Noong nakaraan, ang mga nangungunang bansa ay naghahanap ng pangunahing mga bagong solusyon sa larangan ng mga makina para sa teknolohiyang rocket at space. Ang pinakapangahas na mga panukala ay patungkol sa paglikha ng tinaguriang. mga makina ng rocket na nukleyar batay sa isang reaktor ng materyal na fissile. Sa ating bansa, ang pagtatrabaho sa direksyon na ito ay nagbigay ng tunay na mga resulta sa anyo ng isang pang-eksperimentong engine na RD0410. Gayunpaman, ang produktong ito ay hindi namamahala upang mahanap ang lugar nito sa mga nangangako na proyekto at maimpluwensyahan ang pag-unlad ng domestic at world astronautics.
Mga Panukala at proyekto
Nasa mga limampu-libo na, ilang taon bago ang paglunsad ng unang satellite at isang tao na spacecraft, natutukoy ang mga prospect para sa pagpapaunlad ng mga rocket engine sa kemikal na fuel. Ginawa ng huli na posible na makakuha ng napakataas na mga katangian, ngunit ang paglaki ng mga parameter ay hindi maaaring maging walang katapusan. Sa hinaharap, ang mga makina ay kailangang "pindutin ang kisame" ng kanilang mga kakayahan. Kaugnay nito, para sa karagdagang pag-unlad ng mga rocket at space system, sa panimula ay kinakailangan ng mga bagong solusyon.
Itinayo, ngunit hindi nasubukan ng RD0410 NRM
Noong 1955, ang akademiko na M. V. Si Keldysh ay nagmula sa isang pagkusa upang lumikha ng isang rocket engine na isang espesyal na disenyo, kung saan ang isang reactor na nukleyar ay gaganap bilang isang mapagkukunan ng enerhiya. Ang pagpapaunlad ng ideyang ito ay ipinagkatiwala sa NII-1 ng Ministri ng Aviation Industry; V. M. Ievlev. Sa pinakamaikling posibleng oras, nagtrabaho ng mga dalubhasa ang pangunahing mga isyu at iminungkahi ng dalawang mga pagpipilian para sa isang nangangako NRE na may pinakamahusay na mga katangian.
Ang unang bersyon ng makina, na itinalaga bilang "Scheme A", ay nagmungkahi ng paggamit ng isang reaktor na may isang solid-phase core at solidong palitan ng init. Ang pangalawang pagpipilian, "Scheme B", ay inilarawan ang paggamit ng isang reaktor na may aktibong zone ng gas-phase - ang sangkap na fissile ay dapat na nasa isang estado ng plasma, at ang thermal enerhiya ay inilipat sa gumaganang likido sa pamamagitan ng radiation. Inihambing ng mga eksperto ang dalawang mga iskema at isinasaalang-alang ang pagpipiliang "A" na mas matagumpay. Sa hinaharap, siya ang pinaka-aktibong nagtrabaho at nakarating pa sa buong pagsubok.
Kahanay ng paghahanap para sa pinakamainam na mga disenyo ng NRE, ang mga isyu sa paglikha ng isang pang-agham, produksyon at pagsubok na batayan ay ginagawa. Kaya, noong 1957 ang V. M. Nagmungkahi si Ievlev ng isang bagong konsepto para sa pagsubok at fine-tuning. Ang lahat ng mga pangunahing elemento ng istruktura ay kailangang subukin sa iba't ibang mga stand, at pagkatapos lamang ay mai-assemble sila sa isang solong istraktura. Sa kaso ng Scheme A, ipinahiwatig ng pamamaraang ito ang paglikha ng mga full-scale reactor para sa pagsubok.
Noong 1958, isang detalyadong resolusyon ng Konseho ng Mga Ministro ang lumitaw, na tumutukoy sa kurso ng karagdagang trabaho. M. V. Keldysh, I. V. Kurchatov at S. P. Korolev. Sa NII-1, nabuo ang isang espesyal na departamento, na pinamumunuan ng V. M. Si Ievlev, na haharapin ang isang bagong direksyon. Gayundin, maraming dosenang mga pang-agham at disenyo na samahan ang nasangkot sa gawain. Ang pakikilahok ng Ministri ng Depensa ay pinlano. Natukoy ang iskedyul ng trabaho at iba pang mga nuances ng malawak na programa.
Kasunod, lahat ng mga kalahok ng proyekto ay aktibong nakikipag-ugnayan sa isang paraan o sa iba pa. Bilang karagdagan, sa mga ikaanimnapung taon, ang mga kumperensya ay ginanap nang dalawang beses, na eksklusibo na nakatuon sa paksa ng mga sandatang nukleyar at mga kaugnay na isyu.
Batayan sa pagsubok
Bilang bahagi ng programa sa pag-unlad ng NRE, iminungkahi na maglapat ng isang bagong diskarte sa pagsubok at pagsubok sa mga kinakailangang yunit. Sa parehong oras, ang mga dalubhasa ay naharap sa isang seryosong problema. Ang pagpapatunay ng ilang mga produkto ay dapat na isinasagawa sa isang nuclear reactor, ngunit ang pagsasagawa ng mga naturang aktibidad ay napakahirap o kahit imposible. Ang pagsubok ay maaaring mapigilan ng mga paghihirap sa ekonomiya, pang-organisasyon o pangkapaligiran.
Diagram ng pagpupulong ng gasolina para sa IR-100
Kaugnay nito, ang mga bagong pamamaraan ng pagsubok ng mga produkto ay nabuo nang hindi ginagamit ang mga nuclear reactor. Ang nasabing mga tseke ay nahahati sa tatlong yugto. Ang una ay kasangkot ang pag-aaral ng mga proseso sa reactor sa mga modelo. Pagkatapos ang mga bahagi ng reaktor o engine ay kailangang pumasa sa mga pagsubok na mekanikal at haydroliko na "malamig". Saka lamang nasuri ang mga pagpupulong sa ilalim ng mga kondisyon ng mataas na temperatura. Hiwalay, na nagtrabaho ang lahat ng mga bahagi ng NRE sa mga kinatatayuan, posible na simulan ang pag-iipon ng isang ganap na pang-eksperimentong reaktor o makina.
Upang maisakatuparan ang tatlong yugto ng mga pagsubok ng mga yunit, maraming mga negosyo ang nakabuo at nagtayo ng iba't ibang mga kinatatayuan. Ang pamamaraan para sa pagsubok na may mataas na temperatura ay partikular na interes. Sa panahon ng pag-unlad na ito, kinakailangan upang lumikha ng mga bagong teknolohiya para sa pagpainit ng mga gas. Mula 1959 hanggang 1972, ang NII-1 ay bumuo ng isang bilang ng mga plasmatron na may mataas na lakas na nagpainit ng mga gas hanggang sa 3000 ° K at ginawang posible upang magsagawa ng mga pagsubok sa mataas na temperatura.
Lalo na para sa pagpapaunlad ng "Scheme B" kinakailangan na bumuo ng kahit na mas kumplikadong mga aparato. Para sa mga naturang gawain, kinakailangan ang isang plasmatron na may presyon ng output ng daan-daang mga atmospheres at temperatura na 10-15 libong K. Sa pagtatapos ng mga ikaanimnapung taon, lumitaw ang teknolohiya ng pagpainit ng gas batay sa pakikipag-ugnay nito sa mga electron beams, kung saan lumitaw ito posible upang makuha ang kinakailangang mga katangian.
Ang resolusyon ng Konseho ng Mga Ministro ay inilaan para sa pagtatayo ng isang bagong pasilidad sa lugar ng pagsubok ng Semipalatinsk. Doon kinakailangan upang bumuo ng isang bench ng pagsubok at isang pang-eksperimentong reaktor para sa karagdagang pagsusuri ng mga fuel assemblies at iba pang mga bahagi ng NRE. Ang lahat ng mga pangunahing istraktura ay itinayo noong 1961, at sa parehong oras naganap ang unang pagsisimula ng reaktor. Pagkatapos ang kagamitan sa polygon ay pino at pinabuting maraming beses. Maraming mga bunker sa ilalim ng lupa na may kinakailangang proteksyon ay inilaan upang mapaunlakan ang reactor at mga tauhan.
Sa katunayan, ang proyekto ng isang promising NRM ay isa sa mga pinaka matapang na gawain ng oras nito, at samakatuwid ay humantong sa pagbuo at pagtatayo ng isang masa ng mga natatanging aparato at mga instrumento sa pagsubok. Ginawang posible ng lahat ng mga nakatayong ito na magsagawa ng maraming mga eksperimento at mangolekta ng isang malaking halaga ng data ng iba't ibang mga uri, na angkop para sa pagbuo ng iba't ibang mga proyekto.
Scheme A
Bumalik sa huli na mga limampu, ang pinakamatagumpay at promising bersyon ng uri ng engine na "A". Iminungkahi ng konseptong ito ang pagtatayo ng isang nuclear reactor batay sa isang reaktor na may mga heat exchanger na responsable para sa pag-init ng gas na nagtatrabaho likido. Ang pagbuga ng huli sa pamamagitan ng nguso ng gripo ay dapat na lumikha ng kinakailangang tulak. Sa kabila ng pagiging simple ng konsepto, ang pagpapatupad ng naturang mga ideya ay naiugnay sa isang bilang ng mga paghihirap.
FA modelo para sa IR-100 reactor
Una sa lahat, ang problema ng pagpili ng mga materyales para sa pagtatayo ng pangunahing lumitaw. Ang disenyo ng reaktor ay kailangang makatiis ng mataas na mga thermal load at panatilihin ang kinakailangang lakas. Bilang karagdagan, kailangan nitong pumasa sa mga thermal neutron, ngunit sa parehong oras ay hindi mawawala ang mga katangian dahil sa ionizing radiation. Inaasahan din ang hindi pantay na pagbuo ng init sa core, na naglagay ng mga bagong pangangailangan sa disenyo nito.
Upang maghanap ng mga solusyon at pinuhin ang disenyo, isang espesyal na pagawaan ang inayos sa NII-1, na kung saan ay gagawa ng mga modelo ng pagtitipon ng gasolina at iba pang mga pangunahing sangkap. Sa yugtong ito ng trabaho, nasubukan ang iba't ibang mga metal at haluang metal, pati na rin ang iba pang mga materyales. Para sa paggawa ng mga fuel assemblies, maaaring gamitin ang tungsten, molibdenum, grapayt, mga karbida na may mataas na temperatura, atbp. Gayundin, isinagawa ang isang paghahanap para sa mga proteksiyon na patong upang maiwasan ang pagkasira ng istraktura.
Sa kurso ng mga eksperimento, natagpuan ang pinakamainam na mga materyales para sa paggawa ng mga indibidwal na bahagi ng NRE. Bilang karagdagan, posible na kumpirmahin ang pangunahing posibilidad ng pagkuha ng isang tukoy na salpok ng pagkakasunud-sunod ng 850-900 s. Ibinigay nito sa promising engine ang pinakamataas na pagganap at isang makabuluhang kalamangan kaysa sa mga fuel fuel system.
Ang core ng reactor ay isang silindro na halos 1 m ang haba at 50 mm ang lapad. Sa parehong oras, ito ay envisaged upang lumikha ng 26 iba't ibang mga fuel assemblies na may ilang mga tampok. Batay sa mga resulta ng kasunod na mga pagsubok, ang pinakamatagumpay at mabisang mga napili. Ang nahanap na disenyo ng mga fuel assemblies na ibinigay para sa paggamit ng dalawang komposisyon ng gasolina. Ang una ay pinaghalong uranium-235 (90%) na may niobium o zirconium carbide. Ang halo na ito ay hinulma sa anyo ng isang apat na-baluktot na pamalo na 100 mm ang haba at 2.2 mm ang lapad. Ang pangalawang komposisyon ay binubuo ng uranium at grapayt; ginawa ito sa anyo ng mga hexagonal prism na 100-200 mm ang haba na may isang 1-mm na panloob na channel na may isang lining. Ang mga tungkod at prisma ay inilagay sa isang selyadong kaso ng metal na lumalaban sa init.
Ang mga pagsubok ng mga pagpupulong at elemento sa site ng pagsubok ng Semipalatinsk ay nagsimula noong 1962. Sa loob ng dalawang taon ng trabaho, 41 mga pagsisimula ng reaktor ang naganap. Una sa lahat, nakahanap kami ng pinakamabisang bersyon ng pangunahing nilalaman. Ang lahat ng mga pangunahing solusyon at katangian ay nakumpirma rin. Sa partikular, ang lahat ng mga yunit ng reactor ay nakaya ang mga thermal at radiation load. Kaya, nalaman na ang nabuong reaktor ay may kakayahang malutas ang pangunahing gawain nito - upang maiinit ang gas na hydrogen sa 3000-3100 ° K sa isang naibigay na rate ng daloy. Ginawa nitong posible ang lahat upang simulan ang pagbuo ng isang buong engine na rocket nukleyar.
11B91 sa "Baikal"
Noong unang bahagi ng ikaanimnapung taon, nagsimula ang trabaho sa paglikha ng isang ganap na NRE batay sa mga mayroon nang mga produkto at pag-unlad. Una sa lahat, pinag-aralan ng NII-1 ang posibilidad na lumikha ng isang buong pamilya ng mga rocket engine na may iba't ibang mga parameter, na angkop para magamit sa iba't ibang mga proyekto ng teknolohiya ng rocket. Mula sa pamilyang ito, sila ang unang na nagdisenyo at bumuo ng isang mababang-thrust engine - 36 kN. Ang nasabing produkto ay maaaring magamit sa paglaon sa isang promising itaas na yugto, na angkop para sa pagpapadala ng spacecraft sa iba pang mga celestial na katawan.
IRGIT reactor sa panahon ng pagpupulong
Noong 1966, ang NII-1 at ang Chemical Automatics Design Bureau ay nagsimula ng magkasanib na gawain upang hugis at idisenyo ang hinaharap na nuclear rocket engine. Di nagtagal natanggap ng engine ang mga index na 11B91 at RD0410. Ang pangunahing elemento nito ay isang reaktor na nagngangalang IR-100. Nang maglaon, ang reaktor ay pinangalanang IRGIT ("Research reactor para sa mga pangkat na pag-aaral ng TVEL"). Sa una, pinlano na lumikha ng dalawang magkakaibang mga proyekto ng nukleyar. Ang una ay isang pang-eksperimentong produkto para sa pagsubok sa lugar ng pagsubok, at ang pangalawa ay isang modelo ng paglipad. Gayunpaman, noong 1970, ang dalawang mga proyekto ay pinagsama sa isang pagtingin sa pagsasagawa ng mga pagsubok sa bukid. Pagkatapos nito, ang KBHA ay naging nangungunang developer ng bagong system.
Gamit ang mga pagpapaunlad sa paunang pagsasaliksik sa larangan ng propulsyon ng nukleyar, pati na rin ang paggamit ng umiiral na batayan sa pagsubok, posible na mabilis na matukoy ang hitsura ng hinaharap na 11B91 at simulan ang isang ganap na disenyo ng teknikal.
Kasabay nito, ang "Baikal" bench complex ay nilikha para sa mga pagsubok sa hinaharap sa lugar ng pagsubok. Ang bagong makina ay iminungkahi upang masubukan sa isang pasilidad sa ilalim ng lupa na may isang buong saklaw ng proteksyon. Ibinigay ang mga paraan para sa pagkolekta at pag-areglo ng gas na nagtatrabaho likido. Upang maiwasan ang paglabas ng radiation, ang gas ay kailangang itago sa mga gasholder, at pagkatapos lamang nito mailabas ito sa himpapawid. Dahil sa partikular na pagiging kumplikado ng trabaho, ang Baikal complex ay nasa ilalim ng konstruksyon sa loob ng 15 taon. Ang huling mga bagay nito ay nakumpleto pagkatapos ng pagsisimula ng mga pagsubok sa una.
Noong 1977, sa Baikal complex, ang pangalawang workstation para sa mga pilot plant ay kinomisyon, nilagyan ng isang paraan ng pagbibigay ng isang gumaganang likido sa anyo ng hydrogen. Noong Setyembre 17, isinagawa ang pisikal na paglulunsad ng produktong 11B91. Ang pagsisimula ng kuryente ay naganap noong Marso 27, 1978. Noong Hulyo 3 at Agosto 11, dalawang pagsubok sa sunog ang isinagawa kasama ang buong operasyon ng produkto bilang isang reactor na nukleyar. Sa mga pagsubok na ito, ang reaktor ay unti-unting nadala sa lakas na 24, 33 at 42 MW. Ang hydrogen ay pinainit hanggang sa 2630 ° K. Noong unang bahagi ng dekada otso, dalawang iba pang mga prototype ang nasubok. Nagpakita sila ng lakas hanggang sa 62-63 MW at pinainit na gas hanggang sa 2500 ° K.
Proyekto ng RD0410
Sa pagsisimula ng pitumpu at dekada valenta, ito ay isang katanungan ng paglikha ng isang ganap na NRM, na ganap na angkop para sa pag-install sa mga misil o itaas na yugto. Ang pangwakas na hitsura ng naturang produkto ay nabuo, at ang mga pagsubok sa site ng pagsubok na Semipalatinsk ay nakumpirma ang lahat ng mga pangunahing katangian ng disenyo.
Ang natapos na makina ng RD0410 ay kapansin-pansin na naiiba sa mga mayroon nang mga produkto. Ito ay nakikilala sa pamamagitan ng komposisyon ng mga yunit, ang layout at kahit ang hitsura, dahil sa iba pang mga prinsipyo ng pagpapatakbo. Sa katunayan, ang RD0410 ay nahahati sa maraming pangunahing mga bloke: isang reaktor, nangangahulugan para sa pagbibigay ng isang gumaganang likido at isang heat exchanger at isang nguso ng gripo. Ang compact reactor ay sinakop ang isang gitnang posisyon, at ang natitirang mga aparato ay inilagay sa tabi nito. Gayundin, ang Yard ay nangangailangan ng isang hiwalay na tank para sa likidong hydrogen.
Ang kabuuang taas ng produkto ng RD0410 / 11B91 ay umabot sa 3.5 m, ang maximum na diameter ay 1.6 m. Ang bigat, isinasaalang-alang ang proteksyon ng radiation, ay 2 tonelada. Ang kinakalkula na tulak ng engine sa walang bisa ay umabot sa 35.2 kN o 3.59 tf. Ang tukoy na salpok sa walang bisa ay 910 kgf • s / kg o 8927 m / s. Maaaring buksan ang makina ng 10 beses. Mapagkukunan - 1 oras. Sa pamamagitan ng ilang mga pagbabago sa hinaharap, posible na taasan ang mga katangian sa kinakailangang antas.
Alam na ang pinainit na likidong nagtatrabaho ng naturang isang nuclear reactor ay may limitadong radioactivity. Gayunpaman, pagkatapos ng mga pagsubok, ipinagtanggol, at ang lugar kung saan matatagpuan ang paninindigan ay dapat na sarado ng isang araw. Ang paggamit ng naturang makina sa himpapawid ng Daigdig ay itinuring na hindi ligtas. Sa parehong oras, maaari itong magamit bilang bahagi ng itaas na yugto na nagsisimulang magtrabaho sa labas ng kapaligiran. Pagkatapos magamit, ang mga naturang bloke ay dapat ipadala sa orbit ng pagtatapon.
Bumalik noong mga ikaanimnapung taon, lumitaw ang ideya ng paglikha ng isang planta ng kuryente batay sa isang nuclear reactor. Ang pinainit na likidong nagtatrabaho ay maaaring ipakain sa isang turbina na konektado sa isang generator. Ang nasabing mga halaman ng kuryente ay interesado para sa karagdagang pag-unlad ng mga astronautika, dahil ginawang posible upang matanggal ang mga mayroon nang mga problema at paghihigpit sa larangan ng pagbuo ng kuryente para sa mga kagamitan sa onboard.
Noong ikawalumpu't taon, ang ideya ng isang planta ng kuryente ay umabot sa yugto ng disenyo. Ang isang proyekto ng naturang produkto batay sa makina ng RD0410 ay ginagawa. Ang isa sa mga pang-eksperimentong reaktor na IR-100 / IRGIT ay kasangkot sa mga eksperimento sa paksang ito, kung saan ibinigay ang pagpapatakbo ng isang 200 kW generator.
Bagong kapaligiran
Ang pangunahing teoretikal at praktikal na gawain sa paksa ng Soviet NRE na may isang solid-phase core ay nakumpleto ng kalagitnaan ng ikawalumpu't taon. Maaaring simulan ng industriya ang pagbuo ng isang booster block o iba pang teknolohiyang rocket at space para sa umiiral na engine na RD0410. Gayunpaman, ang mga nasabing akda ay hindi kailanman nasimulan nang tama, at hindi nagtagal ay naging imposible ang kanilang pagsisimula.
Sa oras na ito, ang industriya ng kalawakan ay walang sapat na mapagkukunan para sa napapanahong pagpapatupad ng lahat ng mga plano at ideya. Bilang karagdagan, nagsimula na ang kilalang Perestroika, na nagtapos sa dami ng mga panukala at kaunlaran. Ang reputasyon ng teknolohiyang nukleyar ay malubhang naapektuhan ng aksidente sa Chernobyl. Sa wakas, may mga problemang pampulitika sa panahong iyon. Noong 1988, tumigil ang lahat ng gawain sa YARD 11B91 / RD0410.
Ayon sa iba't ibang mga mapagkukunan, hindi bababa sa simula ng 2000s, ang ilang mga bagay ng Baikal complex ay nanatili pa rin sa lugar ng pagsubok ng Semipalatinsk. Bukod dito, sa isa sa tinaguriang. ang pang-eksperimentong reaktor ay matatagpuan pa rin sa lugar ng trabaho. Nagawa ng KBKhA na gumawa ng isang ganap na engine na RD0410, na angkop para sa pag-install sa isang susunod na yugto sa hinaharap. Gayunpaman, ang pamamaraan para sa paggamit nito ay nanatili sa mga plano.
Pagkatapos ng RD0410
Ang mga pagpapaunlad sa paksa ng mga nukleyar na rocket engine ay nakakita ng aplikasyon sa isang bagong proyekto. Noong 1992, ang bilang ng mga negosyong Ruso ay magkasamang nakabuo ng isang dalawang-mode na makina na may solid-phase core at isang gumaganang likido sa anyo ng hydrogen. Sa rocket engine mode, ang naturang produkto ay dapat na bumuo ng isang thrust na 70 kN na may isang tukoy na salpok na 920 s, at ang mode ng kuryente ay nagbibigay ng 25 kW ng elektrisidad na kuryente. Ang nasabing isang NRE ay iminungkahi para magamit sa mga proyekto sa ibang lugar na spacecraft.
Sa kasamaang palad, sa oras na iyon ang sitwasyon ay hindi kaaya-aya sa paglikha ng bago at matapang na teknolohiyang rocket at space, at samakatuwid ang pangalawang bersyon ng nukleyar na rocket engine ay nanatili sa papel. Sa pagkakaalam, ang mga domestic enterprise ay nagpapakita pa rin ng isang tiyak na interes sa paksa ng NRE, ngunit ang pagpapatupad ng naturang mga proyekto ay tila hindi posible o madaling gamitin. Gayunpaman, dapat pansinin na sa loob ng balangkas ng mga nakaraang proyekto, ang mga siyentipiko at inhinyero ng Soviet at Russia ay nakalikom ng isang makabuluhang impormasyon at nakakuha ng mahalagang karanasan. Nangangahulugan ito na kapag lumitaw ang isang pangangailangan at may kaukulang order na nagmumula sa ating bansa, ang isang bagong NRE ay maaaring malikha na katulad ng isang nasubok na sa nakaraan.
