Ядерные реакторы

Космические двигатели

Ученые и инженеры, работающие в области космонавтики, всегда стремились создавать наиболее эффективные ракетные двигатели. В частности, они пытались использовать ядерную энергию для нагрева рабочего тела, т.к. это позволяло сделать доступным полет космонавтов на Марс и другие планеты, а также полёты автоматических зондов за пределы Солнечной системы. Однако всевозможных трудностей, в том числе финансовых, возникло очень много, и сегодня ни Россия, ни США не имеют пригодных для установки на космический аппарат ядерных ракетных двигателей (ЯРД). Всё же и СССР и США примерно в одно время создали и испытывали на стендах прототипы таких двигателей.

Америка

В США работы по созданию ядерного ракетного двигателя «НЕРВА» (NERVA - Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application) были начаты в 1960 совместно с Комиссией по атомной энергии. Полученные в самом начале работ по программе «Ровер» в Лос-Аламосской лаборатории обнадеживающие результаты послужили поводом для того, чтобы президент Кеннеди в своей речи в 1961, посвященной планам высадки на Луну, призвал к ускорению работ по созданию ядерных ракетных двигателей, «которые обещают новые возможности в осуществлении заманчивых и беспрецедентных по масштабам исследований космоса за пределами лунной орбиты». Весной 1969 были завершены наземные испытания «Экс-Ф Прайм», прототипа ядерного двигателя.

Рис.32 Ядерная ракетная система подготовлена .для испытания двигателя в Испытательном центре в шт. Невада. Реактор и сопло отчетливо видны над надписью RX (NERVA Reactor Experiment - испытания реактора «Нерва»). Энергосбережение – это организационная, научная, практическая, информационная деятельность, направленная на рациональное и экономическое использование первичной и преобразованной энергии и природных энергетических ресурсов на народное хозяйство с использованием технико-экономических и правовых методов.

По программе NERVA был разработан графитовый реактор, охлаждаемый жидким водородом, который испарялся, нагревался и выбрасывался через ракетное сопло. Графит был выбран из-за его высокой температурной стойкости. По проекту NERVA ЯРД должен был
развивать тягу 1100 кН в течение одного часа и иметь удельный импульс 800 сек, что почти вдвое превышает соответствующий показатель для химических двигателей.

Отработка ЯРД велась сразу на опытных полноразмерных реакторах без сопла - Kiwi. При этом тепловыделяющие элементы часто разрушались из-за трещин в защитном покрытии. До 1972 прошли испытания 20 ядерных реакторов, в том числе система NRX-A6 в течение одного часа работы реактора на полной мощности. 28 запусков стендовых ЯРДов имели суммарную продолжительность 4 ч. Испытания проходили на полигоне в штате Невада. В одном из вариантов ЯРД NERVA предварительно подогретый в рубашке охлаждения сопла и корпуса реактора водород поступал в тепловыделяющие сборки, где за счет специально развитой поверхности теплообмена обеспечивался его нагрев до 2360 К. Часть горячих газов отбиралась для привода турбины турбонасосного агрегата, что обеспечивало расход водорода до 40,7 кг/с и тягу 33,6 т при тепловой мощности реактора 1510 МВт и массе 3400 кг.


На главную