Napęd jądrowy - Nuclear propulsion

Napęd jądrowy obejmuje szeroką gamę metod napędu, które wykorzystują pewną formę reakcji jądrowej jako główne źródło zasilania. Idea wykorzystania materiałów jądrowych do napędu sięga początku XX wieku. W 1903 postawiono hipotezę, że materiał radioaktywny, rad , może być odpowiednim paliwem do silników napędzających samochody, samoloty i łodzie. HG Wells podchwycił ten pomysł w swojej powieści z 1914 roku The World Set Free .

Reaktory wodne ciśnieniowe to najczęściej stosowane reaktory na statkach i łodziach podwodnych. Schemat poglądowy przedstawia zasady działania. Chłodziwo główne jest w kolorze pomarańczowym, a chłodziwo wtórne (para i późniejsza woda zasilająca) jest w kolorze niebieskim.

Okręty nawodne, okręty podwodne i torpedy

Okręty o napędzie atomowym to głównie wojskowe okręty podwodne i lotniskowce . Rosja jest jedynym krajem, który obecnie posiada cywilne okręty nawodne o napędzie atomowym, głównie lodołamacze . Stany Zjednoczone obecnie (stan na lipiec 2018) mają w służbie 11 lotniskowców, a wszystkie napędzane są reaktorami jądrowymi. Więcej szczegółowych artykułów znajdziesz na:

Delta-klasa napędzie atomowym łodzi podwodnej.

Cywilne wykorzystanie morskie

Wojskowe zastosowanie morskie

Torpeda

Główny artykuł: Status-6 Oceanic Multipurpose System

Rosyjski kanał telewizyjny Channel One opublikował zdjęcie i szczegóły dotyczące torpedy z napędem jądrowym o nazwie Status-6 w dniu około 12 listopada 2015 roku. Torpeda miała zasięg do 10 000 km, prędkość przelotową 100 węzłów i głębokość operacyjną do 1000 metrów pod powierzchnią. Torpeda niosła 100-megatonową głowicę nuklearną.

Jedną z propozycji pojawiających się w lecie 1958 roku od pierwszego spotkania naukowej grupy doradczej, która stała JASON był dla „torpeda o napędzie atomowym, który może poruszać się po morzach niemal w nieskończoność” .

Samoloty i pociski

Główny artykuł: Samoloty z napędem jądrowym
Zdjęcie systemu Aircraft Nuclear Propulsion , znanego jako HTRE-3 (eksperyment dotyczący reaktora wymiany ciepła nr 3). Centralny reaktor na bazie EBR-1 zastąpił chemiczne spalanie paliwa w celu ogrzania powietrza. Reaktor szybko podniósł temperaturę za pomocą powietrznego wymiennika ciepła i zasilał dwa silniki J47 w wielu testach naziemnych.

Badania nad samolotami o napędzie jądrowym były prowadzone w czasie zimnej wojny przez Stany Zjednoczone i Związek Radziecki, ponieważ prawdopodobnie pozwoliłyby one krajowi na utrzymywanie bombowców jądrowych w powietrzu przez bardzo długi czas, co jest użyteczną taktyką nuklearnego odstraszania . Żaden kraj nie stworzył żadnego działającego samolotu nuklearnego. Jednym z problemów projektowych, który nigdy nie został odpowiednio rozwiązany, była potrzeba zastosowania ciężkich ekranów chroniących załogę przed chorobą popromienną . Od czasu pojawienia się ICBM w latach 60. przewaga taktyczna takich samolotów została znacznie zmniejszona, a odpowiednie projekty anulowano. Ponieważ technologia była z natury niebezpieczna, nie była brana pod uwagę w kontekstach niewojskowych. W tym samym okresie zbadano również i zdyskontowano pociski o napędzie jądrowym.

Samolot

pociski

Statek kosmiczny

Główny artykuł: Energia jądrowa w kosmosie

Zaproponowano wiele rodzajów napędu jądrowego, a niektóre z nich (np. NERVA ) przetestowano pod kątem zastosowań w statkach kosmicznych.

Napęd impulsów jądrowych

Główny artykuł: jądrowy napęd impulsowy

jądrowa rakieta termiczna

Główny artykuł: jądrowa rakieta termiczna
Bimodalne jądrowe rakiety termiczne - przeprowadzają reakcje rozszczepienia jądrowego podobne do tych stosowanych w elektrowniach jądrowych, w tym na okrętach podwodnych. Energia jest wykorzystywana do ogrzewania ciekłego paliwa wodorowego. Przedstawiony pojazd to „Copernicus” – zespół górnej sceny projektowany dla kosmicznego systemu startowego (2010).
  • Bimodalne jądrowe rakiety termiczne przeprowadzają reakcje rozszczepienia jądrowego podobne do tych stosowanych w elektrowniach jądrowych, w tym na okrętach podwodnych. Energia jest wykorzystywana do podgrzewania ciekłego paliwa wodorowego. Zwolennicy statków kosmicznych z napędem jądrowym zwracają uwagę, że w momencie startu z reaktorów jądrowych prawie nie emituje promieniowania. Rakiety napędzane energią jądrową nie są używane do podnoszenia Ziemi. Jądrowe rakiety cieplne mogą zapewnić dużą przewagę osiągów w porównaniu z chemicznymi systemami napędowymi. Źródła energii jądrowej mogą być również wykorzystywane do zasilania statku kosmicznego w energię elektryczną do celów operacyjnych i oprzyrządowania naukowego.
  • NERVA - NASA 's Nuclear Energy for Rocket Vehicle Applications, amerykański program jądrowych rakiet termicznych
  • Project Rover - amerykański projekt opracowania jądrowej rakiety termicznej. Program prowadzony był w Laboratorium Naukowym Los Alamos od 1955 do 1972 roku.
  • Projekt Timberwind 1987-1991

Ramjet

Bezpośrednie jądrowe

Elektryka jądrowa

Rozwój Rosyjskiej Federalnej Agencji Kosmicznej

Główny artykuł: TEM (napęd jądrowy)

Anatolij Perminov , szef Rosyjskiej Federalnej Agencji Kosmicznej , zapowiedział, że zamierza opracować statek kosmiczny o napędzie atomowym do dalekich podróży kosmicznych. Wstępny projekt wykonano do 2013 roku, a planowany jest dalszy rozwój (montaż przestrzenny) przez kolejne 9 lat. Cenę ustalono na 17 miliardów rubli (600 milionów dolarów). Napęd jądrowy miałby klasę megawatów, pod warunkiem zapewnienia niezbędnych środków finansowych, stwierdził szef Roscosmosu.

System ten składałby się z kosmicznej energii jądrowej i matrycy silników jonowych. „...Gorący gaz obojętny o temperaturze 1500 °C z reaktora wprawia w ruch turbiny. Turbina napędza generator i sprężarkę, która krąży w obiegu zamkniętym. Płyn roboczy jest chłodzony w chłodnicy. Generator wytwarza energię elektryczną dla ten sam silnik jonowy (plazmowy)..."

Według niego, napęd będzie w stanie wesprzeć misję człowieka na Marsa , a kosmonauci pozostaną na Czerwonej Planecie przez 30 dni. Ta podróż na Marsa z napędem jądrowym i stałym przyspieszeniem zajęłaby sześć tygodni, zamiast ośmiu miesięcy przy użyciu napędu chemicznego – przy założeniu, że ciąg jest 300 razy wyższy niż w przypadku napędu chemicznego.

Pojazdy naziemne

Samochody

Pomysł produkcji samochodów wykorzystujących jako paliwo materiał radioaktywny, rad , sięga co najmniej 1903 r. Analiza koncepcji w 1937 r. wykazała, że ​​kierowca takiego pojazdu może potrzebować 50-tonowej bariery ołowianej, aby chronić je przed promieniowaniem .

W 1941 r. dr RM Langer, fizyk z Caltech , w styczniowym wydaniu Popular Mechanics opowiedział się za pomysłem samochodu napędzanego uranem-235 . Jego następcą był William Bushnell Stout , projektant Stout Scarab i były prezes Society of Engineers , 7 sierpnia 1945 roku w New York Times . Problem ekranowania reaktora nadal sprawiał, że pomysł był niepraktyczny. W grudniu 1945 roku John Wilson z Londynu ogłosił, że stworzył samochód atomowy. To wywołało spore zainteresowanie. Minister Paliw i Energetyki wraz z dużym kontyngentem prasowym okazał się go oglądać. Samochód się nie pokazał, a Wilson twierdził, że został sabotowany. Późniejsza sprawa sądowa wykazała, że ​​był oszustem i nie było samochodu z napędem atomowym.

Pomimo problemu z osłoną, w późnych latach 40. i wczesnych 50. toczyła się debata na temat możliwości samochodów napędzanych energią jądrową. Rozwój okrętów podwodnych i statków o napędzie atomowym oraz eksperymenty mające na celu opracowanie samolotu o napędzie atomowym w tym czasie utrzymały tę ideę przy życiu. Rosyjskie gazety w połowie lat pięćdziesiątych donosiły o opracowaniu przez profesora wiceprezesa Romadina samochodu o napędzie atomowym, ale znowu problemem okazała się osłona. Twierdzono, że jej laboratoria pokonały problem ekranowania dzięki nowemu stopowi, który pochłaniał promienie.

W 1958 roku, u szczytu amerykańskiej kultury samochodowej lat 50. , zaproponowano co najmniej cztery teoretyczne samochody koncepcyjne z napędem jądrowym: amerykański Ford Nucleon i Studebaker Packard Astral , a także francuski Simca Fulgur zaprojektowany przez Roberta Oprona i Arbel Symétric . Poza tymi modelami koncepcyjnymi nie zbudowano ani nie zbudowano żadnych samochodowych elektrowni jądrowych. Inżynier Chryslera, CR Lewis, odrzucił ten pomysł w 1957 r., ponieważ szacuje się, że do samochodu o masie 3000 funtów (1400 kg) będzie potrzebny silnik o masie 80 000 funtów (36 000 kg). Jego zdaniem, aby energia jądrowa była praktyczna, potrzebny jest wydajny sposób magazynowania energii. Mimo to styliści Chryslera w 1958 roku opracowali kilka możliwych projektów.

W 1959 roku doniesiono, że Goodyear Tire and Rubber Company opracowało nową mieszankę gumową , która była lekka i pochłaniała promieniowanie, eliminując potrzebę stosowania ciężkich ekranów. Dziennikarz w tamtym czasie uważał, że może to spowodować powstanie samochodów i samolotów z napędem jądrowym.

Ford wyprodukował kolejny potencjalnie napędzany energią jądrową model w 1962 roku na Targi Światowe w Seattle , Ford Seattle-ite XXI . To również nigdy nie wyszło poza pierwotną koncepcję.

W 2009 roku, z okazji setnej rocznicy nabycia Cadillaca przez General Motors , Loren Kulesus stworzył grafikę koncepcyjną przedstawiającą samochód napędzany torem .

Inne

Chrysler TV-8 był eksperymentalny czołg koncepcja zaprojektowane przez Chryslera w 1950 roku. Czołg miał być czołgiem średnim o napędzie atomowym, zdolnym do prowadzenia wojny lądowej i desantowej. Projekt nigdy nie był produkowany masowo. Łazik marsjański Curiosity jest zasilany radioizotopowym generatorem termoelektrycznym (RTG), podobnie jak udane lądowniki marsjańskie Viking 1 i Viking 2 z 1976 roku.

Zobacz też

Bibliografia

Dalsza lektura

  • Bussard, R.; DeLauera, R. (1958). „Napęd rakietowy jądrowy”. McGraw-Hill. Cytowanie dziennika wymaga |journal=( pomoc )
  • Bussard, R. (1965). „Podstawy lotu nuklearnego”. McGraw-Hill. Cytowanie dziennika wymaga |journal=( pomoc )
  • Cushin, Harry (kwiecień 1951). „Moc atomowa — w Twoim samochodzie” . Trend silnika .

Zewnętrzne linki