Nov jedrski motor za vesoljske ladje. Življenje ali smrt. Končna izbira. Fisijski motor

Utrip DVORIŠČE je bil razvit v skladu z načelom, ki ga je leta 1945 predlagal dr. S. Ulam iz raziskovalnega laboratorija Los Alamos, v skladu s katerim se predlaga uporaba jedrskega naboja kot vira energije (goriva) visoko učinkovitega lansirnika vesoljskih raket.

V tistih časih, kot v mnogih letih, ki so sledila, so bili jedrski in termonuklearni naboji najmočnejši in najkompaktnejši viri energije v primerjavi s katerim koli drugim. Kot veste, smo trenutno na robu odkrivanja načinov za nadzor še bolj koncentriranega vira energije, saj smo že precej napredovali pri razvoju prve enote, ki uporablja antimaterijo. Če izhajamo le iz količine razpoložljive energije, potem jedrski naboji zagotavljajo specifični potisk več kot 200.000 sekund, termonuklearni naboji pa do 400.000 sekund. Te specifične vrednosti potiska so pretirano visoke za večino letov znotraj sončni sistem. Poleg tega se pri uporabi jedrskega goriva v "čisti" obliki pojavijo številni problemi, ki tudi v tem trenutku še niso v celoti rešeni. Torej se mora energija, ki se sprosti med eksplozijo, prenesti na delovno tekočino, ki se segreje in nato izteče iz motorja ter ustvarja potisk. V skladu s konvencionalnimi metodami za reševanje takšnega problema se jedrski naboj postavi v "zgorevalno komoro", napolnjeno z delovno tekočino (na primer vodo ali drugo tekočo snovjo), ki izhlapi in se nato razširi z večjo ali manjšo v manjšem obsegu Diabatičnost v šobi.

Takšen sistem, ki ga imenujemo notranji impulzni jedrski pogonski motor, je zelo učinkovit, saj se za ustvarjanje potiska uporabijo vsi produkti eksplozije in celotna masa delovne tekočine. Nestacionarni obratovalni cikel omogoča takšnemu sistemu večji razvoj visok pritisk in temperature v zgorevalni komori ter posledično večji specifični potisk v primerjavi z neprekinjenim obratovalnim ciklom. Že samo dejstvo, da do eksplozije pride znotraj določene prostornine, nalaga pomembne omejitve glede tlaka in temperature v komori ter posledično dosegljive vrednosti specifičnega potiska. Glede na to, kljub številnim prednostim notranje impulzne NPP, impulzne NPP zunanje delovanje se je zaradi izkoriščanja ogromne količine energije, ki se sprosti med jedrskimi eksplozijami, izkazalo za enostavnejše in učinkovitejše.

V jedrskem pogonskem motorju z zunanjim delovanjem pri ustvarjanju potiska curka ne sodeluje celotna masa goriva in delovne tekočine. Vendar tukaj celo z nižjo učinkovitostjo. Porabi se več energije, kar ima za posledico učinkovitejše delovanje sistema. Zunanja impulzna NPP (v nadaljevanju samo impulzna NPP) uporablja energijo eksplozije velikega števila majhnih jedrskih nabojev na krovu rakete. Ti jedrski naboji se zaporedno izvržejo iz rakete in eksplodirajo za njo na določeni razdalji ( risba spodaj). Z vsako eksplozijo nekaj raztezajočih se plinastih fisijskih drobcev v obliki plazme z visoko gostoto in hitrostjo trči v osnovo rakete - potisno ploščad. Zagon plazme se prenese na potisno ploščad, ki se premika naprej z velikim pospeškom. Pospešek se zmanjša z dušilno napravo na več g v nosnem delu rakete, ki ne presega meja vzdržljivosti človeškega telesa. Po kompresijskem ciklu dušilna naprava vrne potisno ploščad v začetni položaj, po katerem je pripravljena za sprejem naslednjega impulza.

Skupno povečanje hitrosti, ki ga je doseglo vesoljsko plovilo ( risanje, izposojen iz službe ), odvisno od števila eksplozij in je zato določeno s številom jedrskih nabojev, porabljenih med danim manevrom. Sistematičen razvoj zasnove za tak jedrski pogonski sistem je začel dr. T. B. Taylor (Oddelek za generalno atomsko industrijo družbe General Dynamics) in nadaljeval s podporo urada vnaprejšnje načrtovanje raziskovalno delo (ARPA), letalstvo ZDA, NASA in General Dynamics devet let, nato pa je bilo delo v tej smeri začasno ustavljeno, da bi se v prihodnosti spet nadaljevalo, saj je bil ta tip pogonskega sistema izbran kot eden izmed dva glavna gonilnika vesoljske ladje letenje znotraj sončnega sistema.

Princip delovanja impulznega jedrskega pogonskega motorja z zunanjim delovanjem

Zgodnja različica naprave, ki jo je NASA razvila v letih 1964-1965, je bila (po premeru) primerljiva z raketo Saturn 5 in je zagotavljala specifični potisk 2500 s in učinkovit oprijem 350 g; "suha" teža (brez goriva) glavnega motornega prostora je bila 90,8 tone. Začetna različica impulznega jedrskega raketnega motorja je uporabljala prej omenjene jedrske polnitve in predvidevalo se je, da bo deloval v nizkih zemeljskih orbitah in v sevanju. območje pasu zaradi nevarnosti radioaktivne kontaminacije ozračja z razpadnimi produkti, sproščenimi med eksplozijami. Nato se je specifični potisk impulznih motorjev na jedrski pogon povečal na 10.000 sekund, potencialne zmogljivosti teh motorjev pa so omogočile podvojitev te številke v prihodnosti.

Impulzni jedrski pogonski sistem je bil morda že razvit v 70. letih prejšnjega stoletja z namenom izvedbe prvega vesoljskega poleta s posadko na planete v zgodnjih 80. letih. Vendar pa razvoj tega projekta ni bil izveden v polna moč zaradi odobritve programa za ustvarjanje trdnofaznih jedrskih pogonskih motorjev. Poleg tega je bil razvoj impulznega jedrskega raketnega motorja povezan s političnim problemom, saj je uporabljal jedrske naboje.

Erica K.A. (Krafft A. Ehricke)

Jedrski raketni motor je raketni motor, katerega princip delovanja temelji na jedrski reakciji oz radioaktivni razpad, pri tem se sprosti energija, ki segreje delovno tekočino, ki so lahko reakcijski produkti ali kakšna druga snov, na primer vodik.

Oglejmo si možnosti in načela iz dejanja ...

Obstaja več vrst raketnih motorjev, ki uporabljajo zgoraj opisano načelo delovanja: jedrski, radioizotopski, termonuklearni. Z uporabo jedrskih raketnih motorjev je mogoče pridobiti specifične impulzne vrednosti, ki so bistveno višje od tistih, ki jih lahko dosežejo kemični raketni motorji. Visoka vrednost specifičnega impulza je razložena z visoko hitrostjo odtoka delovne tekočine - približno 8-50 km / s. Potisna sila jedrskega motorja je primerljiva s kemičnimi motorji, kar bo v prihodnosti omogočilo zamenjavo vseh kemičnih motorjev z jedrskimi.

Glavna ovira za popolno zamenjavo je radioaktivna kontaminacija okolju, ki ga povzročajo jedrski raketni motorji.

Razdeljeni so v dve vrsti - trdno in plinasto fazo. Pri prvem tipu motorjev je cepljivi material nameščen v paličnih sklopih z razvito površino. To vam omogoča učinkovito segrevanje plinaste delovne tekočine, običajno vodik deluje kot delovna tekočina. Hitrost pretoka je omejena z največjo temperaturo delovne tekočine, ki je neposredno odvisna od maksimuma dopustna temperatura strukturnih elementov in ne presega 3000 K. V plinskofaznih jedrskih raketnih motorjih je cepljiva snov v plinastem stanju. Njegovo zadrževanje v delovnem območju se izvaja z vplivom elektromagnetnega polja. Pri tovrstnih jedrskih raketnih motorjih strukturni elementi niso omejevalni dejavnik, zato lahko izpušna hitrost delovne tekočine preseže 30 km/s. Lahko se uporabljajo kot motorji prve stopnje, kljub uhajanju cepljivega materiala.

V 70. letih XX stoletje V ZDA in Sovjetski zvezi so aktivno testirali jedrske raketne motorje s cepljivo snovjo v trdni fazi. V ZDA so razvijali program za ustvarjanje eksperimentalne jedrske naprave raketni motor v sklopu programa NERVA.

Američani so razvili grafitni reaktor, hlajen s tekočim vodikom, ki se je segreval, uparjal in izstreljeval skozi raketno šobo. Izbira grafita je bila posledica njegove temperaturne odpornosti. Po tem projektu bi moral biti specifični impulz nastalega motorja dvakrat večji od ustrezne številke, značilne za kemične motorje, s potiskom 1100 kN. Reaktor Nerva bi moral delovati kot del tretje stopnje nosilne rakete Saturn V, vendar zaradi zaprtja luninega programa in pomanjkanja drugih nalog za raketne motorje tega razreda reaktor nikoli ni bil preizkušen v praksi.

Jedrski raketni motor na plinsko fazo je trenutno v fazi teoretičnega razvoja. Jedrski motor s plinsko fazo vključuje uporabo plutonija, katerega počasen plinski tok je obdan s hitrejšim tokom hlajenja vodika. Na orbiti vesoljske postaje MIR in ISS sta izvedla poskuse, ki bi lahko dali zagon nadaljnji razvoj motorji na plinsko fazo.

Danes lahko rečemo, da je Rusija nekoliko »zamrznila« svoje raziskave na področju jedrskih pogonskih sistemov. Delo ruskih znanstvenikov je bolj usmerjeno v razvoj in izboljšave osnovnih komponent in sklopov jedrskih elektrarn ter njihovo poenotenje. Prednostna usmeritev nadaljnjih raziskav na tem področju je ustvarjanje jedrskih pogonskih sistemov, ki lahko delujejo v dveh načinih. Prvi je način jedrskega raketnega motorja, drugi pa način namestitve za proizvodnjo električne energije za napajanje opreme, nameščene na krovu vesoljskega plovila.

Bodite pozorni, da je veliko črk.

Letalski prototip vesoljskega plovila z jedrskim pogonskim sistemom (NPP) naj bi izdelali v Rusiji do leta 2025. Ustrezno delo je vključeno v osnutek Zveznega vesoljskega programa za 2016–2025 (FKP-25), ki ga je Roscosmos poslal v odobritev ministrstvom.

Jedrski sistemi Električna energija velja za glavni obetaven vir energije v vesolju pri načrtovanju obsežnih medplanetarnih odprav. V prihodnosti bo jedrska elektrarna, ki jo trenutno ustvarjajo podjetja Rosatom, lahko zagotavljala megavatno moč v vesolju.

Vsa dela pri izgradnji jedrske elektrarne potekajo v skladu z načrtovanimi roki. Z visoko stopnjo zaupanja lahko rečemo, da bodo dela končana v roku, ki ga predvideva ciljni program,« pravi Andrej Ivanov, projektni vodja oddelka za komunikacije državne korporacije Rosatom.

Za v zadnjem času v okviru projekta dva pomembne faze: ustvarjena je bila edinstvena zasnova gorivnega elementa, ki zagotavlja delovanje v pogojih visokih temperatur, velikih temperaturnih gradientov in visokih odmerkov sevanja. Uspešno so bila zaključena tudi tehnološka testiranja reaktorske posode bodoče vesoljske elektrarne. Kot del teh preskusov je bilo ohišje izpostavljeno nadtlaku in opravljene so bile 3D meritve na območjih osnovne kovine, obodnega zvara in stožčastega prehoda.

Princip delovanja. Zgodovina ustvarjanja.

Z jedrski reaktor Pri uporabi v vesolju ni bistvenih težav. V obdobju od leta 1962 do 1993 je naša država nabrala bogate izkušnje s proizvodnjo podobnih naprav. Podobna dela izvajali tudi v ZDA. Od zgodnjih šestdesetih let prejšnjega stoletja je bilo v svetu razvitih več vrst električnih pogonskih motorjev: ionski, stacionarni plazemski, anodni slojni motor, impulzni plazemski motor, magnetoplazma, magnetoplazmodinamični.

Delo na ustvarjanju jedrskih motorjev za vesoljsko plovilo so se aktivno izvajali v ZSSR in ZDA v prejšnjem stoletju: Američani so projekt zaprli leta 1994, ZSSR - leta 1988. Zaključek dela je v veliki meri pripomogel Černobilska katastrofa, ki je imel negativen odnos javno mnenje glede uporabe jedrska energija. Poleg tega preizkusi jedrskih naprav v vesolju niso vedno potekali po načrtih: leta 1978 je sovjetski satelit Kosmos-954 vstopil v atmosfero in razpadel ter razpršil na tisoče radioaktivnih drobcev na površini 100 tisoč kvadratnih metrov. km v severozahodni Kanadi. Sovjetska zveza Kanadi plačal denarno odškodnino v višini več kot 10 milijonov dolarjev.

Maja 1988 sta dve organizaciji - Zveza ameriških znanstvenikov in Odbor sovjetskih znanstvenikov za mir proti jedrski grožnji - podali skupni predlog za prepoved uporabe jedrske energije v vesolju. Ta predlog ni dobil nobenih formalnih posledic, vendar od takrat nobena država ni izstrelila vesoljskih plovil z jedrskimi elektrarnami na krovu.

Velike prednosti projekta so praktično pomembne obratovalne lastnosti - dolga življenjska doba (10 let delovanja), velik remontni interval in dolg čas delovanja na enem stikalu.

V letu 2010 so bili oblikovani tehnični predlogi za projekt. Oblikovanje se je začelo letos.

Jedrska elektrarna vsebuje tri glavne naprave: 1) reaktorsko napravo z delovno tekočino in pomožnimi napravami (toplotni izmenjevalnik-rekuperator in turbogenerator-kompresor); 2) električni raketni pogonski sistem; 3) hladilnik-oddajnik.

Reaktor.

S fizikalnega vidika je to kompakten plinsko hlajen hitri nevtronski reaktor.
Uporabljeno gorivo je spojina (dioksid ali karbonitrid) urana, a ker mora biti zasnova zelo kompaktna, ima uran večjo obogatitev z izotopom 235 kot v gorivnih palicah v običajnih (civilnih) jedrskih elektrarnah, morda nad 20 %. In njihova lupina je monokristalna zlitina ognjevzdržnih kovin na osnovi molibdena.

To gorivo bo moralo delovati pri zelo visokih temperaturah. Zato je bilo treba izbrati materiale, ki bi lahko vsebovali negativne dejavnike, povezane s temperaturo, in hkrati omogočili gorivu, da opravlja svojo glavno funkcijo - segreva hladilni plin, ki se bo uporabljal za proizvodnjo električne energije.

Hladilnik.

Hlajenje plina med delovanjem jedrske naprave je nujno potrebno. Kako odvajati toploto v vesolje? Edina možnost je hlajenje s sevanjem. Segreta površina v praznini se ohlaja, seva elektromagnetni valovi v širokem razponu, vključno z vidna svetloba. Edinstvenost projekta je uporaba posebne hladilne tekočine - mešanice helija in ksenona. Namestitev zagotavlja visoko učinkovitost.

Motor.

Načelo delovanja ionskega motorja je naslednje. V komori za praznjenje plina se z anodami in katodnim blokom, ki se nahajajo v magnetnem polju, ustvari redka plazma. Iz nje ione delovne tekočine (ksenona ali druge snovi) »potegne« emisijska elektroda in pospeši v reži med njo in pospeševalno elektrodo.

Za uresničitev načrta je bilo med letoma 2010 in 2018 obljubljenih 17 milijard rubljev. Od teh sredstev je bilo 7,245 milijarde rubljev namenjenih državni korporaciji Rosatom za izdelavo samega reaktorja. Še 3,955 milijarde - FSUE "Center Keldysh" za ustvarjanje jedrske pogonske elektrarne. Še 5,8 milijarde rubljev bo šlo v RSC Energia, kjer bo treba v istem roku oblikovati delovni videz celotnega transportno-energetskega modula.

Po načrtih bo do konca leta 2017 pripravljen jedrski pogonski sistem za dokončanje transportno-energetskega modula (modul za medplanetarni prenos). Do konca leta 2018 bo jedrska elektrarna pripravljena za preizkuse letenja. Projekt se financira iz zveznega proračuna.

Ni skrivnost, da so se dela na ustvarjanju jedrskih raketnih motorjev začela v ZDA in ZSSR že v 60. letih prejšnjega stoletja. Kako daleč so prišli? In na kakšne težave ste naleteli na poti?

Anatolij Korotejev: Dejansko so se dela na področju uporabe jedrske energije v vesolju začela in aktivno izvajala pri nas in v ZDA v šestdesetih in sedemdesetih letih prejšnjega stoletja.

Sprva je bila postavljena naloga ustvariti raketne motorje, ki bi namesto kemične energije zgorevanja goriva in oksidanta uporabljali segrevanje vodika na temperaturo okoli 3000 stopinj. A izkazalo se je, da je tako neposredna pot še vedno neučinkovita. Za kratek čas prejmemo velik potisk, a hkrati vržemo ven curek, ki v primeru nenormalno delo reaktor je lahko radioaktivno onesnažen.

Nekaj ​​izkušenj je bilo nabranih, vendar ne mi ne Američani nismo mogli ustvariti zanesljivih motorjev. Delali so, a ne veliko, saj je segrevanje vodika na 3000 stopinj v jedrskem reaktorju resna naloga. Poleg tega so se med zemeljskimi preizkusi takih motorjev pojavile okoljske težave, saj so se v ozračje izpuščali radioaktivni curki. Ni več skrivnost, da je bilo takšno delo opravljeno na poligonu Semipalatinsk, posebej pripravljenem za jedrske poskuse, ki je ostal v Kazahstanu.

Se pravi, dva parametra sta se izkazala za kritična - ekstremna temperatura in emisije sevanja?

Anatolij Korotejev: Na splošno da. Zaradi teh in nekaterih drugih razlogov je bilo delo pri nas in v ZDA ustavljeno ali prekinjeno - to je mogoče oceniti na različne načine. In obnavljati jih na tako, rekel bi, čelni način, da bi naredili jedrski motor z vsemi že omenjenimi pomanjkljivostmi, se nam je zdelo nesmiselno. Predlagali smo popolnoma drugačen pristop. Od starega se razlikuje na enak način, kot se hibridni avto razlikuje od običajnega. Pri navadnem avtomobilu motor obrača kolesa, pri hibridnih avtomobilih pa se elektrika proizvaja iz motorja in ta elektrika vrti kolesa. Se pravi, nastaja nekakšna vmesna elektrarna.

Zato smo predlagali shemo, v kateri vesoljski reaktor ne segreva curka, ki ga izvrže, ampak proizvaja elektriko. Vroč plin iz reaktorja vrti turbino, turbina vrti električni generator in kompresor, ki kroži delovno tekočino v zaprti zanki. Generator proizvaja elektriko za plazemski motor s specifičnim potiskom, ki je 20-krat višji od kemičnih analogov.

Zapletena shema. V bistvu je to mini jedrska elektrarna v vesolju. In kakšne so njegove prednosti pred ramjet jedrskim motorjem?

Anatolij Korotejev: Glavno je, da curek, ki prihaja iz novega motorja, ne bo radioaktiven, saj gre skozi reaktor, ki je v zaprtem krogu, popolnoma druga delovna tekočina.

Poleg tega nam s to shemo ni treba segrevati vodika do prepovedanih vrednosti: v reaktorju kroži inertna delovna tekočina, ki se segreje do 1500 stopinj. Stvari si resnično olajšamo. In posledično bomo povečali specifični potisk ne za dvakrat, ampak za 20-krat v primerjavi s kemičnimi motorji.

Pomembno je še nekaj: ni potrebe po zapletenih testih v polnem obsegu, ki zahtevajo infrastrukturo nekdanjega poligona Semipalatinsk, zlasti bazo preskusne mize, ki ostaja v mestu Kurchatov.

V našem primeru je mogoče vse potrebne preizkuse opraviti na ozemlju Rusije, ne da bi bili vpleteni v dolga mednarodna pogajanja o uporabi jedrske energije zunaj meja svoje države.

Ali podobno delo trenutno poteka tudi v drugih državah?

Anatolij Korotejev: Imel sem srečanje z namestnikom vodje Nase, razpravljali smo o vprašanjih, povezanih z vrnitvijo k delu na področju jedrske energije v vesolju, in rekel je, da Američani kažejo veliko zanimanje za to.

Povsem možno je, da se bo Kitajska odzvala s svojimi aktivnimi dejanji, zato moramo delovati hitro. Pa ne samo zaradi tega, da bi bili pol koraka pred nekom.

Najprej moramo hitro delati, da bomo videti spodobni v nastajajočem mednarodnem sodelovanju, ki se de facto oblikuje.

Ne izključujem, da se lahko v bližnji prihodnosti začne mednarodni program jedrske vesoljske elektrarne, podoben programu nadzorovane termonuklearne fuzije, ki se trenutno izvaja.

Raketni motorji na tekoče-kapljevitost so omogočili človeku odhod v vesolje – v okolizemske orbite. Toda hitrost reaktivnega toka v raketnem motorju na tekoče gorivo ne presega 4,5 km/s, za polete na druge planete pa je potrebnih več deset kilometrov na sekundo. Možna rešitev je uporaba energije jedrskih reakcij.

Praktično ustvarjanje jedrskih raketnih motorjev (NRE) sta izvedli le ZSSR in ZDA. Leta 1955 so ZDA začele izvajati program Rover za razvoj jedrskega raketnega motorja za vesoljska plovila. Tri leta pozneje, leta 1958, se je v projekt vključila tudi Nasa, ki je ladjam z jedrskimi pogonskimi motorji postavila točno določeno nalogo – polet na Luno in Mars. Od takrat naprej se je program začel imenovati NERVA, kar pomeni "jedrski motor za namestitev na rakete".

Do sredine 70-ih let prejšnjega stoletja je bilo v okviru tega programa načrtovano načrtovanje jedrskega raketnega motorja s potiskom okoli 30 ton (za primerjavo, tipični potisk takratnih raketnih motorjev na tekoče gorivo je bil približno 700 ton), vendar s hitrostjo izpušnih plinov 8,1 km/s. Vendar pa je bil leta 1973 program zaprt zaradi preusmeritve interesov ZDA proti raketoplanu.

V ZSSR je bilo načrtovanje prvih jedrskih motorjev izvedeno v drugi polovici 50-ih let. Istočasno so sovjetski oblikovalci, namesto da bi ustvarili model v polnem obsegu, začeli izdelovati ločene dele motorja na jedrski pogon. In nato so bili ti dogodki preizkušeni v interakciji s posebej razvitim impulznim grafitnim reaktorjem (IGR).

V 70-ih in 80-ih letih prejšnjega stoletja so oblikovalski biro Salyut, oblikovalski biro Khimavtomatiki in NPO Luch ustvarili projekte vesoljskih jedrskih pogonskih motorjev RD-0411 in RD-0410 s potiskom 40 oziroma 3,6 tone. Med postopkom načrtovanja so za testiranje izdelali reaktor, hladen motor in prototip klopi.

Julija 1961 je sovjetski akademik Andrej Saharov na srečanju vodilnih jedrskih znanstvenikov v Kremlju napovedal projekt jedrske eksplozije. Eksplozivno letalo je imelo za vzlet običajne raketne motorje na tekoče gorivo, v vesolju pa naj bi detoniralo majhne jedrske naboje. Produkti cepitve, ki so nastali med eksplozijo, so svoj zagon prenesli na ladjo, kar je povzročilo, da je poletela. Vendar pa je bil 5. avgusta 1963 v Moskvi podpisan sporazum o prepovedi testiranja jedrsko orožje v ozračju, vesolju in pod vodo. To je bil razlog za zaprtje programa jedrske eksplozije.

Možno je, da je bil razvoj motorjev na jedrski pogon pred časom. Vendar niso bili prezgodnji. Navsezadnje priprave na polet s posadko na druge planete trajajo več desetletij, pogonski sistemi za to pa morajo biti pripravljeni vnaprej.

Zasnova jedrskega raketnega motorja

Jedrski raketni motor (NRE) - reaktivni motor, pri katerem energija, ki nastane pri jedrski fisijski ali fuzijski reakciji, segreje delovno tekočino (najpogosteje vodik ali amoniak).

Obstajajo tri vrste jedrskih pogonskih motorjev glede na vrsto goriva za reaktor:

• trdna faza;
• tekoča faza;
• plinska faza.

Najbolj popoln je trdna faza možnost motorja. Slika prikazuje diagram najpreprostejšega jedrskega motorja z reaktorjem na trdo jedrsko gorivo. Delovna tekočina se nahaja v zunanjem rezervoarju. S pomočjo črpalke se dovaja v komoro motorja. V komori se delovna tekočina razprši s pomočjo šob in pride v stik z jedrskim gorivom, ki proizvaja gorivo. Pri segrevanju se razširi in z veliko hitrostjo odleti iz komore skozi šobo.

Tekoča faza— je jedrsko gorivo v reaktorski sredici takega motorja v tekoči obliki. Vlečni parametri takšnih motorjev so zaradi višje temperature reaktorja višji kot pri trdnofaznih motorjih.

IN plinska faza NRE gorivo (npr. uran) in delovna tekočina sta v plinastem stanju (v obliki plazme) in se zadržujeta v delovnem območju. elektromagnetno polje. Uranova plazma, segreta na več deset tisoč stopinj, prenaša toploto na delovno tekočino (na primer vodik), ki nato, ko se segreje na visoke temperature, tvori curek.

Glede na vrsto jedrske reakcije ločimo radioizotopski raketni motor, termonuklearni raketni motor in sam jedrski motor (uporablja se energija jedrske fisije).

Zanimiva možnost je tudi impulzni jedrski raketni motor - kot vir energije (gorivo) se predlaga uporaba jedrskega naboja. Takšne instalacije so lahko notranje in zunanje.

Glavne prednosti motorjev na jedrski pogon so:

• visok specifični impulz;
• pomembne zaloge energije;
• kompaktnost pogonskega sistema;
• možnost pridobitve zelo velikega potiska - desetine, stotine in tisoče ton v vakuumu.

Glavna pomanjkljivost je velika nevarnost sevanja pogonskega sistema:

• tokovi prodornega sevanja (sevanje gama, nevtroni) med jedrskimi reakcijami;
• odstranjevanje visoko radioaktivnih spojin urana in njegovih zlitin;
• odtok radioaktivnih plinov z delovno tekočino.

Zato je zagon jedrskega motorja nesprejemljiv za izstrelitve s površja Zemlje zaradi nevarnosti radioaktivne kontaminacije.

Sovjetski in ameriški znanstveniki že od sredine 20. stoletja razvijajo raketne motorje na jedrsko gorivo. Ta razvoj ni napredoval dlje od prototipov in posameznih testov, zdaj pa v Rusiji nastaja edini raketni pogonski sistem, ki uporablja jedrsko energijo. "Reaktor" je preučeval zgodovino poskusov uvedbe jedrskih raketnih motorjev.

Ko je človeštvo šele začelo osvajati vesolje, so se znanstveniki soočili z nalogo napajanja vesoljskih plovil. Raziskovalci so svojo pozornost usmerili na možnost uporabe jedrske energije v vesolju z ustvarjanjem koncepta jedrskega raketnega motorja. Takšen motor naj bi izkoriščal energijo cepitve ali zlitja jeder za ustvarjanje reaktivnega potiska.

V ZSSR so se že leta 1947 začela dela na ustvarjanju jedrskega raketnega motorja. Leta 1953 so sovjetski strokovnjaki ugotovili, da »uporaba atomska energija bo omogočilo pridobitev praktično neomejenih dosegov in dramatično zmanjšanje letne teže raket" (citirano iz publikacije "Jedrski raketni motorji", ki jo je uredil A.S. Koroteev, M, 2001). Takrat so bili pogonski sistemi z jedrsko energijo namenjeni predvsem opremi balističnih izstrelkov, zato je bil interes vlade za razvoj velik. Ameriški predsednik John Kennedy je leta 1961 državni program za izdelavo rakete z jedrskim raketnim motorjem (projekt Rover) imenoval za eno od štirih prednostnih področij pri osvajanju vesolja.

Reaktor KIWI, 1959. Fotografija: NASA.

V poznih petdesetih letih prejšnjega stoletja so ameriški znanstveniki ustvarili reaktorje KIWI. Preizkušeni so bili večkrat, razvijalci so naredili veliko sprememb. Napake so se pogosto pojavljale med testiranjem, na primer, ko je bilo jedro motorja uničeno in je bilo odkrito veliko puščanje vodika.

V zgodnjih šestdesetih letih prejšnjega stoletja sta ZDA in ZSSR ustvarili predpogoje za izvedbo načrtov za ustvarjanje jedrskih raketnih motorjev, vendar je vsaka država sledila svoji poti. ZDA so ustvarile številne modele trdnofaznih reaktorjev za takšne motorje in jih testirale na odprtih stojalih. ZSSR je preizkušala gorivni sklop in druge elemente motorja, pripravljala proizvodno, testno in kadrovsko bazo za širšo »ofenzivo«.

Diagram NERVA YARD. Ilustracija: NASA.

V ZDA je že leta 1962 predsednik Kennedy izjavil, da » jedrski izstrelek ne bo uporabljen pri prvih poletih na Luno,« zato je vredno sredstva, namenjena raziskovanju vesolja, usmeriti v druge razvoje. Na prehodu iz 60. v 70. leta 20. stoletja sta bila v okviru programa NERVA testirana še dva reaktorja (PEWEE leta 1968 in NF-1 leta 1972). Toda financiranje je bilo osredotočeno na lunarni program, zato je bil ameriški program jedrskih motorjev zmanjšan in leta 1972 zaprt.

Nasin film o jedrskem reaktivnem motorju NERVA.

V Sovjetski zvezi se je razvoj jedrskih raketnih motorjev nadaljeval do sedemdesetih let 20. stoletja, vodila pa ga je danes znana triada domačih akademskih znanstvenikov: Mstislav Keldysh, Igor Kurchatov in. Možnosti ustvarjanja in uporabe raket na jedrski pogon so ocenili precej optimistično. Zdelo se je, da bo ZSSR izstrelila takšno raketo. Požarni testi so bili izvedeni na poligonu Semipalatinsk - leta 1978 je potekal zagon prvega reaktorja jedrskega raketnega motorja 11B91 (ali RD-0410), nato pa še dve seriji testov - druga in tretja naprava 11B91- IR-100. To sta bila prva in zadnja sovjetska jedrska raketna motorja.

M.V. Keldysh in S.P. Korolev na obisku pri I.V. Kurchatova, 1959