A múltban a vezető országok alapvetően új megoldásokat kerestek a rakéta- és űrtechnikai hajtóművek területén. A legmerészebb javaslatok az ún. hasadóanyag -reaktoron alapuló nukleáris rakétahajtóművek. Hazánkban az ilyen irányú munka valódi eredményeket hozott kísérleti RD0410 motor formájában. Ennek ellenére ennek a terméknek nem sikerült megtalálnia a helyét az ígéretes projektekben, és nem tudta befolyásolni a hazai és a világ űrhajósainak fejlődését.
Javaslatok és projektek
Már az ötvenes években, néhány évvel az első műhold és egy emberes űreszköz felbocsátása előtt meghatározták a vegyi üzemanyagon alapuló rakétahajtóművek fejlesztésének kilátásait. Ez utóbbi lehetővé tette nagyon magas jellemzők megszerzését, de a paraméterek növekedése nem lehetett végtelen. A jövőben a motoroknak a képességük "plafonját" kellett elérniük. E tekintetben a rakéta- és űrrendszerek továbbfejlesztéséhez alapvetően új megoldásokra volt szükség.
Beépített, de az RD0410 NRM nem tesztelte
1955 -ben M. V. Keldysh egy kezdeményezéssel állt elő egy különleges kialakítású rakétahajtómű létrehozására, amelyben egy atomreaktor energiaforrásként működne. Ennek az elképzelésnek a kidolgozását a Légiközlekedési Minisztérium NII-1. V. M. Ievlev. A szakemberek a lehető legrövidebb idő alatt kidolgozták a fő kérdéseket, és két lehetőséget javasoltak egy ígéretes, a legjobb jellemzőkkel rendelkező NRE -re.
A motor első, "A" sémának nevezett változata egy szilárd fázisú maggal és szilárd hőcserélő felülettel rendelkező reaktor használatát javasolta. A második lehetőség, a „B séma”, egy gázfázisú aktív zónájú reaktor használatát irányozta elő - a hasadóanyagnak plazma állapotúnak kellett lennie, és a hőenergiát sugárzás útján továbbították a munkafolyadékba. A szakértők összehasonlították a két sémát, és sikeresebbnek tartották az "A" opciót. A jövőben ő volt az, akit a legaktívabban dolgoztak ki, és még teljes értékű teszteket is elértek.
Az NRE optimális terveinek keresésével párhuzamosan a tudományos, gyártási és tesztelési bázis létrehozásának kérdéseit is kidolgozták. Tehát 1957 -ben V. M. Ievlev új koncepciót javasolt a teszteléshez és a finomhangoláshoz. Az összes fő szerkezeti elemet különböző standokon kellett tesztelni, és csak ezt követően lehetett egyetlen szerkezetbe összeállítani. Az A rendszer esetében ez a megközelítés magában foglalta a teszteléshez szükséges teljes méretű reaktorok létrehozását.
1958 -ban megjelent a Minisztertanács részletes állásfoglalása, amely meghatározta a további munka menetét. M. V. Keldysh, I. V. Kurchatov és S. P. Korolev. Az NII-1-nél külön osztály alakult, élén V. M. Ievlevnek, akinek új irányt kellett látnia. Emellett több tucat tudományos és tervező szervezetet is bevontak a munkába. A Honvédelmi Minisztérium részvételét tervezték. Meghatározták a kiterjedt program munkarendjét és egyéb árnyalatait.
Ezt követően a projekt minden résztvevője aktívan interakcióba lépett ilyen vagy olyan módon. Ezenkívül a hatvanas években kétszer is tartottak konferenciákat, amelyek kizárólag az atomfegyverek és az ehhez kapcsolódó kérdések témájával foglalkoztak.
Tesztbázis
Az NRE fejlesztési program részeként új megközelítés alkalmazását javasolták a szükséges egységek tesztelésére és tesztelésére. Ugyanakkor a szakemberek komoly problémával szembesültek. Egyes termékek ellenőrzését egy nukleáris reaktorban kellett volna elvégezni, de az ilyen tevékenységek végrehajtása rendkívül nehéz vagy akár lehetetlen volt. A tesztelést gazdasági, szervezeti vagy környezeti nehézségek akadályozhatják.
Üzemanyag szerelési rajz az IR-100-hoz
E tekintetben új termékvizsgálati módszereket fejlesztettek ki nukleáris reaktorok használata nélkül. Az ilyen ellenőrzéseket három szakaszra osztották. Az első modell a reaktorban zajló folyamatok tanulmányozását foglalta magában. Ezután a reaktor vagy a motor alkatrészeinek mechanikai és hidraulikus "hideg" teszteket kellett teljesíteniük. Csak ezután kellett ellenőrizni a szerelvényeket magas hőmérsékletű körülmények között. Külön, miután a standokon kidolgozták az NRE összes alkotóelemét, megkezdhették a teljes értékű kísérleti reaktor vagy motor összeszerelését.
Az egységek háromlépcsős tesztelésének elvégzésére számos vállalkozás különféle standokat fejlesztett és épített. Különösen érdekes a magas hőmérsékletű vizsgálatok technikája. Fejlesztése során új technológiákat kellett létrehozni a gázok fűtésére. 1959 és 1972 között az NII-1 számos nagyteljesítményű plazmatront fejlesztett ki, amelyek 3000 ° K-ra melegítették fel a gázokat, és lehetővé tették a magas hőmérsékletű vizsgálatok elvégzését.
Különösen a "B séma" fejlesztéséhez volt szükség még összetettebb eszközök kifejlesztésére. Az ilyen feladatokhoz több száz atmoszféra kimeneti nyomású és 10-15 ezer K. hőmérsékletű plazmatronra volt szükség. A hatvanas évek végére megjelent az elektronnyalábokkal való kölcsönhatáson alapuló gázfűtés technológiája, ami lehetséges a szükséges jellemzők elérése.
A Minisztertanács állásfoglalása új létesítmény építését írta elő a semipalatinski teszthelyen. Ott szükség volt egy próbapad és egy kísérleti reaktor építésére az üzemanyag -szerelvények és az NRE egyéb alkatrészeinek további tesztelésére. Az összes fő szerkezet 1961-re készült el, és ezzel egy időben megtörtént a reaktor első beindítása. Ezután a poligon berendezést többször finomították és javították. A reaktor és a személyzet elhelyezésére több földalatti bunkert is elláttak a szükséges védelemmel.
Valójában egy ígéretes NRM projektje korának egyik legmerészebb vállalkozása volt, ezért egyedi eszközök és tesztműszerek tömegének kifejlesztéséhez és megépítéséhez vezetett. Mindezek az állványok lehetővé tették sok kísérlet elvégzését és nagy mennyiségű, különféle projektek fejlesztésére alkalmas adatok gyűjtését.
A rendszer
Az ötvenes évek végén az "A" motortípus legsikeresebb és legígéretesebb változata. Ez a koncepció egy atomreaktor felépítését javasolta, amely a gázhalmazállapotú munkafolyadék melegítéséért felelős hőcserélővel ellátott reaktoron alapul. Az utóbbinak a fúvókán keresztüli kilökődésével a szükséges tolóerőt kellett volna létrehozni. A koncepció egyszerűsége ellenére az ilyen ötletek megvalósítása számos nehézséggel járt.
FA modell IR-100 reaktorhoz
Először is felmerült a mag építéséhez szükséges anyagok megválasztásának problémája. A reaktor kialakításának ellen kellett állnia a nagy hőterhelésnek és meg kellett tartania a szükséges szilárdságot. Ezenkívül termikus neutronokat kellett átengednie, de ugyanakkor nem veszítette el tulajdonságait az ionizáló sugárzás miatt. A magban egyenlőtlen hőtermelésre is számítani kellett, ami új követelményeket támasztott a tervezéssel szemben.
A megoldások keresése és a tervezés finomítása érdekében egy speciális műhelyt szerveztek az NII-1-en, amelynek célja az üzemanyag-szerelvények és egyéb alapvető alkatrészek gyártása volt. A munka ezen szakaszában különféle fémeket és ötvözeteket, valamint egyéb anyagokat teszteltek. Üzemanyag-szerelvények gyártásához volfrám, molibdén, grafit, magas hőmérsékletű karbidok stb. Ezenkívül kerestek védőbevonatokat is, hogy megakadályozzák a szerkezet megsemmisülését.
A kísérletek során megtalálták az NRE egyes összetevőinek gyártásához optimális anyagokat. Ezenkívül meg lehetett erősíteni azt az alapvető lehetőséget, hogy 850-900 s nagyságrendű impulzust kapjunk. Ez az ígéretes motornak a legnagyobb teljesítményt és jelentős előnyt biztosított a vegyi üzemanyagrendszerekkel szemben.
A reaktor magja körülbelül 1 m hosszú és 50 mm átmérőjű henger volt. Ezzel egyidejűleg az üzemanyag -szerelvények 26 változatának létrehozását tervezték bizonyos jellemzőkkel. A későbbi tesztek eredményei alapján kiválasztották a legsikeresebb és leghatékonyabbakat. Az üzemanyag -szerelvények kialakítása két üzemanyag -összetétel használatát írta elő. Az első az urán-235 (90%) és a niobium vagy a cirkónium-karbid keveréke volt. Ezt a keveréket négynyalábú, 100 mm hosszú és 2,2 mm átmérőjű sodrott rúd alakjában öntöttük. A második összetétel uránt és grafitot tartalmazott; 100-200 mm hosszú hatszögletű prizmák formájában készült, 1 mm-es belső csatornával, amely béléssel volt ellátva. A rudakat és prizmákat egy lezárt, hőálló fémdobozba helyezték.
A szerelvények és elemek tesztelése a szemipalatinski teszthelyen 1962 -ben kezdődött. Kétéves munkára 41 reaktorindítás történt. Először is sikerült megtalálnunk az alapvető tartalom leghatékonyabb változatát. Valamennyi fontosabb megoldás és jellemző is megerősítést nyert. Különösen a reaktor minden egysége megbirkózott a hő- és sugárzási terhelésekkel. Így kiderült, hogy a kifejlesztett reaktor képes megoldani fő feladatát - a gázhalmazállapotú hidrogén felmelegítését 3000-3100 ° K -ra egy adott áramlási sebesség mellett. Mindez lehetővé tette egy teljes értékű nukleáris rakétahajtómű kifejlesztésének megkezdését.
11B91 a "Bajkálon"
A hatvanas évek elején megkezdődött a teljes körű NRE létrehozása a meglévő termékek és fejlesztések alapján. Először is, az NII-1 tanulmányozta annak lehetőségét, hogy különböző paraméterekkel rendelkező rakétahajtómű-család egész családját hozzák létre, amelyek alkalmasak különböző rakéta-technológiai projektekben való használatra. Ebből a családból ők tervezték és építették először a kis tolóerővel rendelkező motort - 36 kN. Egy ilyen terméket később egy ígéretes felső szakaszban lehetett használni, amely alkalmas űrhajók küldésére más égitestekre.
IRGIT reaktor összeszerelés közben
1966-ban az NII-1 és a Vegyiautomatika Tervező Iroda közös munkát kezdett a jövőbeli nukleáris rakétahajtómű kialakításában és megtervezésében. Hamarosan a motor megkapta a 11B91 és az RD0410 indexeket. Fő eleme az IR-100 elnevezésű reaktor volt. Később a reaktor elnevezése IRGIT ("Research rector for group studies of TVEL"). Kezdetben két különböző nukleáris projektor létrehozását tervezték. Az első egy kísérleti termék volt a teszthelyen való teszteléshez, a második pedig egy repülési modell. 1970 -ben azonban a két projektet egyesítették a terepi tesztek elvégzése céljából. Ezt követően a KBHA lett az új rendszer vezető fejlesztője.
A nukleáris meghajtás területén végzett előzetes kutatások fejleményeit, valamint a meglévő tesztbázist felhasználva sikerült gyorsan meghatározni a jövőbeli 11B91 megjelenését, és megkezdeni a teljes körű műszaki tervezést.
Ezzel egyidejűleg létrehozták a "Baikal" padkomplexumot a későbbi tesztekhez a teszthelyen. Az új motort egy földalatti létesítményben tesztelték, teljes körű védelemmel. A gáznemű munkafolyadék összegyűjtésére és ülepítésére eszközöket biztosítottak. A sugárzás kibocsátásának elkerülése érdekében a gázt gáztartóban kellett tárolni, és csak ezt követően lehetett kibocsátani a légkörbe. A munka különleges összetettsége miatt a Bajkál -komplexum mintegy 15 éve épül. Utolsó objektumai az első tesztelés megkezdése után fejeződtek be.
1977 -ben a Bajkál -komplexumban üzembe helyeztek egy második munkaállomást a kísérleti üzemek számára, felszerelve egy olyan eszközzel, amely hidrogén formájában működő folyadékot szállít. Szeptember 17 -én végrehajtották a 11B91 termék fizikai bevezetését. Az áramindításra 1978. március 27-én került sor. Július 3 -án és augusztus 11 -én két tűzvizsgálatot hajtottak végre a termék nukleáris reaktorként való teljes működésével. Ezekben a tesztekben a reaktort fokozatosan 24, 33 és 42 MW teljesítményre hozták. A hidrogént 2630 ° C -ra melegítettük. A nyolcvanas évek elején két másik prototípust is teszteltek. 62-63 MW teljesítményt mutattak, és 2500 ° K-ig melegítették a gázt.
RD0410 projekt
A hetvenes-nyolcvanas évek fordulóján szó volt egy teljes értékű NRM létrehozásáról, amely teljes mértékben alkalmas rakétákra vagy felső lépcsőkre történő telepítésre. Egy ilyen termék végső megjelenése alakult ki, és a szemipalatinski teszthelyen végzett vizsgálatok megerősítették az összes fő tervezési jellemzőt.
A kész RD0410 motor észrevehetően különbözött a meglévő terméktől. Más működési elvek miatt megkülönböztette az egységek összetételét, az elrendezést és még a megjelenést is. Valójában az RD0410 több fő blokkra volt felosztva: egy reaktorra, egy munkafolyadék, egy hőcserélő és egy fúvóka ellátására szolgáló eszközre. A kompakt reaktor központi helyet foglal el, és a többi eszközt mellé helyezték. Ezenkívül az YARD -nak külön tartályra volt szüksége a folyékony hidrogén számára.
Az RD0410 / 11B91 termék teljes magassága elérte a 3,5 m -t, a maximális átmérője 1,6 m. A súly, figyelembe véve a sugárvédelmet, 2 tonna volt. A motor kiszámított tolóereje az ürességben elérte a 35,2 kN -ot vagy 3,59 tf. A fajlagos impulzus az ürességben 910 kgf • s / kg vagy 8927 m / s. A motort 10 -szer lehetett bekapcsolni. Erőforrás - 1 óra. A jövőben bizonyos módosításokkal lehetővé vált a jellemzők szükséges szintre emelése.
Ismeretes, hogy egy ilyen nukleáris reaktor melegített munkafolyadéka korlátozott radioaktivitással rendelkezik. Ennek ellenére a tesztek után megvédték, és a lelátó helyét egy napra le kellett zárni. Az ilyen motor használatát a Föld légkörében nem biztonságosnak tekintették. Ugyanakkor fel lehet használni a felső szakaszok részeként, amelyek a légkörön kívül kezdik meg a munkát. Használat után az ilyen blokkokat el kell küldeni az ártalmatlanító pályára.
Még a hatvanas években megjelent az atomerőműre épülő erőmű ötlete. A felmelegített munkafolyadékot egy generátorhoz csatlakoztatott turbinába lehet táplálni. Az ilyen erőművek az űrhajózás további fejlődése szempontjából érdekesek voltak, mivel lehetővé tették a fedélzeti berendezések villamosenergia -termelésével kapcsolatos meglévő problémák és korlátozások megszüntetését.
A nyolcvanas években az erőmű ötlete elérte a tervezési stádiumot. Az RD0410 -es motoron alapuló ilyen termék projektjét kidolgozták. Az egyik kísérleti reaktor, az IR-100 / IRGIT részt vett az ezzel kapcsolatos kísérletekben, amelyek során egy 200 kW-os generátor működését biztosította.
Új környezet
A szilárd fázisú maggal rendelkező szovjet NRE témájában a fő elméleti és gyakorlati munka a nyolcvanas évek közepére fejeződött be. Az iparág elkezdhetne egy erősítő blokkot vagy más rakéta- és űrtechnológiát fejleszteni a meglévő RD0410 motorhoz. Az ilyen munkákat azonban soha nem kezdték el időben, és hamarosan lehetetlenné vált a kezdésük.
Ebben az időben az űripar nem rendelkezett elegendő erőforrással minden terv és ötlet időben történő megvalósításához. Emellett hamarosan megkezdődött a hírhedt peresztrojka, amely véget vetett a javaslatok és fejlesztések tömegének. A nukleáris technológia hírnevét súlyosan érintette a csernobili baleset. Végül politikai problémák adódtak abban az időszakban. 1988 -ban az YARD 11B91 / RD0410 összes munkáját leállították.
Különböző források szerint legalább a 2000 -es évek elejéig a Bajkál -komplexum néhány tárgya továbbra is a szemipalatinski teszthelyen maradt. Sőt, az egyik ún. a kísérleti reaktor még mindig a munkahelyen volt elhelyezve. A KBKhA-nak sikerült egy teljes értékű RD0410-es motort gyártania, amely alkalmas egy későbbi felső szintre történő telepítésre. Használatának technikája azonban a tervekben maradt.
RD0410 után
A nukleáris rakétahajtóművek fejlesztései alkalmazást találtak egy új projektben. 1992-ben számos orosz vállalkozás közösen fejlesztett ki két üzemmódú motort, szilárd fázisú maggal és hidrogén formájában működő folyadékkal. Rakéta -hajtómű üzemmódban egy ilyen terméknek 70 kN tolóerőt kell kifejlesztenie 920 s fajlagos impulzussal, a teljesítmény mód pedig 25 kW elektromos energiát biztosít. Egy ilyen NRE -t javasoltak a bolygóközi űrhajók projektjeiben való használatra.
Sajnos ekkor a helyzet nem kedvezett az új és merész rakéta- és űrtechnológia létrehozásának, ezért a nukleáris rakétahajtómű második változata papíron maradt. Ismeretes, hogy a hazai vállalkozások továbbra is bizonyos érdeklődést mutatnak az NRE témája iránt, de az ilyen projektek megvalósítása még nem tűnik lehetségesnek vagy célszerűnek. Ennek ellenére meg kell jegyezni, hogy a korábbi projektek keretében a szovjet és orosz tudósok és mérnökök jelentős mennyiségű információt tudtak felhalmozni és fontos tapasztalatokat szerezni. Ez azt jelenti, hogy amikor szükség merül fel, és ennek megfelelő sorrend keletkezik hazánkban, akkor egy új NRE hozható létre, amely hasonló a múltban tesztelthez.
