลายครั้ง แต่ไม่เคยได้รับการทดสอบเลยตลอดระยะเวลาการทำงานเต็มรูปแบบ ส่วนประกอบที่อยู่นอกเครื่องปฏิกรณ์หมดเกลี้ยงแล้ว

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

และนี่คือเครื่องยนต์จรวดนิวเคลียร์ของอเมริกา แผนภาพของเขาอยู่ในรูปภาพชื่อเรื่อง


ผู้แต่ง: NASA - รูปภาพที่ยอดเยี่ยมในคำอธิบายของ NASA, โดเมนสาธารณะ, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6462378

NERVA (เครื่องยนต์นิวเคลียร์สำหรับการใช้งานยานพาหนะจรวด) เป็นโครงการร่วมของคณะกรรมาธิการ พลังงานปรมาณูสหรัฐอเมริกาและ NASA จะสร้างเครื่องยนต์จรวดนิวเคลียร์ (NRE) ซึ่งกินเวลาจนถึงปี 1972
เนอร์วาแสดงให้เห็นว่าระบบขับเคลื่อนด้วยนิวเคลียร์สามารถทำงานได้และเหมาะสำหรับการสำรวจอวกาศ และในช่วงปลายปี พ.ศ. 2511 SNPO ยืนยันว่าการดัดแปลงใหม่ล่าสุดของ NERVA คือ NRX/XE เป็นไปตามข้อกำหนดสำหรับภารกิจบรรจุมนุษย์ไปยังดาวอังคาร แม้ว่ามอเตอร์ NERVA จะถูกสร้างขึ้นและทดสอบในระดับสูงสุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และถือว่าพร้อมสำหรับการติดตั้งแล้ว ยานอวกาศโครงการอวกาศของอเมริกาส่วนใหญ่ถูกยกเลิกโดยฝ่ายบริหารของ Nixon

NERVA ได้รับการจัดอันดับโดย AEC, SNPO และ NASA ว่าเป็นโครงการที่ประสบความสำเร็จอย่างสูงที่บรรลุหรือเกินเป้าหมาย วัตถุประสงค์หลักโปรแกรมคือการ "สร้างพื้นฐานทางเทคนิคสำหรับระบบขับเคลื่อนจรวดนิวเคลียร์เพื่อใช้ในการออกแบบและพัฒนาระบบขับเคลื่อนสำหรับภารกิจอวกาศ" โครงการอวกาศเกือบทั้งหมดที่ใช้เครื่องยนต์ขับเคลื่อนนิวเคลียร์มีพื้นฐานมาจากการออกแบบของ NERVA NRX หรือ Pewee

ภารกิจบนดาวอังคารมีส่วนรับผิดชอบต่อการตายของ NERVA สมาชิกสภาคองเกรสจากทั้งสอง พรรคการเมืองตัดสินใจว่าภารกิจบรรจุมนุษย์ไปยังดาวอังคารจะเป็นความมุ่งมั่นโดยปริยายสำหรับสหรัฐอเมริกาในการสนับสนุนการแข่งขันในอวกาศที่มีค่าใช้จ่ายสูงมานานหลายทศวรรษ ในแต่ละปีโครงการ RIFT ล่าช้า และเป้าหมายของ NERVA ก็ซับซ้อนมากขึ้น แม้ว่าเครื่องยนต์ NERVA จะประสบความสำเร็จในการทดสอบมากมายและได้รับการสนับสนุนอย่างดีจากสภาคองเกรส แต่ก็ไม่เคยออกไปจากโลกเลย

ในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2560 บริษัทวิทยาศาสตร์การบินและอวกาศของจีน (CASC) ได้เผยแพร่แผนงานสำหรับการพัฒนาโครงการอวกาศของจีนในช่วงปี พ.ศ. 2560-2588 โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการสร้างเรือที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ซึ่งขับเคลื่อนโดยเครื่องยนต์จรวดนิวเคลียร์

เมื่อปลายปีที่แล้ว กองกำลังทางยุทธศาสตร์ของรัสเซียได้ทดสอบอาวุธใหม่ทั้งหมด ซึ่งเมื่อก่อนคิดว่าเป็นไปไม่ได้ ขีปนาวุธร่อนที่ใช้พลังงานนิวเคลียร์ซึ่งผู้เชี่ยวชาญทางทหารกำหนดให้ 9M730 เป็นอาวุธใหม่ที่ประธานาธิบดีปูตินพูดถึงในการปราศรัยต่อสมัชชาสหพันธรัฐ การทดสอบขีปนาวุธน่าจะดำเนินการที่สถานที่ทดสอบ ดินแดนใหม่ประมาณช่วงปลายฤดูใบไม้ร่วงปี 2017 แต่ข้อมูลที่แน่นอนจะไม่ถูกเปิดเผยในเร็วๆ นี้ ผู้พัฒนาจรวดยังน่าจะเป็นสำนักออกแบบทดลองโนเวเตอร์ (เอคาเทรินเบิร์ก) ตามแหล่งข้อมูลที่มีความสามารถ ขีปนาวุธดังกล่าวโจมตีเป้าหมายในโหมดปกติ และการทดสอบถือว่าประสบความสำเร็จอย่างสมบูรณ์ นอกจากนี้รูปถ่ายที่ถูกกล่าวหาของการเปิดตัวจรวดใหม่ (ด้านบน) ด้วยโรงไฟฟ้านิวเคลียร์และแม้แต่การยืนยันทางอ้อมที่เกี่ยวข้องกับการปรากฏตัวในเวลาที่คาดหวังของการทดสอบในบริเวณใกล้เคียงกับสถานที่ทดสอบของ Il-976 LII Gromov "ที่กำลังบิน ห้องปฏิบัติการ” ที่มีเครื่องหมาย Rosatom ปรากฏในสื่อ อย่างไรก็ตาม มีคำถามเพิ่มเติมเกิดขึ้นอีก ความสามารถในการบินของขีปนาวุธที่ประกาศไว้ในระยะไม่จำกัดนั้นสมจริงหรือไม่ และเกิดขึ้นได้อย่างไร?

ลักษณะของขีปนาวุธล่องเรือกับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์

ลักษณะของขีปนาวุธล่องเรือพร้อมอาวุธนิวเคลียร์ซึ่งปรากฏในสื่อทันทีหลังจากการกล่าวสุนทรพจน์ของวลาดิมีร์ปูตินอาจแตกต่างจากของจริงซึ่งจะทราบในภายหลัง จนถึงปัจจุบันข้อมูลเกี่ยวกับขนาดและลักษณะการทำงานของจรวดต่อไปนี้ได้กลายเป็นข้อมูลสาธารณะแล้ว:

ความยาว
- หน้าแรก- อย่างน้อย 12 เมตร
- เดินขบวน- อย่างน้อย 9 เมตร

เส้นผ่านศูนย์กลางลำตัวจรวด- ประมาณ 1 เมตร
ความกว้างของเคส- ประมาณ 1.5 เมตร
ความสูงของหาง- 3.6 - 3.8 เมตร

หลักการทำงานของขีปนาวุธร่อนพลังงานนิวเคลียร์ของรัสเซีย

การพัฒนาขีปนาวุธที่ใช้พลังงานนิวเคลียร์ดำเนินการโดยหลายประเทศพร้อมกัน และการพัฒนาเริ่มขึ้นในทศวรรษ 1960 การออกแบบที่เสนอโดยวิศวกรแตกต่างกันในรายละเอียดในลักษณะที่เรียบง่ายหลักการทำงานสามารถอธิบายได้ดังต่อไปนี้: เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ให้ความร้อนแก่ส่วนผสมที่เข้าสู่ภาชนะพิเศษ ( ตัวแปรที่แตกต่างกันจากแอมโมเนียไปเป็นไฮโดรเจน) ตามด้วยการปล่อยออกมาทางหัวฉีดข้างใต้ ความดันสูง- อย่างไรก็ตาม เวอร์ชันของขีปนาวุธครูซที่ประธานาธิบดีรัสเซียพูดถึงไม่เหมาะกับตัวอย่างการออกแบบใดๆ ที่พัฒนาขึ้นก่อนหน้านี้

ความจริงก็คือ ตามข้อมูลของปูติน ขีปนาวุธดังกล่าวมีระยะการบินที่แทบไม่จำกัด แน่นอนว่าสิ่งนี้ไม่สามารถเข้าใจได้ว่าจะหมายความว่าขีปนาวุธสามารถบินได้นานหลายปี แต่ถือได้ว่าเป็นการบ่งชี้โดยตรงว่าระยะการบินของมันนั้นมากกว่าระยะการบินของขีปนาวุธร่อนสมัยใหม่หลายเท่า ประเด็นที่สองซึ่งไม่สามารถละเลยได้นั้นยังเกี่ยวข้องกับระยะการบินไม่จำกัดที่ประกาศไว้และการทำงานของหน่วยส่งกำลังของขีปนาวุธร่อน ตัวอย่างเช่น เครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนความร้อนต่างกันที่ทดสอบในเครื่องยนต์ RD-0410 ซึ่งพัฒนาโดย Kurchatov, Keldysh และ Korolev มีอายุการทดสอบเพียง 1 ชั่วโมงและในกรณีนี้ไม่สามารถมีระยะการบินที่ไม่จำกัดของ คำพูดของขีปนาวุธล่องเรือที่ใช้พลังงานนิวเคลียร์

ทั้งหมดนี้แสดงให้เห็นว่านักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียได้เสนอแนวคิดโครงสร้างใหม่ที่ไม่เคยมีการพิจารณามาก่อนซึ่งใช้สารที่มีทรัพยากรการบริโภคที่ประหยัดมากในระยะทางไกลเพื่อให้ความร้อนและการดีดตัวออกจากหัวฉีดในภายหลัง ตัวอย่างเช่น นี่อาจเป็นเครื่องยนต์หายใจด้วยนิวเคลียร์ (NARE) ชนิดใหม่ทั้งหมด ซึ่งมวลการทำงานคืออากาศในชั้นบรรยากาศ ซึ่งถูกอัดเข้าไปในภาชนะที่ทำงานด้วยคอมเพรสเซอร์ ได้รับความร้อนจากการติดตั้งนิวเคลียร์ จากนั้นจึงดีดออกผ่านหัวฉีด .

เป็นที่น่าสังเกตว่าขีปนาวุธล่องเรือที่มีหน่วยพลังงานนิวเคลียร์ที่ประกาศโดยวลาดิมีร์ปูตินสามารถบินไปรอบ ๆ โซนที่ใช้งานของระบบป้องกันทางอากาศและขีปนาวุธได้ตลอดจนรักษาเส้นทางไปยังเป้าหมายที่ระดับความสูงต่ำและต่ำมาก สิ่งนี้เป็นไปได้โดยการติดตั้งขีปนาวุธด้วยระบบตามภูมิประเทศที่ทนทานต่อการรบกวนที่เกิดจากระบบสงครามอิเล็กทรอนิกส์ของศัตรู

ความคิดในการขว้างระเบิดปรมาณูด้านหลังท้ายเรือกลายเป็นเรื่องโหดร้ายเกินไป แต่ปริมาณพลังงานที่ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันสร้างขึ้นไม่ต้องพูดถึงฟิวชันนั้นน่าดึงดูดอย่างมากสำหรับนักบินอวกาศ ดังนั้นระบบไร้พัลส์จำนวนมากจึงถูกสร้างขึ้นโดยปราศจากปัญหาในการจัดเก็บระเบิดนิวเคลียร์หลายร้อยลูกไว้บนเรือและโช้คอัพไซโคลเปียน เราจะพูดถึงพวกเขาวันนี้

ฟิสิกส์นิวเคลียร์ที่ปลายนิ้วของคุณ

ปฏิกิริยานิวเคลียร์คืออะไร? อธิบายให้เข้าใจง่ายๆ ก็คือ รูปภาพจะเป็นประมาณนี้ จากหลักสูตรของโรงเรียนเราจำได้ว่าสสารประกอบด้วยโมเลกุล โมเลกุลประกอบด้วยอะตอม และอะตอมประกอบด้วยโปรตอน อิเล็กตรอน และนิวตรอน (มีระดับต่ำกว่าแต่ก็เพียงพอสำหรับเรา) อะตอมหนักบางอะตอมมีคุณสมบัติที่น่าสนใจ - หากพวกมันถูกนิวตรอนชน พวกมันจะสลายตัวเป็นอะตอมที่เบากว่าและปล่อยนิวตรอนออกมาหลายตัว หากนิวตรอนที่ปล่อยออกมาเหล่านี้กระทบอะตอมหนักอื่นๆ ในบริเวณใกล้เคียง การสลายตัวจะเกิดขึ้นซ้ำ และเราจะเกิดปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ การเคลื่อนที่ของนิวตรอนด้วยความเร็วสูงหมายความว่าการเคลื่อนไหวนี้จะกลายเป็นความร้อนเมื่อนิวตรอนช้าลง ดังนั้นเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์จึงเป็นเครื่องทำความร้อนที่ทรงพลังมาก พวกเขาสามารถต้มน้ำ ส่งไอน้ำที่เกิดขึ้นไปยังกังหัน และสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ได้ หรือคุณสามารถให้ความร้อนไฮโดรเจนแล้วโยนมันออกไปข้างนอกเพื่อสร้างเครื่องยนต์ไอพ่นนิวเคลียร์ จากแนวคิดนี้เครื่องยนต์แรกจึงถือกำเนิดขึ้น - NERVA และ RD-0410

เนอร์วา

ประวัติโครงการ

ผู้ประพันธ์อย่างเป็นทางการ (สิทธิบัตร) สำหรับการประดิษฐ์เครื่องยนต์จรวดปรมาณูเป็นของ Richard Feynman ตามบันทึกความทรงจำของเขา “You're Surely Joking, Mr. Feynman” หนังสือเล่มนี้ขอแนะนำให้อ่านเป็นอย่างยิ่ง ห้องปฏิบัติการ Los Alamos เริ่มพัฒนาเครื่องยนต์จรวดนิวเคลียร์ในปี 1952 ในปี 1955 โครงการ Rover ได้เริ่มต้นขึ้น ในขั้นตอนแรกของโครงการ KIWI มีการสร้างเครื่องปฏิกรณ์ทดลอง 8 เครื่อง และตั้งแต่ปี 1959 ถึง 1964 ได้มีการศึกษาการไล่ของไหลทำงานผ่านแกนเครื่องปฏิกรณ์ สำหรับการอ้างอิงเวลา โครงการ Orion มีอยู่ตั้งแต่ปี 1958 ถึง 1965 รถแลนด์โรเวอร์มีระยะที่ 2 และ 3 ในการสำรวจเครื่องปฏิกรณ์ที่มีกำลังสูงกว่า แต่ NERVA ใช้ KIWI เป็นหลัก เนื่องจากมีแผนสำหรับการทดสอบปล่อยอวกาศครั้งแรกในปี 1964 ซึ่งไม่มีเวลาที่จะพัฒนาตัวเลือกขั้นสูงเพิ่มเติม กำหนดเวลาค่อยๆ เคลื่อนไปข้างหน้า และการเปิดตัวเครื่องยนต์ NERVA NRX/EST (EST - การทดสอบระบบเครื่องยนต์) ภาคพื้นดินครั้งแรกเกิดขึ้นในปี 1966 เครื่องยนต์ทำงานได้สำเร็จเป็นเวลาสองชั่วโมง โดยที่ 28 นาทีมีแรงขับเต็มที่ เครื่องยนต์ NERVA XE ตัวที่สองสตาร์ท 28 ครั้งและวิ่งรวมทั้งสิ้น 115 นาที เครื่องยนต์ถือว่าเหมาะสำหรับการใช้งานในอวกาศ และแท่นทดสอบก็พร้อมที่จะทดสอบเครื่องยนต์ที่ประกอบใหม่ ดูเหมือนว่า NERVA จะมีอนาคตที่สดใสรออยู่ข้างหน้า นั่นคือการบินไปยังดาวอังคารในปี 1978 ฐานถาวรบนดวงจันทร์ในปี 1981 การลากจูงในวงโคจร แต่ความสำเร็จของโครงการทำให้เกิดความตื่นตระหนกในสภาคองเกรส - โปรแกรมทางจันทรคติมีราคาแพงมากสำหรับสหรัฐอเมริกา ส่วนโปรแกรม Mars จะมีราคาแพงกว่าด้วยซ้ำ ในปี 1969 และ 1970 เงินทุนด้านอวกาศลดลงอย่างมาก - Apollos 18, 19 และ 20 ถูกยกเลิก และไม่มีใครจัดสรรเงินจำนวนมหาศาลให้กับโครงการ Mars เป็นผลให้งานในโครงการนี้ดำเนินไปโดยไม่มีเงินทุนจำนวนมากและปิดตัวลงในปี พ.ศ. 2515

ออกแบบ

ไฮโดรเจนจากถังเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์ ถูกทำให้ร้อนที่นั่น และถูกโยนออกไป ทำให้เกิดแรงขับไอพ่น ไฮโดรเจนถูกเลือกให้เป็นของเหลวทำงานเนื่องจากมีอะตอมเบาและเร่งความเร็วด้วยความเร็วสูงได้ง่ายกว่า ยิ่งความเร็วไอเสียของไอพ่นสูง เครื่องยนต์จรวดก็จะยิ่งมีประสิทธิภาพมากขึ้น
ตัวสะท้อนนิวตรอนถูกนำมาใช้เพื่อให้แน่ใจว่านิวตรอนจะถูกส่งกลับไปยังเครื่องปฏิกรณ์เพื่อรักษาปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์
แท่งควบคุมถูกใช้เพื่อควบคุมเครื่องปฏิกรณ์ แท่งแต่ละอันประกอบด้วยสองส่วน - ตัวสะท้อนแสงและตัวดูดซับนิวตรอน เมื่อแท่งถูกหมุนโดยตัวสะท้อนนิวตรอน การไหลของพวกมันในเครื่องปฏิกรณ์จะเพิ่มขึ้น และเครื่องปฏิกรณ์จะเพิ่มการถ่ายเทความร้อน เมื่อแกนถูกหมุนโดยตัวดูดซับนิวตรอน การไหลของพวกมันในเครื่องปฏิกรณ์ลดลง และเครื่องปฏิกรณ์ลดการถ่ายเทความร้อน
นอกจากนี้ ไฮโดรเจนยังใช้เพื่อทำให้หัวฉีดเย็นลง และไฮโดรเจนที่อุ่นจากระบบทำความเย็นของหัวฉีดก็หมุนเทอร์โบปั๊มเพื่อจ่ายไฮโดรเจนให้มากขึ้น

เครื่องยนต์กำลังทำงาน ไฮโดรเจนถูกจุดติดเป็นพิเศษที่ทางออกของหัวฉีดเพื่อหลีกเลี่ยงอันตรายจากการระเบิด จะไม่มีการเผาไหม้ในอวกาศ

เครื่องยนต์ NERVA ให้แรงขับ 34 ตัน ซึ่งน้อยกว่าเครื่องยนต์ J-2 ที่ใช้ขับเคลื่อนจรวดแซทเทิร์น 5 ระยะที่ 2 และ 3 ประมาณหนึ่งเท่าครึ่ง แรงกระตุ้นจำเพาะอยู่ที่ 800-900 วินาที ซึ่งสูงเป็นสองเท่าของเครื่องยนต์ที่ดีที่สุดที่ใช้คู่เชื้อเพลิงออกซิเจน-ไฮโดรเจน แต่น้อยกว่าระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าหรือเครื่องยนต์ Orion

เล็กน้อยเกี่ยวกับความปลอดภัย

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่เพิ่งประกอบและยังไม่ได้สตาร์ทพร้อมชุดเชื้อเพลิงใหม่ที่ยังไม่ได้ใช้งานถือว่าค่อนข้างสะอาด ยูเรเนียมเป็นพิษ ดังนั้นคุณต้องสวมถุงมือ แต่ไม่มีอะไรเพิ่มเติม ไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องมือควบคุมระยะไกล กำแพงตะกั่ว หรือสิ่งอื่นใด สิ่งสกปรกที่แผ่กระจายทั้งหมดจะปรากฏขึ้นหลังจากที่เครื่องปฏิกรณ์เริ่มทำงานเนื่องจากการกระเจิงของนิวตรอน อะตอมของถัง สารหล่อเย็น “ทำให้เสีย” ดังนั้นในกรณีที่จรวดเกิดอุบัติเหตุด้วยเครื่องยนต์ดังกล่าว การปนเปื้อนของรังสีในชั้นบรรยากาศและพื้นผิวจะมีเพียงเล็กน้อย และแน่นอนว่าจะน้อยกว่าการปล่อย Orion ปกติมาก ในกรณีที่สตาร์ทได้สำเร็จการปนเปื้อนก็จะน้อยที่สุดหรือหายไปเลยเพราะเครื่องยนต์จะต้องสตาร์ทใน ชั้นบนบรรยากาศหรืออยู่ในอวกาศแล้ว

กข-0410

เครื่องยนต์โซเวียต RD-0410 มีประวัติคล้ายกัน แนวคิดเรื่องเครื่องยนต์ถือกำเนิดขึ้นในช่วงปลายทศวรรษที่ 40 ในกลุ่มผู้บุกเบิกเทคโนโลยีจรวดและนิวเคลียร์ เช่นเดียวกับในโครงการโรเวอร์ แนวคิดดั้งเดิมคือเครื่องยนต์หายใจที่ใช้พลังงานนิวเคลียร์สำหรับขีปนาวุธระยะแรก จากนั้นการพัฒนาก็ย้ายเข้าสู่อุตสาหกรรมอวกาศ RD-0410 ได้รับการพัฒนาช้ากว่า นักพัฒนาในประเทศถูกพาตัวไปด้วยแนวคิดของเครื่องยนต์ขับเคลื่อนนิวเคลียร์แบบแก๊ส (เพิ่มเติมด้านล่างนี้) โครงการนี้เริ่มต้นในปี พ.ศ. 2509 และดำเนินต่อไปจนถึงกลางทศวรรษที่ 80 เป้าหมายของเครื่องยนต์คือภารกิจ Mars 94 ซึ่งเป็นเที่ยวบินบรรจุมนุษย์ไปยังดาวอังคารในปี 1994
การออกแบบ RD-0410 คล้ายกับ NERVA - ไฮโดรเจนไหลผ่านหัวฉีดและตัวสะท้อนแสง ทำให้เย็นลง ถูกส่งไปยังแกนเครื่องปฏิกรณ์ ให้ความร้อนที่นั่นแล้วปล่อยออกมา
ตามลักษณะของมัน RD-0410 ดีกว่า NERVA - อุณหภูมิของแกนเครื่องปฏิกรณ์คือ 3000 K แทนที่จะเป็น 2,000 K สำหรับ NERVA และแรงกระตุ้นจำเพาะเกิน 900 วินาที RD-0410 เบากว่าและกะทัดรัดกว่า NERVA และมีแรงขับน้อยกว่าสิบเท่า

การทดสอบเครื่องยนต์ คบเพลิงด้านข้างด้านซ้ายล่างจะจุดชนวนไฮโดรเจนเพื่อป้องกันการระเบิด

การพัฒนาเครื่องยนต์ขับเคลื่อนนิวเคลียร์เฟสโซลิด

เราจำได้ว่ายิ่งอุณหภูมิในเครื่องปฏิกรณ์สูงขึ้น อัตราการไหลของของไหลทำงานก็จะยิ่งมากขึ้น และแรงกระตุ้นจำเพาะของเครื่องยนต์ก็จะยิ่งสูงขึ้นตามไปด้วย อะไรขัดขวางไม่ให้คุณเพิ่มอุณหภูมิใน NERVA หรือ RD-0410 ความจริงก็คือในเครื่องยนต์ทั้งสององค์ประกอบเชื้อเพลิงอยู่ในสถานะของแข็ง หากเพิ่มอุณหภูมิ พวกมันจะละลายและลอยออกไปพร้อมกับไฮโดรเจน ดังนั้นสำหรับอุณหภูมิที่สูงขึ้นจึงจำเป็นต้องหาวิธีอื่นในการทำปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์

เครื่องยนต์เกลือเชื้อเพลิงนิวเคลียร์

ในฟิสิกส์นิวเคลียร์มีสิ่งที่เรียกว่ามวลวิกฤต จำปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ในตอนต้นของโพสต์ หากอะตอมฟิสไซล์อยู่ใกล้กันมาก (เช่นถูกบีบอัดด้วยแรงกดดันจากการระเบิดพิเศษ) จะส่งผลให้เกิดการระเบิดของอะตอม - เกิดความร้อนจำนวนมากในเวลาอันสั้น หากอะตอมไม่ได้รับการบีบอัดแน่นนัก แต่การไหลของนิวตรอนใหม่จากฟิชชันเพิ่มขึ้น จะส่งผลให้เกิดการระเบิดเนื่องจากความร้อน เครื่องปฏิกรณ์แบบธรรมดาจะล้มเหลวภายใต้สภาวะดังกล่าว ทีนี้ลองจินตนาการว่าเราเอา สารละลายน้ำวัสดุฟิสไซล์ (เช่น เกลือยูเรเนียม) และป้อนเข้าไปในห้องเผาไหม้อย่างต่อเนื่อง เพื่อให้มีมวลมากกว่ามวลวิกฤต ผลลัพธ์ที่ได้คือ "เทียน" นิวเคลียร์ที่เผาไหม้อย่างต่อเนื่อง ซึ่งเป็นความร้อนที่เร่งปฏิกิริยาเชื้อเพลิงนิวเคลียร์และน้ำ

แนวคิดนี้เสนอในปี 1991 โดย Robert Zubrin และตามการประมาณการต่างๆ สัญญาว่าจะมีแรงกระตุ้นเฉพาะที่ 1300 ถึง 6700 วินาที โดยมีแรงผลักดันวัดเป็นตัน น่าเสียดายที่โครงการดังกล่าวก็มีข้อเสียเช่นกัน:

• ความซับซ้อนของการจัดเก็บเชื้อเพลิง - ต้องหลีกเลี่ยงปฏิกิริยาลูกโซ่ในถังโดยการใส่น้ำมันเชื้อเพลิง เช่น ท่อบางๆ จากตัวดูดซับนิวตรอน ดังนั้นถังจะมีความซับซ้อน หนัก และมีราคาแพง


• ปริมาณการใช้เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่สูงนั้นเกิดจากการที่ประสิทธิภาพของปฏิกิริยา (จำนวนการสลายตัว/จำนวนอะตอมที่ใช้ไป) จะต่ำมาก แม้กระทั่งใน ระเบิดปรมาณูวัสดุฟิสไซล์จะไม่ "เผาไหม้" อย่างสมบูรณ์ และเชื้อเพลิงนิวเคลียร์อันมีค่าส่วนใหญ่จะสูญเปล่าทันที


• การทดสอบภาคพื้นดินเป็นไปไม่ได้ในทางปฏิบัติ - ไอเสียของเครื่องยนต์ดังกล่าวจะสกปรกมากและสกปรกกว่า Orion ด้วยซ้ำ


• มีคำถามบางประการเกี่ยวกับการควบคุมปฏิกิริยานิวเคลียร์ - ไม่ใช่ความจริงที่ว่าโครงการที่อธิบายด้วยวาจาเรียบง่ายจะนำไปปฏิบัติในทางเทคนิคได้ง่าย

เครื่องยนต์ขับเคลื่อนนิวเคลียร์แบบใช้แก๊ส

แนวคิดถัดไป: จะเกิดอะไรขึ้นถ้าเราสร้างกระแสน้ำวนของไหลที่ใช้งานได้ ซึ่งเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ขึ้นตรงกลาง? ในกรณีนี้ อุณหภูมิที่สูงของแกนจะไม่ไปถึงผนัง โดยถูกดูดซับโดยสารทำงาน และสามารถเพิ่มได้หลายหมื่นองศา นี่คือที่มาของแนวคิดของเครื่องยนต์ขับเคลื่อนนิวเคลียร์แบบก๊าซรอบเปิด:

เครื่องยนต์ขับเคลื่อนนิวเคลียร์ที่ใช้ก๊าซเป็นเชื้อเพลิงให้แรงกระตุ้นจำเพาะสูงสุด 3,000-5,000 วินาที ในสหภาพโซเวียตโครงการเครื่องยนต์ขับเคลื่อนนิวเคลียร์ที่ใช้ก๊าซ (RD-600) ได้เริ่มต้นขึ้น แต่ก็ไปไม่ถึงขั้นตอนจำลองด้วยซ้ำ
"วงจรเปิด" หมายความว่าเชื้อเพลิงนิวเคลียร์จะถูกปล่อยออกไปข้างนอก ซึ่งแน่นอนว่าจะลดประสิทธิภาพลง ดังนั้นจึงมีการคิดค้นแนวคิดต่อไปนี้โดยกลับไปสู่ ​​NRE เฟสของแข็งแบบวิภาษวิธี - มาล้อมรอบบริเวณปฏิกิริยานิวเคลียร์ด้วยสารทนความร้อนเพียงพอซึ่งจะส่งความร้อนที่แผ่ออกมา มีการเสนอควอตซ์ให้เป็นสารดังกล่าว เนื่องจากที่อุณหภูมิหลายหมื่นองศา ความร้อนจะถูกถ่ายโอนโดยการแผ่รังสี และวัสดุภาชนะจะต้องโปร่งใส ผลลัพธ์ที่ได้คือเครื่องยนต์ขับเคลื่อนนิวเคลียร์รอบปิดที่ใช้ก๊าซหรือ "หลอดไฟนิวเคลียร์":

ในกรณีนี้ ขีดจำกัดของอุณหภูมิแกนกลางคือความแข็งแรงทางความร้อนของเปลือก "หลอดไฟ" จุดหลอมเหลวของควอตซ์อยู่ที่ 1,700 องศาเซลเซียส เมื่อทำความเย็นแบบแอคทีฟ อุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นได้ แต่ในกรณีใด แรงกระตุ้นจำเพาะจะลดลง วงจรเปิด(1300-1500 วินาที) แต่เชื้อเพลิงนิวเคลียร์จะถูกใช้อย่างประหยัดมากขึ้นและไอเสียจะสะอาดยิ่งขึ้น

โครงการทางเลือก

นอกเหนือจากการพัฒนาเครื่องยนต์ขับเคลื่อนนิวเคลียร์แบบโซลิดเฟสแล้ว ยังมีโครงการดั้งเดิมอีกด้วย

เครื่องยนต์ฟิสไซล์

แนวคิดของเครื่องยนต์นี้คือไม่มีของไหลทำงาน - เป็นเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใช้แล้วที่ถูกปล่อยออกมา ในกรณีแรก ดิสก์ที่ต่ำกว่าวิกฤตจะทำจากวัสดุฟิสไซล์ ซึ่งไม่ก่อให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ในตัวเอง แต่ถ้าจานวางอยู่ในโซนเครื่องปฏิกรณ์ที่มีตัวสะท้อนนิวตรอน ปฏิกิริยาลูกโซ่ก็จะเริ่มขึ้น และการหมุนของดิสก์และการไม่มีของไหลทำงานจะนำไปสู่ความจริงที่ว่าอะตอมพลังงานสูงที่สลายตัวจะลอยเข้าไปในหัวฉีดทำให้เกิดแรงขับและอะตอมที่ไม่สลายตัวจะยังคงอยู่ในดิสก์และจะได้รับโอกาสที่ การปฏิวัติครั้งต่อไปของดิสก์:

มากไปกว่านั้น ความคิดที่น่าสนใจประกอบด้วยการสร้างพลาสมาที่เต็มไปด้วยฝุ่น (จำได้ใน ISS) จากวัสดุฟิสไซล์ ซึ่งผลิตภัณฑ์จากการสลายตัวของอนุภาคนาโนของเชื้อเพลิงนิวเคลียร์จะถูกแตกตัวเป็นไอออน สนามไฟฟ้าและถูกโยนออกไปสร้างแรงผลักดัน:

พวกเขาสัญญาว่าจะมีแรงกระตุ้นเฉพาะอันน่าอัศจรรย์ถึง 1,000,000 วินาที ความกระตือรือร้นลดลงเนื่องจากการพัฒนาอยู่ในระดับเดียวกับการวิจัยเชิงทฤษฎี

เครื่องยนต์นิวเคลียร์ฟิวชัน

ในอนาคตอันไกลโพ้น การสร้างเครื่องยนต์นิวเคลียร์ฟิวชัน ต่างจากปฏิกิริยาการสลายตัวของนิวเคลียร์ซึ่งเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูถูกสร้างขึ้นเกือบจะพร้อมกันกับระเบิด เครื่องปฏิกรณ์แสนสาหัสยังไม่ได้ย้ายจาก "พรุ่งนี้" เป็น "วันนี้" และปฏิกิริยาฟิวชันสามารถใช้ได้เฉพาะในรูปแบบ "Orion" เท่านั้น - การขว้างระเบิดแสนสาหัส

จรวดโฟตอนนิวเคลียร์

ตามทฤษฎี มันเป็นไปได้ที่จะให้ความร้อนแก่แกนกลางถึงระดับที่สามารถสร้างแรงขับได้โดยการสะท้อนโฟตอน แม้ว่าจะไม่มีข้อจำกัดทางเทคนิค แต่เครื่องยนต์ในระดับเทคโนโลยีปัจจุบันก็ไม่ได้ผลกำไร - แรงขับจะต่ำเกินไป

จรวดไอโซโทปรังสี

จรวดที่ให้ความร้อนแก่ของไหลทำงานจาก RTG จะทำงานได้อย่างสมบูรณ์ แต่ RTG จะสร้างความร้อนค่อนข้างน้อย ดังนั้นเครื่องยนต์ดังกล่าวจะไม่มีประสิทธิภาพมากนัก แม้จะเรียบง่ายมากก็ตาม

บทสรุป

ในระดับเทคโนโลยีปัจจุบัน เป็นไปได้ที่จะประกอบเครื่องยนต์ขับเคลื่อนนิวเคลียร์โซลิดสเตตในรูปแบบของ NERVA หรือ RD-0410 - เทคโนโลยีนี้ได้รับการเรียนรู้อย่างเชี่ยวชาญแล้ว แต่เครื่องยนต์ดังกล่าวจะสูญเสียการรวมกันของ "เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ + แรงขับไฟฟ้า" ในแง่ของแรงกระตุ้นจำเพาะ ในขณะที่ชนะในแง่ของแรงขับ แต่ตัวเลือกขั้นสูงเพิ่มเติมยังคงอยู่บนกระดาษเท่านั้น ดังนั้นโดยส่วนตัวแล้วฉันคิดว่าการรวมกันของ "เครื่องปฏิกรณ์ + แรงขับไฟฟ้า" มีแนวโน้มที่ดีกว่า

แหล่งข้อมูล

แหล่งข้อมูลหลักคือวิกิพีเดียภาษาอังกฤษและแหล่งข้อมูลที่แสดงเป็นลิงก์ มีบทความที่น่าสนใจเกี่ยวกับ NRE เกี่ยวกับประเพณี - ​​NRE เฟสของแข็งและ NRE เฟสแก๊ส บทความเกี่ยวกับเครื่องยนต์

เครื่องยนต์จรวดนิวเคลียร์คือเครื่องยนต์จรวดที่มีหลักการทำงานขึ้นอยู่กับปฏิกิริยานิวเคลียร์หรือการสลายกัมมันตภาพรังสี ซึ่งปล่อยพลังงานที่ทำให้ของไหลทำงานร้อนขึ้น ซึ่งอาจเป็นผลจากปฏิกิริยาหรือสารอื่นบางอย่าง เช่น ไฮโดรเจน

มาดูทางเลือกและหลักการจากการปฏิบัติกัน...

เครื่องยนต์จรวดมีหลายประเภทที่ใช้หลักการทำงานที่อธิบายไว้ข้างต้น: นิวเคลียร์, ไอโซโทปรังสี, เทอร์โมนิวเคลียร์ การใช้เครื่องยนต์จรวดนิวเคลียร์เป็นไปได้ที่จะได้รับค่าแรงกระตุ้นจำเพาะสูงกว่าค่าที่สามารถทำได้โดยเครื่องยนต์จรวดเคมีอย่างมีนัยสำคัญ ค่าสูงของแรงกระตุ้นจำเพาะอธิบายได้ด้วยความเร็วสูงของการไหลออกของของไหลทำงาน - ประมาณ 8-50 กม./วินาที แรงขับของเครื่องยนต์นิวเคลียร์เทียบได้กับแรงขับของเครื่องยนต์เคมี ซึ่งจะทำให้ในอนาคตสามารถแทนที่เครื่องยนต์เคมีทั้งหมดด้วยพลังงานนิวเคลียร์ได้

อุปสรรคสำคัญระหว่างทาง ทดแทนโดยสมบูรณ์เป็นการปนเปื้อนกัมมันตภาพรังสี สิ่งแวดล้อมซึ่งเกิดจากเครื่องยนต์จรวดนิวเคลียร์

แบ่งออกเป็นสองประเภท - เฟสของแข็งและเฟสก๊าซ ในเครื่องยนต์ประเภทแรก วัสดุฟิสไซล์จะถูกวางในชุดประกอบก้านที่มีพื้นผิวที่พัฒนาแล้ว ทำให้สามารถให้ความร้อนแก่ของเหลวทำงานที่เป็นก๊าซได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งโดยปกติแล้วไฮโดรเจนจะทำหน้าที่เป็นของเหลวทำงาน อัตราการไหลมีจำกัด อุณหภูมิสูงสุดสารทำงานซึ่งในทางกลับกันจะขึ้นอยู่กับค่าสูงสุดโดยตรง อุณหภูมิที่อนุญาตองค์ประกอบโครงสร้างและมีค่าไม่เกิน 3,000 K ในเครื่องยนต์จรวดนิวเคลียร์ที่ใช้ก๊าซเป็นเชื้อเพลิง สสารฟิชไซล์จะอยู่ในสถานะก๊าซ การเก็บรักษามันไว้ใน บริเวณที่ทำงานกระทำโดยอาศัยอิทธิพลของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า สำหรับเครื่องยนต์จรวดนิวเคลียร์ประเภทนี้ องค์ประกอบโครงสร้างไม่ใช่ปัจจัยจำกัด ดังนั้นความเร็วไอเสียของของไหลทำงานอาจเกิน 30 กม./วินาที สามารถใช้เป็นเครื่องยนต์ขั้นแรกได้ แม้ว่าจะมีการรั่วไหลของวัสดุฟิสไซล์ก็ตาม

ในยุค 70 ศตวรรษที่ XX ในสหรัฐอเมริกาและสหภาพโซเวียต มีการทดสอบเครื่องยนต์จรวดนิวเคลียร์ที่มีสสารฟิสไซล์ในระยะของแข็ง ในสหรัฐอเมริกา มีการพัฒนาโปรแกรมเพื่อสร้างเครื่องยนต์จรวดนิวเคลียร์ทดลองโดยเป็นส่วนหนึ่งของโครงการ NERVA

ชาวอเมริกันพัฒนาเครื่องปฏิกรณ์กราไฟท์ซึ่งระบายความร้อนด้วยไฮโดรเจนเหลว ซึ่งถูกให้ความร้อน ระเหย และดีดออกผ่านหัวฉีดจรวด การเลือกใช้กราไฟท์เกิดจากการทนต่ออุณหภูมิ ตามโครงการนี้ แรงกระตุ้นเฉพาะของเครื่องยนต์ที่ได้ควรจะสูงเป็นสองเท่าของลักษณะรูปร่างที่สอดคล้องกันของเครื่องยนต์เคมี โดยมีแรงขับ 1100 กิโลนิวตัน เครื่องปฏิกรณ์ Nerva ควรจะทำงานเป็นส่วนหนึ่งของระยะที่ 3 ของยานส่งจรวด Saturn V แต่เนื่องจากการปิดโปรแกรมบนดวงจันทร์และการขาดงานอื่นๆ สำหรับเครื่องยนต์จรวดในระดับนี้ เครื่องปฏิกรณ์จึงไม่เคยได้รับการทดสอบในทางปฏิบัติ

ปัจจุบันเครื่องยนต์จรวดนิวเคลียร์ที่ใช้ก๊าซเป็นเชื้อเพลิงกำลังอยู่ในขั้นตอนการพัฒนาทางทฤษฎี เครื่องยนต์นิวเคลียร์ที่ใช้ก๊าซเป็นเชื้อเพลิงเกี่ยวข้องกับการใช้พลูโทเนียมซึ่งมีกระแสก๊าซที่เคลื่อนที่ช้าล้อมรอบด้วยไฮโดรเจนที่เย็นตัวเร็วขึ้น บนวงโคจร สถานีอวกาศ MIR และ ISS ได้ทำการทดลองที่อาจก่อให้เกิดแรงผลักดัน การพัฒนาต่อไปเครื่องยนต์ที่ใช้แก๊ส

วันนี้เราสามารถพูดได้ว่ารัสเซียได้ "แช่แข็ง" การวิจัยในด้านระบบขับเคลื่อนนิวเคลียร์เล็กน้อย งานของนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียมุ่งเน้นไปที่การพัฒนาและปรับปรุงมากขึ้น โหนดฐานและหน่วยของโรงงานขับเคลื่อนพลังงานนิวเคลียร์ตลอดจนการรวมเข้าด้วยกัน ทิศทางสำคัญสำหรับการวิจัยเพิ่มเติมในพื้นที่นี้คือการสร้างระบบขับเคลื่อนพลังงานนิวเคลียร์ที่สามารถทำงานในสองโหมด โหมดแรกคือโหมดเครื่องยนต์จรวดนิวเคลียร์ และโหมดที่สองคือโหมดการติดตั้งเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าเพื่อจ่ายพลังงานให้กับอุปกรณ์ที่ติดตั้งบนยานอวกาศ

บ่อยครั้งในสิ่งพิมพ์เพื่อการศึกษาทั่วไปเกี่ยวกับอวกาศ ความแตกต่างระหว่างเครื่องยนต์จรวดนิวเคลียร์ (NRE) และระบบขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าของจรวดนิวเคลียร์ (NRE) ไม่ได้ถูกแยกแยะออก อย่างไรก็ตาม คำย่อเหล่านี้ไม่เพียงแต่ซ่อนความแตกต่างในหลักการของการเปลี่ยนแปลงเท่านั้น พลังงานนิวเคลียร์เนื่องจากแรงขับของจรวด แต่ยังมีประวัติศาสตร์อันน่าทึ่งของการพัฒนาด้านอวกาศอีกด้วย

ละครแห่งประวัติศาสตร์อยู่ที่ข้อเท็จจริงที่ว่าหากการวิจัยเกี่ยวกับการขับเคลื่อนด้วยนิวเคลียร์และการขับเคลื่อนด้วยนิวเคลียร์ทั้งในสหภาพโซเวียตและสหรัฐอเมริกา ซึ่งถูกหยุดด้วยเหตุผลทางเศรษฐกิจเป็นหลัก ยังคงดำเนินต่อไป เที่ยวบินของมนุษย์ไปยังดาวอังคารคงกลายเป็นเรื่องปกติไปนานแล้ว

ทุกอย่างเริ่มต้นด้วยเครื่องบินบรรยากาศที่มีเครื่องยนต์นิวเคลียร์แรมเจ็ท

นักออกแบบในสหรัฐอเมริกาและสหภาพโซเวียตพิจารณาการติดตั้งนิวเคลียร์แบบ "หายใจ" ที่สามารถดึงอากาศภายนอกและให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิมหาศาล อาจเป็นไปได้ว่าหลักการของการสร้างแรงขับนี้ถูกยืมมาจากเครื่องยนต์ ramjet แต่ใช้พลังงานฟิชชันของนิวเคลียสของยูเรเนียมไดออกไซด์ 235 แทนเชื้อเพลิงจรวด

ในสหรัฐอเมริกา เครื่องยนต์ดังกล่าวได้รับการพัฒนาโดยเป็นส่วนหนึ่งของโครงการดาวพลูโต ชาวอเมริกันสามารถสร้างต้นแบบเครื่องยนต์ใหม่ได้สองแบบคือ Tory-IIA และ Tory-IIC ซึ่งแม้แต่ขับเคลื่อนเครื่องปฏิกรณ์ด้วยซ้ำ กำลังการผลิตติดตั้งควรจะเป็น 600 เมกะวัตต์

เครื่องยนต์ที่พัฒนาขึ้นโดยเป็นส่วนหนึ่งของโครงการดาวพลูโตได้รับการวางแผนที่จะติดตั้งบนขีปนาวุธล่องเรือ ซึ่งในปี 1950 ถูกสร้างขึ้นภายใต้ชื่อ SLAM (ขีปนาวุธระดับความสูงต่ำเหนือเสียง, ขีปนาวุธระดับความสูงต่ำเหนือเสียง)

สหรัฐฯ วางแผนสร้างจรวดยาว 26.8 เมตร เส้นผ่านศูนย์กลาง 3 เมตร และหนัก 28 ตัน ตัวจรวดควรจะมีหัวรบนิวเคลียร์ เช่นเดียวกับระบบขับเคลื่อนนิวเคลียร์ที่มีความยาว 1.6 เมตร และเส้นผ่านศูนย์กลาง 1.5 เมตร เมื่อเปรียบเทียบกับขนาดอื่นๆ การติดตั้งดูกะทัดรัดมาก ซึ่งอธิบายหลักการทำงานแบบไหลตรงได้

นักพัฒนาเชื่อว่าต้องขอบคุณเครื่องยนต์นิวเคลียร์ ระยะการบินของขีปนาวุธสแลมจะอยู่ที่อย่างน้อย 182,000 กิโลเมตร

ในปี พ.ศ. 2507 กระทรวงกลาโหมสหรัฐฯ ได้ปิดโครงการนี้ เหตุผลอย่างเป็นทางการคือในระหว่างการบิน ขีปนาวุธร่อนที่ใช้พลังงานนิวเคลียร์ก่อให้เกิดมลพิษต่อทุกสิ่งรอบตัวมากเกินไป แต่ในความเป็นจริง เหตุผลก็คือต้นทุนที่สำคัญในการบำรุงรักษาจรวดดังกล่าว โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อถึงเวลานั้น จรวดมีการพัฒนาอย่างรวดเร็วโดยใช้เครื่องยนต์จรวดเชื้อเพลิงเหลว ซึ่งการบำรุงรักษามีราคาถูกกว่ามาก

สหภาพโซเวียตยังคงยึดมั่นในแนวคิดในการสร้างการออกแบบ ramjet สำหรับเครื่องยนต์พลังงานนิวเคลียร์นานกว่าสหรัฐอเมริกามากโดยปิดโครงการในปี 1985 เท่านั้น แต่ผลลัพธ์กลับกลายเป็นสิ่งที่สำคัญกว่ามาก ดังนั้นเครื่องยนต์จรวดนิวเคลียร์ตัวแรกและตัวเดียวของโซเวียตจึงได้รับการพัฒนาที่สำนักออกแบบ Khimavtomatika, Voronezh นี่คือ RD-0410 (ดัชนี GRAU - 11B91 หรือที่เรียกว่า “Irbit” และ “IR-100”)

RD-0410 ใช้เครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนความร้อนต่างกัน ตัวหน่วงคือเซอร์โคเนียมไฮไดรด์ ตัวสะท้อนนิวตรอนทำจากเบริลเลียม เชื้อเพลิงนิวเคลียร์เป็นวัสดุที่มียูเรเนียมและทังสเตนคาร์ไบด์เป็นหลัก โดยมีการเสริมสมรรถนะประมาณ 80% ในไอโซโทป 235

การออกแบบประกอบด้วยชุดเชื้อเพลิง 37 ชุด หุ้มด้วยฉนวนกันความร้อนที่แยกออกจากตัวหน่วง การออกแบบโดยให้การไหลของไฮโดรเจนไหลผ่านตัวสะท้อนแสงและตัวหน่วงเวลาก่อน โดยคงอุณหภูมิไว้ที่อุณหภูมิห้อง จากนั้นจึงเข้าสู่แกนกลาง ซึ่งจะทำให้ชุดเชื้อเพลิงเย็นลง โดยให้ความร้อนสูงถึง 3100 เคลวิน ที่ขาตั้ง ตัวสะท้อนแสงและตัวควบคุมอยู่ที่ ระบายความร้อนด้วยการไหลของไฮโดรเจนที่แยกจากกัน

เครื่องปฏิกรณ์ต้องผ่านการทดสอบที่สำคัญหลายครั้ง แต่ไม่เคยได้รับการทดสอบเลยตลอดระยะเวลาการทำงานเต็มรูปแบบ อย่างไรก็ตาม ส่วนประกอบเครื่องปฏิกรณ์ภายนอกหมดเกลี้ยงแล้ว

ลักษณะทางเทคนิคของ RD 0410

แรงขับในโมฆะ: 3.59 tf (35.2 kN)
พลังงานความร้อนของเครื่องปฏิกรณ์: 196 เมกะวัตต์
แรงกระตุ้นเฉพาะในสุญญากาศ: 910 kgf·s/kg (8927 m/s)
จำนวนการเริ่มต้น: 10
ทรัพยากรการทำงาน: 1 ชั่วโมง
ส่วนประกอบเชื้อเพลิง: สารทำงาน - ไฮโดรเจนเหลว, สารเสริม - เฮปเทน
น้ำหนักป้องกันรังสี : 2 ตัน
ขนาดเครื่องยนต์ สูง 3.5 ม. เส้นผ่านศูนย์กลาง 1.6 ม.

มีขนาดค่อนข้างเล็ก ขนาดและน้ำหนักอุณหภูมิสูงของเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ (3100 K) ที่ ระบบที่มีประสิทธิภาพการระบายความร้อนด้วยการไหลของไฮโดรเจนบ่งชี้ว่า RD0410 นั้นเป็นต้นแบบที่เกือบจะสมบูรณ์แบบของเครื่องยนต์ขับเคลื่อนนิวเคลียร์สำหรับขีปนาวุธล่องเรือสมัยใหม่ และเมื่อพิจารณาแล้ว เทคโนโลยีที่ทันสมัยการได้รับเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่หยุดตัวเองได้ การเพิ่มทรัพยากรจากหนึ่งชั่วโมงเป็นหลายชั่วโมงถือเป็นงานที่แท้จริง

การออกแบบเครื่องยนต์จรวดนิวเคลียร์

เครื่องยนต์จรวดนิวเคลียร์ (NRE) เป็นเครื่องยนต์ไอพ่นซึ่งพลังงานที่เกิดขึ้นระหว่างการสลายตัวของนิวเคลียร์หรือปฏิกิริยาฟิวชันจะทำให้ของไหลทำงานร้อน (ส่วนใหญ่มักเป็นไฮโดรเจนหรือแอมโมเนีย)

เครื่องยนต์ขับเคลื่อนด้วยนิวเคลียร์มีสามประเภท ขึ้นอยู่กับประเภทของเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องปฏิกรณ์:

• เฟสของแข็ง
• เฟสของเหลว
• เฟสแก๊ส

สิ่งที่สมบูรณ์ที่สุดคือเครื่องยนต์รุ่นโซลิดเฟส รูปนี้แสดงแผนภาพของเครื่องยนต์พลังงานนิวเคลียร์ที่ง่ายที่สุดพร้อมเครื่องปฏิกรณ์เชื้อเพลิงนิวเคลียร์แบบแข็ง สารทำงานอยู่ในถังภายนอก เมื่อใช้ปั๊มจะถูกส่งไปยังห้องเครื่องยนต์ ในห้องนั้น สารทำงานจะถูกพ่นโดยใช้หัวฉีดและสัมผัสกับเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่สร้างเชื้อเพลิง เมื่อถูกความร้อนจะขยายตัวและบินออกจากห้องผ่านหัวฉีดด้วยความเร็วสูง

ในเครื่องยนต์จรวดนิวเคลียร์ที่ใช้เฟสก๊าซ เชื้อเพลิง (เช่น ยูเรเนียม) และของไหลทำงานจะอยู่ในสถานะก๊าซ (ในรูปของพลาสมา) และถูกกักไว้ในพื้นที่ทำงานโดยสนามแม่เหล็กไฟฟ้า พลาสมายูเรเนียมที่ถูกให้ความร้อนถึงหลายหมื่นองศาจะถ่ายเทความร้อนไปยังของไหลทำงาน (เช่น ไฮโดรเจน) ซึ่งในทางกลับกัน เมื่อถูกให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูงจะก่อให้เกิดกระแสเจ็ตสตรีม

ขึ้นอยู่กับประเภทของปฏิกิริยานิวเคลียร์ ความแตกต่างเกิดขึ้นระหว่างเครื่องยนต์จรวดไอโซโทปกัมมันตภาพรังสี เครื่องยนต์จรวดแสนสาหัส และเครื่องยนต์นิวเคลียร์เอง (ใช้พลังงานของการแยกตัวของนิวเคลียร์)

ตัวเลือกที่น่าสนใจก็คือเครื่องยนต์จรวดนิวเคลียร์แบบพัลซิ่ง - เสนอให้ใช้ประจุนิวเคลียร์เป็นแหล่งพลังงาน (เชื้อเพลิง) การติดตั้งดังกล่าวอาจเป็นได้ทั้งภายในและภายนอก

ข้อดีหลักของเครื่องยนต์พลังงานนิวเคลียร์คือ:

• แรงกระตุ้นจำเพาะสูง
• พลังงานสำรองที่สำคัญ
• ความกะทัดรัดของระบบขับเคลื่อน
• ความเป็นไปได้ที่จะได้รับแรงผลักดันที่สูงมาก - นับสิบแสนตันในสุญญากาศ

ข้อเสียเปรียบหลักคืออันตรายจากรังสีสูงของระบบขับเคลื่อน:

• ฟลักซ์ของรังสีทะลุทะลวง (รังสีแกมมา นิวตรอน) ระหว่างปฏิกิริยานิวเคลียร์
• การกำจัดสารประกอบกัมมันตรังสีสูงของยูเรเนียมและโลหะผสม
• การรั่วไหลของก๊าซกัมมันตภาพรังสีพร้อมกับของไหลทำงาน

ระบบขับเคลื่อนนิวเคลียร์

เมื่อพิจารณาว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะได้รับข้อมูลที่เชื่อถือได้เกี่ยวกับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์จากสิ่งพิมพ์ต่างๆ รวมถึงจากบทความทางวิทยาศาสตร์ หลักการทำงานของการติดตั้งดังกล่าวจึงควรพิจารณาโดยใช้ตัวอย่างของวัสดุสิทธิบัตรแบบเปิด แม้ว่าจะมีความรู้ความชำนาญก็ตาม

ตัวอย่างเช่น นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียผู้มีชื่อเสียง Anatoly Sazonovich Koroteev ผู้เขียนสิ่งประดิษฐ์ภายใต้สิทธิบัตรนี้ ได้มอบโซลูชันทางเทคนิคสำหรับองค์ประกอบของอุปกรณ์สำหรับ YARDU สมัยใหม่ ด้านล่างนี้ฉันนำเสนอส่วนหนึ่งของเอกสารสิทธิบัตรดังกล่าวทุกคำและไม่มีความคิดเห็น

สาระสำคัญของโซลูชันทางเทคนิคที่นำเสนอนั้นแสดงไว้ในแผนภาพที่แสดงในภาพวาด ระบบขับเคลื่อนนิวเคลียร์ที่ทำงานในโหมดขับเคลื่อน-พลังงานประกอบด้วยระบบขับเคลื่อนไฟฟ้า (EPS) (แผนภาพตัวอย่างแสดงเครื่องยนต์จรวดไฟฟ้า 2 เครื่อง 1 และ 2 พร้อมระบบป้อนที่สอดคล้องกัน 3 และ 4) การติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์ 5 กังหัน 6 คอมเพรสเซอร์ 7, เครื่องกำเนิดไฟฟ้า 8, เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน - เครื่องพักฟื้น 9, ท่อน้ำวน Ranck-Hilsch 10, ตู้เย็น - หม้อน้ำ 11 ในกรณีนี้กังหัน 6, คอมเพรสเซอร์ 7 และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 8 จะรวมกันเป็นหน่วยเดียว - คอมเพรสเซอร์เทอร์โบเจนเนอเรเตอร์ หน่วยขับเคลื่อนนิวเคลียร์ติดตั้งท่อ 12 ของของไหลทำงานและสายไฟฟ้า 13 เชื่อมต่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 8 และหน่วยขับเคลื่อนไฟฟ้า เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน-ตัวพักฟื้น 9 มีสิ่งที่เรียกว่าอินพุตของไหลทำงานอุณหภูมิสูง 14 และอุณหภูมิต่ำ 15 เช่นเดียวกับเอาต์พุตของไหลทำงานอุณหภูมิสูง 16 และอุณหภูมิต่ำ 17

เอาต์พุตของหน่วยเครื่องปฏิกรณ์ 5 เชื่อมต่อกับอินพุตของกังหัน 6 เอาต์พุตของกังหัน 6 เชื่อมต่อกับอินพุตอุณหภูมิสูง 14 ของตัวแลกเปลี่ยนความร้อน-ตัวพักฟื้น 9 เอาต์พุตอุณหภูมิต่ำ 15 ของตัวแลกเปลี่ยนความร้อน-ตัวพักฟื้น 9 เชื่อมต่อกับทางเข้าท่อน้ำวน Ranck-Hilsch 10 ท่อน้ำวน Ranck-Hilsch 10 มีเอาต์พุต 2 ช่อง หนึ่งในนั้น (ผ่านสารทำงาน "ร้อน") เชื่อมต่อกับตู้เย็นหม้อน้ำ 11 และอีกช่องหนึ่ง ( ผ่านสารทำงาน "เย็น") เชื่อมต่อกับอินพุตของคอมเพรสเซอร์ 7. เอาต์พุตของตู้เย็นหม้อน้ำ 11 ยังเชื่อมต่อกับอินพุตของคอมเพรสเซอร์ 7. เอาต์พุตของคอมเพรสเซอร์ 7 เชื่อมต่อกับอินพุตอุณหภูมิต่ำ 15 เข้ากับ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน - เครื่องกู้คืนความร้อน 9. เอาต์พุตอุณหภูมิสูง 16 ของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน - เครื่องกู้คืนความร้อน 9 เชื่อมต่อกับอินพุตไปยังการติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์ 5 ดังนั้นองค์ประกอบหลักของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์จึงเชื่อมต่อถึงกันด้วยวงจรเดียวของของไหลทำงาน .

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ทำงานดังนี้ สารทำงานที่ให้ความร้อนในการติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์ 5 จะถูกส่งไปยังกังหัน 6 ซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ถึงการทำงานของคอมเพรสเซอร์ 7 และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 8 ของเทอร์โบเจนเนอเรเตอร์ - คอมเพรสเซอร์ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า 8 สร้างพลังงานไฟฟ้าซึ่งส่งผ่านสายไฟฟ้า 13 ไปยังเครื่องยนต์จรวดไฟฟ้า 1 และ 2 และระบบจ่ายไฟ 3 และ 4 เพื่อให้มั่นใจในการทำงาน หลังจากออกจากกังหัน 6 แล้วสารทำงานจะถูกส่งผ่านทางเข้าอุณหภูมิสูง 14 ไปยังตัวแลกเปลี่ยนความร้อน - ตัวพักฟื้น 9 ซึ่งสารทำงานจะถูกระบายความร้อนบางส่วน

จากนั้น จากช่องจ่ายอุณหภูมิต่ำ 17 ของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน-ตัวพักฟื้น 9 สารทำงานจะถูกส่งตรงไปยังท่อน้ำวน Ranque-Hilsch 10 ซึ่งภายในนั้นการไหลของของไหลทำงานจะถูกแบ่งออกเป็นส่วนประกอบ "ร้อน" และ "เย็น" จากนั้นส่วน "ร้อน" ของสารทำงานจะถูกส่งไปยังตัวปล่อยตู้เย็น 11 ซึ่งสารทำงานส่วนนี้จะถูกระบายความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพ ส่วน "เย็น" ของสารทำงานจะไปที่ทางเข้าของคอมเพรสเซอร์ 7 และหลังจากการทำความเย็นแล้วส่วนของสารทำงานที่ออกจากตู้เย็นที่แผ่รังสี 11 ก็ตามมาด้วย

คอมเพรสเซอร์ 7 จ่ายสารทำงานที่ระบายความร้อนให้กับตัวแลกเปลี่ยนความร้อน-ตัวพักฟื้น 9 ผ่านทางทางเข้าอุณหภูมิต่ำ 15 สารทำงานที่ระบายความร้อนนี้ในตัวแลกเปลี่ยนความร้อน-ตัวพักฟื้น 9 ให้การระบายความร้อนบางส่วนของการไหลสวนกลับของของไหลทำงานที่เข้าสู่ตัวแลกเปลี่ยนความร้อน-ตัวพักฟื้น 9 จากกังหัน 6 ผ่านทางเข้าอุณหภูมิสูง 14 ถัดไปของเหลวทำงานที่ให้ความร้อนบางส่วน (เนื่องจากการแลกเปลี่ยนความร้อนกับการไหลย้อนของของไหลทำงานจากกังหัน 6) จากตัวแลกเปลี่ยนความร้อน - ตัวพักฟื้น 9 ผ่านอุณหภูมิสูง ทางออก 16 เข้าสู่การติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์ 5 อีกครั้ง วงจรซ้ำอีกครั้ง

ดังนั้น สารทำงานชนิดเดียวที่อยู่ในวงปิดทำให้มั่นใจได้ถึงการทำงานอย่างต่อเนื่องของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ และการใช้ท่อน้ำวน Ranque-Hilsch ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ตามข้ออ้าง โซลูชันทางเทคนิคให้การปรับปรุงในลักษณะน้ำหนักและขนาดของระบบขับเคลื่อนนิวเคลียร์ เพิ่มความน่าเชื่อถือของการดำเนินงาน ลดความซับซ้อนของการออกแบบ และทำให้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพของระบบขับเคลื่อนนิวเคลียร์โดยรวมได้

ลิงค์: