Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
HTRE-2, слева, и HTRE-3, справа, на дисплее на экспериментальный реактор I Заводчик объекта

В рамках программы « Ядерная двигательная установка самолета» ( ANP ) и предшествующего проекта « Ядерная энергия для двигателя самолета» ( NEPA ) была разработана ядерная двигательная установка для самолета . В Штатах армия ВВС Организации Объединенной инициирована проект NEPA 28 мая 1946 года [1] НАООС работать до мая 1951 года , когда проект был передан в совместную комиссию по атомной энергии (КАЭ) / USAF ANP. [2] ВВС США разработали две разные системы для реактивных двигателей с ядерной энергетикой, концепцию прямого воздушного цикла, разработанную General Electric , и непрямого воздушного цикла, которая была назначенаПратт и Уитни . Программа была предназначена для разработки и испытаний Convair X-6 , но была отменена в 1961 году до того, как этот самолет был построен. Общая стоимость программы с 1946 по 1961 год составила около 1 миллиарда долларов. [3]

Типы [ править ]

Прямой воздушный цикл [ править ]

Здание экспериментального реактора самолета в Национальной лаборатории Ок-Ридж

Ядерные двигатели прямого цикла напоминали бы обычные реактивные двигатели, за исключением того, что в них не было бы камер сгорания . Воздух, полученный из компрессорной секции, будет направлен в нагнетательную камеру, которая направляет воздух в активную зону ядерного реактора . Обмен происходит, когда реактор охлаждается, но затем он нагревает тот же воздух и отправляет его в другую камеру. Вторая камера нагнетания направляет воздух через турбину (питающую компрессор), затем выходит через выхлоп, обеспечивая тягу. Конечным результатом является то, что вместо использования реактивного топлива самолет может полагаться на тепло ядерных реакций для получения энергии.

Программа General Electric, которая базировалась в Эвендейле, штат Огайо , была реализована из-за ее преимуществ в простоте, надежности, пригодности и возможности быстрого запуска. Использовались компрессор и секции турбины обычного реактивного двигателя , при этом сжатый воздух проходил через реактор для нагрева перед его выпуском через турбину.

Косвенный воздушный цикл [ править ]

Косвенная цикличность включает теплообмен за пределами активной зоны, когда воздух компрессора направляется в теплообменник . Активная зона ядерного реактора нагревает воду под давлением или жидкий металл и также отправляет их в теплообменник. Эта горячая жидкость будет охлаждаться воздухом; воздух нагревается жидкостью, проходит через турбину (питает компрессор), а затем выходит из выхлопа, обеспечивая тягу.

Программа непрямого воздушного цикла была поручена компании Pratt & Whitney на предприятии недалеко от Мидлтауна, штат Коннектикут . Эта концепция привела бы к гораздо меньшему радиоактивному загрязнению. Одна или две петли из жидкого металла будут переносить тепло от реактора к двигателю. Эта программа включала в себя большой объем исследований и разработок многих легких систем, подходящих для использования в самолетах, таких как теплообменники, жидкометаллические турбонасосы и радиаторы . Программа Indirect Cycle никогда не приближалась к производству готового к полету оборудования. [4]

Экспериментальные реакторы и проекты [ править ]

Эксперимент с реактором на самолете [ править ]

Основная статья: Эксперимент с реактором на самолете

США самолета Реактор Эксперимент (ARE) был 2,5 МВт я теплового -спектра ядерного реактора эксперимента , предназначенным для достижения высокой плотности мощности и высокой температуры на выходе для использования в качестве двигателя в бомбардировочном атомолют. Преимущество самолета с ядерным двигателем перед самолетом с обычным двигателем состоит в том, что он может оставаться в воздухе на несколько порядков дольше и обеспечивать эффективное ядерное стратегическое сдерживание советского противника, вооруженного ядерным оружием . ARE был первым построенным и эксплуатируемым реактором с расплавом солей (MSR). Использован расплав фторидной соли NaF - ZrF 4.- UF 4 (53-41-6 моль%) в качестве топлива , был замедлитель с помощью шестигранной конфигурации оксида бериллия (BeO), и имел пиковую температуру 860 ° С. Для охлаждения материалов замедлителя и отражателя использовалась резервная система жидкого натриевого теплоносителя . Вторичный контур теплоносителя газообразного гелия циркулировал вокруг теплоносителя первого контура для передачи тепла водяному радиатору, где тепловая мощность сбрасывалась в атмосферу. Стержни регулирования реактивностибыли установлены и выяснилось, что регулирующие стержни не определяют выходную мощность АРЭ; Скорее, сказалось потребление мощности, которое повлияло на температуру на выходе и входе из-за отрицательного температурного коэффициента реактивности . АРЭ проработал на мощности 221 час до максимальной мощности 2,5 МВт тепл . [5]

Проект MX-1589 [ править ]

NB-36H в испытательном полете в тени самолета Boeing B-50 Superfortress

5 сентября 1951 года ВВС США заключили с Convair контракт на запуск ядерного реактора на борту модифицированного Convair B-36 Peacemaker [6] в рамках проекта MX-1589 программы ANP. NB-36H ядерных испытаний самолета (NTA) было изучение требований экранирования для бортового реактора, чтобы определить , был ли ядерный самолет осуществимо. Это был единственный известный эксперимент США с воздушным реактором с работающим ядерным реактором на борту. NTA пролетела в общей сложности 47 раз, проверяя реактор над Западным Техасом и Южным Нью-Мексико. Реактор под названием Aircraft Shield Test Reactor.(ASTR), был в рабочем состоянии, но не приводил в действие самолет, скорее, основной целью программы полета было испытание щита. По результатам NTA в 1961 году отказались от Х-6 и всей ядерной авиастроительной программы.

Эксперименты с реактором теплопередачи [ править ]

HTRE-3.

В рамках программы AEC / USAF ANP в 1956 году модифицированные самолеты General Electric J47 впервые были задействованы на ядерной энергии с использованием испытательной установки реактора, известной как Heat Transfer Reactor Experiment 1 (HTRE-1). HTRE-1, который использовал вертикально ориентированные стержни управления, был переконфигурирован со съемным сердечником, чтобы стать HTRE-2 для дополнительных испытаний. HTRE-3 был построен отдельно для проверки горизонтально ориентированных стержней управления, пригодных для использования в планере. [7]

Списанные реакторы HTRE-2 и HTRE-3 и испытательные сборки могут быть просмотрены публикой на стоянке экспериментального реактора-размножителя I в Национальной лаборатории Айдахо .

Реактор-1 самолета Пратта и Уитни [ править ]

5 февраля 1957 года еще один реактор был переведен в критический режим в Центре критических экспериментов Окриджской национальной лаборатории (ORNL) в рамках программы реакторов с циркулирующим топливом компании Pratt and Whitney Aircraft Company (PWAC). Это называлось PWAR-1, реактор Pratt and Whitney Aircraft Reactor-1. Цель эксперимента заключалась в экспериментальной проверке теоретически предсказанных ядерных свойств реактора PWAC. Эксперимент был проведен совсем скоро; К концу февраля 1957 г. все данные были собраны, и разборка началась. Эксперимент проводился практически на нулевой ядерной мощности. Рабочая температура поддерживалась постоянной на уровне приблизительно 675 ° C (1247 ° F), что близко соответствует расчетной рабочей температуре замедлителя PWAR-1; эта температура поддерживалась внешними нагревателями. Как и АРЕ 2,5 МВт,в PWAR-1 в качестве основного топлива и теплоносителя использовался NaF-ZrF4-UF4.[8]

Отмена [ править ]

Технологическая конкуренция с Советским Союзом (представленная запуском Спутника-1 ) и продолжающаяся решительная поддержка со стороны ВВС позволили программе продолжиться, несмотря на разделенное руководство между Министерством обороны и AEC. Многочисленные испытательные установки были профинансированы и построены в течение 1950-х и 1960–1961 годов для создания годной к полетам ядерной энергетической установки, в том числе в Национальной лаборатории Ок-Ридж (ORNL). Хотя ARE успешно продемонстрировал работу концепции MSR, программа была отменена президентом Кеннеди 26 марта 1961 года [2], сославшись на возмутительную стоимость, поскольку до этого момента не было произведено летного реактора [5]- «15 лет и около 1 миллиарда долларов были потрачены на попытки создания самолета с ядерной силовой установкой; но возможность создания в обозримом будущем летательного аппарата, пригодного в военном отношении, все еще очень мала». Способствовал отмене и тот факт, что первые межконтинентальные баллистические ракеты поступили на действительную службу в сентябре 1959 года, что почти устранило необходимость в самолетах с ядерными двигателями в качестве стратегического средства сдерживания. [9] Тем не менее, результаты АРЕ программы побудили ученых и инженеров в ОРНЛ представить эскизный проект предложения Комиссии по атомной энергии на 30 МВт й экспериментальной MSR для изучения MSR как понятие гражданской электростанции. [10] Результатом этого предложения стало указание Комиссии по атомной энергии для ORNL разработать, построить и эксплуатировать экспериментальный реактор на расплавленной соли (MSRE). [11]

См. Также [ править ]

  • Лаборатория ядерных самолетов Джорджии
  • WS-125 , 1955 г. Требование ВВС США по атомному бомбардировщику
  • NERVA
  • Проект "Плутон" по разработке прямоточных воздушно-реактивных двигателей с ядерной установкой для использования в крылатых ракетах
  • Project Rover создаст ядерную тепловую ракету
  • Туполев Ту-95ЛАЛ

Ссылки [ править ]

  1. ^ Эмме, Евгений М, комп (1961), аэронавтики и астронавтики: Американская хронология науки и техники в освоении космического пространства, 1915-1960 , Вашингтон, округ Колумбия, стр 49-63..
  2. ^ а б «Мегазона» . Распад программы атомных самолетов . Вустерский политехнический институт. 1993 . Проверено 5 ноября 2008 .
  3. ^ "Обзор программы пилотируемых самолетов с ядерной двигательной установкой" (PDF) . Генеральный контролер США . В-146759. 1963-02-28 . Проверено 20 февраля 2020 года .
  4. ^ Элвин М. Вайнберг, Первая ядерная эра: жизнь и времена технологического фиксатора Springer Science & Business Media, 1994, ISBN 1563963582 стр.106 
  5. ^ a b Ядерная силовая установка самолета - Политика. (1997). Ядерная силовая установка самолета. Получено 16 января 2016 г. с сайта http://www.megazone.org/ANP/politics.shtml.
  6. ^ Лауниус, Роджер Д. "Хронология воздухоплавания и астронавтики 1950–54" . www.hq.nasa.gov . Проверено 12 апреля 2018 года .
  7. ^ Маккаскер, Томас. «Заключительный отчет: дезактивация и вывод из эксплуатации экспериментальных установок реактора теплопередачи HTRE-2 и HTRE-3» (PDF) . Национальная лаборатория Айдахо . Дата обращения 6 июля 2019 .
  8. ^ http://energyfromthorium.com/pdf/ORNL-2536.pdf
  9. ^ Атлас. (nd). История полета. Получено 16 января 2016 г. с сайта http://www.century-of-flight.net/Aviation%20history/space/Atlas.htm.
  10. ^ Александр, LG и др. Национальная лаборатория Ок-Ридж. (8 марта 1960 г.). Экспериментальный реактор на жидком солевом топливе мощностью 30 МВт. ОРНЛ-2796. Получено 16 января 2016 г. с сайта http://moltensalt.org/references/static/downloads/pdf/ORNL-2796.pdf.
  11. ^ Робертсон, RC и др. Национальная лаборатория Ок-Ридж. (Январь 1965 г.). Отчет о проектировании и эксплуатации MSRE, Часть I, описание конструкции реактора (стр. 3–6). ОРНЛ-ТМ-728. Получено 1 декабря 2015 г. с http://moltensalt.org/references/static/downloads/pdf/ORNL-TM-0728.pdf.

Внешние ссылки [ править ]

  • Ганц, Кеннет, Ядерный полет; программы ВВС США по атомным реактивным самолетам, ракетам и ракетам. , Нью-Йорк, Дуэлл, Слоан и Пирс.
  • Тортон, Г. (1962-06-28), Комплексный технический отчет, Программа ядерных силовых  установок для самолетов с прямым воздушным циклом General Electric, Краткое изложение программы и ссылки , Комиссия по атомной энергии США (AEC), OSTI 1048124.
  • Мечты о ядерном полете - программы NEPA и ANP (PDF) , Висконсин.
  • Бюро атомного туризма. (ссылки на сайт фотографии ( http://www.chrispeters.com/ ))
  • Вендт, Джеральд (1951), ученый превью. Первый атомный самолет (статья) с иллюстрациями на тему использования атомного реактора для питания самолета.
  • Ричард Мартин (2012-05-08), «ANP» , SuperFuel , стр. 109–12, ISBN 9780230341913.
  • СОВЕТСКИЙ СОВЕРШЕННО СЕКРЕТНЫЙ ЯДЕРНЫЙ САМОЛЕТ Портал Академии М-60 Веб-сайт портала Академии (на английском языке)
  • ОБЩИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ ОТЧЕТ ПРОГРАММА ЯДЕРНОЙ ДВИЖЕНИЯ САМОЛЕТОВ ПРЯМОГО ВОЗДУШНОГО ЦИКЛА GE (на английском языке)
  • «Летучие» реакторы и нейтронная связь (на английском языке)
  • Программа ядерных двигателей самолетов: слушания в Подкомитете по исследованиям и разработкам Объединенного комитета по атомной энергии (отчет). 23 июля 1959 г. hdl : 2027 / uiug.30112065524198 .