Mio-tech-service.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое атомной двигатель

Атомный двигатель

Я́дерный раке́тный дви́гатель (ЯРД) — разновидность ракетного двигателя, которая использует энергию деления или синтеза ядер для создания реактивной тяги.

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: твердофазный, 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 М. В. Келдыша, И. В. Курчатова и С. П. Королёва [2] [3] . 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 продолжаются и в 21-м веке [4] .

В твердофазных ЯРД (ТфЯРД) делящееся вещество, как и в обычных ядерных реакторах, размещено в сборках-стержнях (ТВЭЛах) сложной формы с развитой поверхностью, что позволяет эффективно нагревать газообразное рабочее тело (обычно — водород, реже — аммиак), одновременно являющееся теплоносителем, охлаждающим элементы конструкции и сами сборки. Температура нагрева ограничена температурой плавления элементов конструкции (не более 3000 К). Удельный импульс твердофазного ЯРД, по современным оценкам, составит 850—900 с, что более чем вдвое превышает показатели наиболее совершенных химических ракетных двигателей [5] . Наземные демонстраторы технологий ТфЯРД в ХХ веке были созданы и успешно испытаны на стендах (программа NERVA в США, РД-0410 в СССР).

Газофазный ядерный реактивный двигатель (ГЯРД) — концептуальный тип реактивного двигателя, в котором реактивная сила создаётся за счёт выброса теплоносителя (рабочего тела) из ядерного реактора, топливо в котором находится в газообразной форме или в виде плазмы. Считается, что в подобных двигателях удельный импульс составит 30—50 тыс. м/с. Перенос тепла от топлива к теплоносителю достигается в основном за счёт излучения, большей частью в ультрафиолетовой области спектра (при температурах топлива около 25 000 °C).

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.

Читать еще:  601 двигатель датчик оборотов

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.

По проекту «Орион» проводились не только расчёты, но и натурные испытания. Лётные испытания моделей летательного аппарата с импульсным приводом (для взрывов использовалась обычная химическая взрывчатка). Были получены положительные результаты о принципиальной возможности управляемого полёта аппарата с импульсным двигателем. Также для исследования прочности тяговой плиты проведены испытания на атолле Эниветок. Во время ядерных испытаний на этом атолле покрытые графитом стальные сферы были размещены в 9 м от эпицентра взрыва. Сферы после взрыва найдены неповреждёнными, тонкий слой графита испарился (аблировал) с их поверхностей.

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. 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. Однако приоритеты изменились, и в 1965 году проект был закрыт.

В СССР аналогичный проект разрабатывался в 1950—70-х годах. Устройство содержало дополнительные химические реактивные двигатели, выводящие его на 30—40 км от поверхности Земли; 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. Реальных испытаний импульсного ЯРД с подрывом ядерных устройств не проводилось.

  • » onclick=»window.open(this.href,’win2′,’status=no,toolbar=no,scrollbars=yes,titlebar=no,menubar=no,resizable=yes,width=640,height=480,directories=no,location=no’); return false;» rel=»nofollow»> Печать
  • E-mail

Дата Категория: Транспорт

Атомные подлодки и прочие суда с ядерными энергоустановками используют радиоактивное топливо — главным образом уран — для превращения воды в пар. Полученный пар вращает турбогенераторы, а те производят электроэнергию для движения судна и питания различного бортового оборудования.

Радиоактивные материалы, подобные урану, выделяют тепловую энергию в процессе ядерного распада, когда неустойчивое ядро атома расщепляется на две части. При этом выделяется огромное количество энергии. На атомной подлодке такой процесс осуществляется в толстостенном реакторе, который непрерывно охлаждается проточной водой, чтобы избежать перегрева, а то и расплавления стенок. Ядерное топливо пользуется особой популярностью у военных на подлодках и авианосцах благодаря своей необычайной эффективности. На одном куске урана размером с мяч для гольфа подлодка может семь раз обогнуть земной шар. Однако ядерная энергия таит в себе опасность не только для экипажа, который может пострадать, если на борту произойдет радиоактивный выброс. В этой энергии заложена потенциальная угроза всей жизни в море, которая может быть отравлена радиоактивными отходами.

Читать еще:  Вибрация двигателя уаз патриот причины

Принципиальная схема машинного отсека с ядерным реактором

В типичном двигателе с ядерным реактором (слева) охлажденная вода под давлением попадает внутрь корпуса реактора, содержащего ядерное топливо. Нагретая вода выходит из реактора и используется для превращения другой воды в пар, а затем, остывая, вновь возвращается в реактор. Пар вращает лопасти турбинного двигателя. Редуктор переводит быстрое вращение вала турбины в более медленное вращение вала электродвигателя. Вал электродвигателя при помощи механизма сцепления соединяется с гребным валом. Кроме того, что электродвигатель передает вращение гребному валу, он вырабатывает электроэнергию, которая запасасется в бортовых аккумуляторах.

Ядерная реакция

В полости реактора атомное ядро, состоящее из протонов и нейтронов, подвергается удару свободного нейтрона (рисунок ниже). От удара ядро расщепляется, и при этом, в частности, освобождаются нейтроны, которые бомбардируют другие атомы. Так возникает цепная реакция деления ядер. При этом освобождается огромное количество тепловой энергии, то есть тепла.

Атомная подлодка курсирует вдоль побережья в надводном положении. Таким кораблям надо пополнять топливо лишь один раз в два-три года.

Группа управления в боевой рубке наблюдает за прилегающей акваторией в перископ. Радиолокатор, гидролокатор, средства радиосвязи и фотокамеры со сканирующей системой также помогают вождению этого судна.

3D в аэрокосмической промышленности

3D-печать набирает обороты как ключевая технология в аэронавтике и аэрокосмической отрасли благодаря согласованию ее преимуществ с основными приоритетами отрасли, включая снижение веса, экономию топлива, повышение эффективности эксплуатации, консолидацию деталей, ускорение выхода на рынок и сокращение затрат. требования к хранению деталей.


3D-печать. Сложность итоговой детали. Вид внутри головки инжектора. 3dsystems.com.

Недавние проекты, которые доказали эффективность технологии 3D Systems на аэрокосмическом рынке, включают:

  • Первый 3D-радиочастотный (RF) фильтр, протестированный и утвержденный для использования в коммерческих телекоммуникационных спутниках. Новый фильтр от Airbus Defense and Space снижает вес на 50% по сравнению с предыдущими моделями.
  • Титановые кронштейны, которые на 25 процентов легче и характеризуются лучшим соотношением жесткости к весу, чем изготовленные традиционными способами, представлены благодаря сотрудничеству между Thales Alenia Space и 3D Systems.
  • Детали двигателя, созданные в рамках проекта Европейского космического агентства (ESA) и 3D Systems, позволяют снизить вес, упростить сборку, ускорить производство и облегчить адаптацию конструкции на поздней стадии.
  • Топологически оптимизированный кронштейн самолета, который снижает вес на 70 процентов, удовлетворяя при этом всем функциональным требованиям и отвечая требованиям GE Aircraft.


3D-печать инжектора и керамической камеры сгорания. 3dsystems.com.

Другие разработки [ | код ]

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 2000 °C. В январе 1965 года были произведены испытания ядерного ракетного двигателя под кодовым названием «КИВИ» (KIWI).

Читать еще:  Что такое сар двигатель

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] [13] .

Что взорвалось в Северодвинске?

8 августа 2019 года на полигоне Ненокса под Северодвинском при испытаниях взорвалась реактивная двигательная установка жидкостной ракеты, сообщило Министерство обороны.

В администрации Северодвинска отметили, что было зафиксировано краткосрочное повышение радиационного фона. В свою очередь, Минобороны настаивает, что вредных выбросов в атмосферу не было, а радиационный фон оставался в норме.

Что именно взорвалось, Министерство обороны и Росатом не уточнили.

Эксперт по ядерному оружию Джеффри Льюис в

?ref_src=twsrc%5Etfw%7Ctwcamp%5Etweetembed%7Ctwterm%5E1160224386743279616&ref_url=https%3A%2F%2Fnucleardiner.wordpress.com%2F2019%2F08%2F11%2Fspeculations-on-the-nenoksa-explosion%2F»>твиттере обратил внимание общественности на снимки со спутника, на которых видно, что рядом с местом взрыва находится специализированное судно «Серебрянка», которое занимается сбором и хранением жидких радиоактивных отходов.

Льюис считает, что «Серебрянка» появилась в этом районе из-за испытаний крылатой ракеты с ядерной установкой «Буревестник».

Эту же версию озвучил американский президент Дональд Трамп. «Взрыв заставил многих поволноваться касательно загрязнения воздуха в районе испытаний и на большом расстоянии от них. Это нехорошо», — написал Трамп в твиттере.

Коллеги погибших под Северодвинском рассказали, что во время испытательного запуска некой ракеты произошла авария. Сразу после старта с морской платформы, произошел отказ двигателя и ракета упала в море. Её извлекли со дна, чтобы изучить причины возможного сбоя. В тот момент, когда она оказалась над поверхностью, произошел взрыв, пишет Baza.

11 сентября CNBC со ссылкой на источники в американской разведке сообщило, что взрыв в Архангельской области произошел не в ходе новых испытаний ракеты, а во время операции по подъему ракеты, утонувшей во время предыдущих испытаний. Такую же версию выдвигает «Радио Свобода*» на основе сообщений местных жителей в социальных сетях.

Официального подтверждения того, что под Северодвинском взорвался «Буревестник», нет.

* Радио Свободная Европа/Радио Свобода признана судом России иноагентом

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector