ถึงดาวอังคารที่ Reactor: Explosive Force

รูปแบบการออกแบบของ NRE พร้อมกับเครื่องปฏิกรณ์ IRGIT

ภาพตัดของชุดประกอบเชื้อเพลิงแท่งบิด

ลูกคนแรกของยุคของดาวเคราะห์นิวเคลียร์ ในช่วงปลายทศวรรษ 1950 ทั้งสหรัฐอเมริกาและสหภาพโซเวียตเริ่มพัฒนาเครื่องยนต์จรวดนิวเคลียร์ซึ่งคาดว่าจะเกิดขึ้นในอนาคตอันใกล้เนื่องจากมันถูกเขียนขึ้นในบทความหนึ่งของอเมริกา“ เพื่อเปิดทางเดียวที่เป็นไปได้สำหรับเที่ยวบินอวกาศในระบบสุริยะในปัจจุบัน " KIWI-A พัฒนาขึ้นที่ Los Alamos ในปี 1958 เป็นเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ทดลองเครื่องแรกของสหรัฐอเมริกาสำหรับเครื่องยนต์พลังงานนิวเคลียร์

และนี่ไม่ได้เป็นเพียงเครื่องปฏิกรณ์อีกต่อไป แต่เป็นเครื่องยนต์นิวเคลียร์แรกของรัสเซีย RD-0410 ซึ่งเป็นส่วนของขีปนาวุธที่พัฒนาโดยสำนักวิศวกรรมเคมี Voronezh และส่วนเครื่องปฏิกรณ์โดยสถาบันฟิสิกส์และพลังงาน (Obninsk) และสถาบันพลังงานปรมาณู Kurchatov

รูปแบบของเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูนิวเคลียร์โพรงก๊าซ: 1. ตัวสะท้อนแสง - ตัวตรวจจับ, 2. โซนของสารเคมีที่เคลื่อนที่ได้, 3. โซนของการไหลของสารทำงาน, 4. การสูญเสียวัสดุฟิสไซล์, 5. การจัดหาสารทำงาน

โครงการ NRE พร้อมการ จำกัด การใช้เชื้อเพลิงนิวเคลียร์แบบแรงเหวี่ยง รูปแบบแปลกใหม่ดังกล่าวช่วยให้คุณบรรลุประสิทธิภาพสูงสุด ตัวอย่างเช่นเครื่องปฏิกรณ์ที่มีฟลูอิไดซ์เบดของน้ำมัน (ด้านบน) มีการคำนวณแรงกระตุ้นเฉพาะมากกว่า 1, 000 วิและอุณหภูมิของการทำงานที่ 3, 500 องศาและในเครื่องปฏิกรณ์แบบแก๊สเฟส (ซ้าย) ยูเรเนียมพลาสม่าจะให้ความร้อน

เราอยู่ที่จุดศูนย์ถ่วงกัน หนังสือยอดนิยมเกี่ยวกับทฤษฏีสัมพัทธภาพทั่วไปมักจะอธิบายถึงพื้นที่เป็นแผ่นฟิล์มยางบางยืดออกไปเล็กน้อย ดาวหรือดาวเคราะห์จะแสดงโดยลูกบอลที่วางอยู่บนหนังเรื่องนี้และโค้งงออย่างแรง การโก่งตัวดังกล่าวเรียกว่า "แรงโน้มถ่วงได้ดี" แม้ว่ามันจะดูเหมือนกรวย

เราสูญเสียพวกเขา

บ่อน้ำของเราลึกมาก สิ่งนี้มีความจำเป็นเพื่อให้ชีวิตมีอยู่บนโลก: มิฉะนั้นโลกของเราจะสูญเสียออกซิเจนที่เราหายใจและเร็วกว่า - น้ำซึ่งทุกชีวิตมากกว่าครึ่ง ท้ายที่สุดความเร็วของโมเลกุลอากาศจะถูกกระจายตามกฎของ Maxwell ซึ่งหมายความว่ามีผู้ที่มีความเร็วสี่, หกหรือสิบเท่าสูงกว่าค่าเฉลี่ย นี่เป็นเพียงตัวเลขของพวกเขาที่ตกลงมาอย่างรวดเร็วด้วยการเพิ่มความเร็ว แต่ยังมีโมเลกุลจำนวนมากที่มีความเร็วเร็วกว่าค่าเฉลี่ยถึงสี่เท่าดังนั้นไฮโดรเจนและฮีเลียมในชั้นบรรยากาศของโลกจะไม่ถูกเก็บไว้ แต่บินไปสู่อวกาศระหว่างดาวเคราะห์ - เหมือนดาวเทียมประดิษฐ์ขนาดเล็ก เนื่องจากน้ำหนักโมเลกุลที่มีขนาดเล็กลงความเร็วของโมเลกุลที่อุณหภูมิเท่ากันและไฮโดรเจนและฮีเลียมจะมีโมเลกุลที่เบาที่สุด มวลของโมเลกุลไฮโดรเจนของสองอะตอมคือ 2 AU และของฮีเลียมเดี่ยวเป็น 4 AU

ใครได้ประโยชน์จากสิ่งนี้?

แต่เมื่อโมเลกุลเดียวกันลอยออกมาจากหัวฉีดของเครื่องยนต์จรวดความเร็วเฉลี่ยของพวกมันจะเข้าสู่สูตรแรงขับ และสามารถเพิ่มได้โดยการเพิ่มอุณหภูมิในห้องเผาไหม้เท่านั้น สามารถลดน้ำหนักโมเลกุลได้โดยเลือกองค์ประกอบของเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์จรวด แต่ตัวเลือกที่นี่มีขนาดเล็กมาก เชื้อเพลิงที่ดีที่สุดที่เรามีคือไฮโดรเจนและตัวออกซิไดซ์ที่ดีที่สุดคือฟลูออรีนและออกซิเจน ผลของปฏิกิริยาจะเกิดในกรดไฮโดรฟลูออริกทั้ง HF หรือน้ำธรรมดา H2O มวลโมเลกุลของน้ำคือ 18 และกรดไฮโดรฟลูออริกคือ 19 นี่คือมวลโมเลกุลไฮโดรเจนเก้าเท่าซึ่งหมายความว่าที่อุณหภูมิเดียวกันความเร็วจะลดลงสามเท่า - ในสูตรพลังงานความเร็วจะถูกจำไว้ mv2 / 2? ดังนั้นที่อุณหภูมิความร้อนเดียวกันเพื่อสร้างร่างน้ำเดียวกันมันเป็นสิ่งจำเป็นโดยมวลมากกว่าไฮโดรเจนสามเท่า

ดังนั้นจึงเป็นประโยชน์ในการปั๊มไฮโดรเจนเข้าไปในห้อง LRE เพื่อไม่ให้เผาไหม้ทั้งหมดและส่วนที่เหลือผสมกับไอน้ำและลดน้ำหนักโมเลกุลเฉลี่ยของไอเสียในขณะที่อุณหภูมิลดลง แต่ความเร็วที่เหมาะสมคือสูงขึ้นหนึ่งเท่าครึ่ง เครื่องยนต์จรวดออกซิเจนไฮโดรเจนทั้งหมดทำงานอะไรแบบนี้ พวกมันมีประสิทธิภาพมากที่สุดในบรรดาเครื่องยนต์จรวดเคมี แต่ประสิทธิภาพของพวกเขานั้นไม่เพียงพอสำหรับจรวดที่อยู่บนเวทีเดียว

เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพมากขึ้นคุณต้องมีไอเสียจากไฮโดรเจนบริสุทธิ์ แต่จะให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่เหมาะสมได้อย่างไร ในช่วงปลายทศวรรษ 1950 และต้นทศวรรษ 1960 คำตอบของคำถามนี้ดูเหมือนจะชัดเจน - แน่นอนว่าพลังงานนิวเคลียร์! นั่นคือจำเป็นต้องสร้างเครื่องยนต์จรวดนิวเคลียร์ จากการคำนวณมันกลับกลายเป็นว่าประหยัดเป็นสองเท่าของออกซิเจนไฮโดรเจนที่ดีที่สุด! เครื่องมือดังกล่าวสามารถหลุดออกจากโลกและเข้าสู่วงโคจรได้โดยไม่ต้องทำตามขั้นตอนที่ใช้ไป

นักบินอวกาศนิวเคลียร์

การแข่งขันระหว่างสหภาพโซเวียตและสหรัฐอเมริการวมถึงในอวกาศนั้นเต็มไปด้วยความผันผวนในเวลานั้นวิศวกรและนักวิทยาศาสตร์เข้าสู่การแข่งขันเพื่อสร้างเครื่องยนต์นิวเคลียร์กองทัพก็ให้การสนับสนุนโครงการของเครื่องยนต์จรวดนิวเคลียร์ในตอนแรก ในตอนแรกงานดูเหมือนง่ายมาก - คุณเพียงแค่ต้องสร้างเครื่องปฏิกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อระบายความร้อนด้วยไฮโดรเจนไม่ใช่น้ำติดหัวฉีดเข้ากับมันและ - ไปข้างหน้าสู่ดาวอังคาร! ชาวอเมริกันกำลังจะไปดาวอังคารสิบปีหลังจากดวงจันทร์และไม่สามารถจินตนาการได้ว่านักบินอวกาศจะไปถึงที่นั่นได้โดยไม่มีเครื่องยนต์นิวเคลียร์

ชาวอเมริกันได้สร้างเครื่องปฏิกรณ์ต้นแบบเครื่องแรกขึ้นอย่างรวดเร็วและในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2502 ได้ทำการทดสอบ (เรียกว่า KIWI-A) การทดสอบเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าเครื่องปฏิกรณ์สามารถใช้ให้ความร้อนไฮโดรเจน การออกแบบเครื่องปฏิกรณ์ - ด้วยเชื้อเพลิงยูเรเนียมออกไซด์ที่ไม่มีการป้องกัน - ไม่เหมาะสำหรับอุณหภูมิสูงและไฮโดรเจนถูกทำให้ร้อนเพียงหนึ่งและครึ่งพันองศา

เมื่อได้รับประสบการณ์การออกแบบเครื่องปฏิกรณ์สำหรับเครื่องยนต์จรวดนิวเคลียร์ - NRE นั้นซับซ้อนมากขึ้น ยูเรเนียมออกไซด์ถูกแทนที่ด้วยคาร์ไบด์ที่ทนความร้อนได้มากกว่านี้นอกจากนี้มันเริ่มเคลือบด้วยไนโอเบียมคาร์ไบด์ แต่เมื่อพยายามที่จะถึงอุณหภูมิการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์ก็เริ่มยุบตัว ยิ่งไปกว่านั้นแม้ในกรณีที่ไม่มีการทำลายล้างด้วย macroscopic เชื้อเพลิงยูเรเนียมจะกระจายไปสู่ไฮโดรเจนที่ทำให้เย็นลงและการสูญเสียมวลถึง 20% ในการใช้งานเครื่องปฏิกรณ์ห้าชั่วโมง ไม่พบวัสดุที่สามารถทำงานได้ที่ 2, 700-300, 000 บาทและต่อต้านการถูกทำลายโดยไฮโดรเจนร้อน

ดังนั้นชาวอเมริกันตัดสินใจที่จะเสียสละประสิทธิภาพและวางแรงกระตุ้นที่เฉพาะเจาะจงในการออกแบบของเครื่องยนต์การบิน (แรงผลักในกิโลกรัมของแรงที่ทำได้โดยการปล่อยทุกวินาทีของมวลของเหลวทำงานหนึ่งกิโลกรัมหน่วยการวัดเป็นวินาที) 860 วินาที นี่เป็นตัวเลขสองเท่าของเครื่องยนต์ออกซิเจนไฮโดรเจนในเวลานั้น แต่เมื่อชาวอเมริกันเริ่มทำบางสิ่งบางอย่างความสนใจในเที่ยวบินบรรจุคนได้ลดลงไปแล้วโครงการอะพอลโลก็ถูกลดทอนลงและในปี 1973 โครงการ NERVA ก็ถูกปิดลงในที่สุด (นั่นคือชื่อของเครื่องยนต์สำหรับการเดินทางไปยังดาวอังคาร) หลังจากชนะการแข่งขันทางจันทรคติชาวอเมริกันไม่ต้องการจัดอังคาร

แต่บทเรียนที่เรียนรู้จากการสร้างเครื่องปฏิกรณ์โหลและการทดสอบหลายสิบครั้งพบว่าวิศวกรชาวอเมริกันมีความกระตือรือร้นในการทดสอบนิวเคลียร์แบบเต็มรูปแบบแทนที่จะทำงานในส่วนสำคัญโดยไม่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีนิวเคลียร์ซึ่งสามารถหลีกเลี่ยงได้ และที่คุณไม่สามารถใช้แท่นวางขนาดเล็กกว่าได้ เครื่องปฏิกรณ์เกือบทั้งหมดถูกขับเคลื่อนโดยชาวอเมริกันอย่างเต็มประสิทธิภาพ แต่ไม่สามารถไปถึงอุณหภูมิการออกแบบของไฮโดรเจน - เครื่องปฏิกรณ์เริ่มสลายตัวก่อนหน้านี้ มีการใช้เงินทั้งสิ้น 1.4 พันล้านเหรียญสหรัฐจากปี 1955 ถึง 1972 ในโครงการเครื่องยนต์ขีปนาวุธนิวเคลียร์ - ประมาณ 5% ของราคาโครงการดวงจันทร์

เราจะไปทางอื่น

สำหรับสหภาพโซเวียตในปีที่ผ่านมามันเป็นจำนวนที่มากเกินไป แน่นอนว่าในขณะที่กองทัพสนับสนุนโครงการขีปนาวุธนิวเคลียร์การระดมทุนก็มีปริมาณเพียงพอ แต่ในปีพ. ศ. 2504 เห็นได้ชัดว่างานส่งมอบหัวรบนิวเคลียร์ทุกแห่งถูกแก้ไขด้วยเครื่องยนต์เคมีแบบดั้งเดิมและการเดินทางระหว่างดาวเคราะห์ก็เป็นที่สนใจของผู้นำระดับสูงของประเทศเพียงตราบเท่าที่พวกเขานำเงินปันผลทางการเมือง ดังนั้นโครงการสร้างอาวุธนิวเคลียร์ของโซเวียตจึงค่อนข้างเจียมเนื้อเจียมตัวมากขึ้นเรื่อย ๆ - หากชาวอเมริกันเริ่มต้นด้วยเครื่องยนต์ที่มีแรงขับ 70 ตันจากนั้นเราตัดสินใจที่จะมุ่งเน้นเพียง 14 ตัน NRE ขนาดเล็กเช่นนี้เหมาะสมกับขั้นตอนที่สี่ของขีปนาวุธโปรตอน

แน่นอนพวกเขามีความกระตือรือร้นและพวกเขาต้องการสร้างอย่างน้อยนิด แต่ NRE“ ของจริง” และพวกเขาก็คิดว่ามันไม่ใช่เรื่องยาก แต่เพื่อเครดิตของนักวิทยาศาสตร์ของเราพวกเขาเข้าใจอย่างรวดเร็วถึงปัญหาที่พวกเขาเผชิญอยู่ และ "การจู่โจม" ก็ถูกแทนที่ด้วยวิธีการที่เป็นระบบ ขาตั้งแรกซึ่งเรียกว่า "แอนะล็อกทางกายภาพ" ของเครื่องปฏิกรณ์แห่งอนาคต NRE นั้นถูกเรียกว่า Strela

ต่างกัน

ความแตกต่างที่แรกและที่สำคัญระหว่าง NREs ของเรากับอเมริกันคือมันได้ตัดสินใจที่จะทำให้พวกมันแตกต่างกัน ในเครื่องปฏิกรณ์ที่เป็นเนื้อเดียวกัน (homogeneous) เชื้อเพลิงนิวเคลียร์และโมเดอเรเตอร์นั้นมีการกระจายอย่างเท่าเทียมกันในเครื่องปฏิกรณ์ ใน NRE ในประเทศ TVELs (องค์ประกอบเชื้อเพลิงเชื้อเพลิงนิวเคลียร์) ถูกคั่นด้วยฉนวนกันความร้อนจากผู้ดำเนินรายการเพื่อให้ผู้ดำเนินรายการทำงานที่อุณหภูมิต่ำกว่าในเครื่องปฏิกรณ์อเมริกัน ผลที่ตามมาคือการปฏิเสธของกราไฟท์และทางเลือกของเซอร์โคเนียมไฮไดรด์เป็นวัสดุยับยั้งหลัก จากคุณสมบัติทางกายภาพของนิวตรอนพบว่าเซอร์โคเนียมไฮไดรด์อยู่ใกล้กับน้ำดังนั้นประการแรกเครื่องปฏิกรณ์จะมีขนาดกะทัดรัดกว่ากราไฟต์ถึงสามเท่า (และง่ายกว่ามาก) และประการที่สองแบบจำลองทางกายภาพของเครื่องปฏิกรณ์มอเตอร์

อย่างที่สองบางทีอาจจะแตกต่างจากเดิมอย่างสิ้นเชิงยิ่งกว่านั้นคือในอุทกพลศาสตร์ เนื่องจากเป็นไปไม่ได้ที่จะบรรลุว่าเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ไม่ได้แตกในเครื่องปฏิกรณ์จึงมีความจำเป็นที่จะต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าการแตกร้าวไม่ได้นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของเครื่องปฏิกรณ์ - ไม่ใช่นิวเคลียร์หรือไฮดรอลิก งานนี้ยอดเยี่ยมมากในแง่ของปริมาณเนื่องจากรูปทรงที่ดีที่สุดของแท่งเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ได้รับการคัดเลือก - แท่งบิดที่มีหน้าตัดเป็นรูปดอกไม้สี่กลีบขนาดของกลีบเป็นเพียงสองมิลลิเมตรที่มีความยาวก้านประมาณหนึ่งเมตร! แท่งดังกล่าวบรรจุในกลุ่มที่หนาแน่นสร้างระบบของช่องที่คุณสมบัติไม่เปลี่ยนแปลงแม้ว่าแท่งจะร้าวระหว่างการทำงาน ยิ่งกว่านั้นชิ้นส่วนขนาดแม้แต่เศษเสี้ยวของมิลลิเมตรก็ติดขัดโดยชิ้นส่วนของแท่งที่อยู่ติดกันและยังคงอยู่ในสถานที่! มีเพียงอนุภาคขนาดเล็กที่สมบูรณ์ซึ่งมีขนาดสูงสุดสิบไมครอนเท่านั้นที่ถูกนำเข้าไปในหัวฉีด

เพื่อให้ได้อุณหภูมิไฮโดรเจนสูงสุดที่ทางออกแท่งเหล่านี้มียูเรเนียมจำนวนมากที่มีความยาวต่างกัน - ใกล้กับปลาย "ร้อน" นั่นคือไปยังหัวฉีดซึ่งเป็นวัสดุฟิสไซล์ที่น้อยกว่า พวกเขาเรียกมันว่า "การทำโปรไฟล์ทางกายภาพ" นักออกแบบเสียสละความกะทัดรัดของเครื่องปฏิกรณ์เพื่อการประหยัดไฮโดรเจน - ฟลักซ์ความร้อนของขนาดดังกล่าวที่ปลาย "เย็น" ของแท่งซึ่งความแตกต่างของอุณหภูมิถึง25000Сเป็นไปไม่ได้ที่อุณหภูมิร้อนความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างเชื้อเพลิงนิวเคลียร์และไฮโดรเจนลดลง 10 เท่า - การไหลของความร้อน สิ่งนี้สามารถเอาชนะอุณหภูมิขาออกอีก 3500C

บนกลอง

ด้วยการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์นี้จึงต้องนำอวัยวะควบคุมการไหลของนิวตรอนออกมา ในเครื่องปฏิกรณ์แบบดั้งเดิมแท่งเหล่านี้มีปริมาตรที่สม่ำเสมอหรือมากกว่า ใน NRE เครื่องปฏิกรณ์ถูกล้อมรอบด้วยตัวสะท้อนนิวตรอนเบริลเลียมซึ่งเป็นกลองที่ถูกฝังอยู่เคลือบด้านหนึ่งด้วยตัวดูดซับนิวตรอน พวกเขาดูดซับนิวตรอนได้มากหรือน้อยขึ้นอยู่กับด้านใดที่กลองหันไปทางแกนกลางซึ่งถูกใช้เพื่อควบคุมเครื่องปฏิกรณ์ ในท้ายที่สุดชาวอเมริกันมาถึงโครงการนี้

เชื้อเพลิงนิวเคลียร์สำหรับเครื่องปฏิกรณ์ NRE นั้นเป็นงานที่แยกออกมาและมีขนาดใหญ่มาก เพื่อศึกษาคุณสมบัติของวัสดุภายใต้เงื่อนไขดังกล่าวจำเป็นต้องสร้างเครื่องปฏิกรณ์แบบทดลองพิเศษ IGR ซึ่งองค์ประกอบเชื้อเพลิงภายใต้การศึกษาอาจมีอุณหภูมิ 10, 000 ° C มากกว่าปริมาตรหลักของแกน สองเท่าครึ่งมีการไหลของนิวตรอนในสถานที่นี้ นี่เป็นเพียงการทดสอบเหล่านี้อายุสั้น - แต่เพิ่มเติมในภายหลัง

เชื้อเพลิงคอมโพสิต

เป็นผลให้เชื้อเพลิงกลายเป็นคอมโพสิตเช่นไฟเบอร์กลาสที่ทำจากคาร์ไบด์ของยูเรเนียมและทังสเตนหรือเซอร์โคเนียมและที่อุณหภูมิสูงผลึกทังสเตนคาร์ไบด์ให้ความแข็งแรงและยูเรเนียมคาร์ไบด์เติมเต็มช่องว่างระหว่างพวกมัน นักวิทยาศาสตร์นิวเคลียร์ในต่างประเทศได้เรียนรู้การใช้ยูเรเนียมคาร์ไบด์แทนที่จะเป็นออกไซด์ตามปกติสำหรับพลังงานนิวเคลียร์และรวมเข้ากับคาร์ไบด์ของโลหะอื่น ๆ แต่พวกเขาไม่ถึงโครงสร้างคอมโพสิตในการศึกษาของพวกเขา การเปิดตัวของวัสดุนิวเคลียร์ที่ซับซ้อนดังกล่าวดำเนินการโดย Podolsk NPO Luch

ที่ไซต์ทดสอบ Semipalatinsk 50 กิโลเมตรจากสถานที่ทดสอบของระเบิดนิวเคลียร์ครั้งแรกที่ซับซ้อนบัลลังก์พิเศษ“ ไบคาล” ถูกสร้างขึ้นสำหรับเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ “ แผนมโหฬาร” จินตนาการถึงสองขั้นตอนในนั้น แต่มีเพียงการดำเนินการขั้นแรกเท่านั้น ด้วยเหตุนี้จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะทดสอบเครื่องปฏิกรณ์ที่มีไฮโดรเจนเหลวและแม้แต่การทดสอบด้วยก๊าซอัดก็ไม่ได้ดำเนินการอย่างเต็มรูปแบบ อย่างไรก็ตามมีการสร้างที่ทำงานสองแห่งแห่งหนึ่งสำหรับเครื่องปฏิกรณ์ IVG-1 และอีกแห่งสำหรับเครื่องปฏิกรณ์ IRGIT เครื่องปฏิกรณ์ IVG-1 เป็นเครื่องเอนกประสงค์สามารถใช้เป็นทั้งเครื่องต้นแบบสำหรับอนาคตของ NRE ด้วยแรงขับ 20-40 ตันและเป็นเครื่องทดสอบเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ชนิดใหม่ IGR เก่าวางลงในช่วงชีวิตของ Kurchatov (Igor Vasilyevich ติดตลกว่าเรียกว่า DOWD-3) สามารถทำงานได้ในโหมด pulsed เท่านั้นเนื่องจากมันไม่มีความเย็นเลยและความร้อนที่เกิดจากแกนกลางถึง 30000C ในเวลาไม่กี่วินาทีหลังจากนั้น . IHG สามารถทำงานได้ถึงสองชั่วโมงติดต่อกันซึ่งทำให้สามารถศึกษาผลกระทบระยะยาวของสภาพการทำงานกับเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ มันเป็นกับเขาที่ทำงานในไบคาลเริ่มในปี 1972 แม้ไฮโดรเจนจะเป็นตัวหน่วงน้ำ แต่ไฮโดรเจนจะทำให้ความร้อนของเชื้อเพลิงนิวเคลียร์สูงถึง 25000C และในช่องทางกลางพิเศษสามารถรับได้ทั้งหมด 30000C!

มอสโกฝังกลบ

ในเวลาเดียวกันการชุมนุม turbopump หน่วยอัตโนมัติและหน่วยควบคุมและกลไกอื่น ๆ ที่ทำให้เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์จากเครื่องปฏิกรณ์ได้รับการพัฒนาใน Khimki ใกล้กรุงมอสโก แต่เครื่องปฏิกรณ์เองนั้นเป็นส่วนหนึ่งของเครื่องยนต์“ เย็น” นี้ไม่ได้อยู่ที่นั่น - ไฮโดรเจนถูกทำให้ร้อนในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบพิเศษจากหัวเผาออกซิเจนไฮโดรเจน หน่วยที่เหลือมีความสอดคล้องอย่างสมบูรณ์กับเครื่องยนต์นี้ ตัวอย่างเช่นในการลดการกำจัดคาร์บอนออกจากองค์ประกอบเชื้อเพลิงโดยไฮโดรเจนร้อนจะต้องเพิ่ม heptane ในแกนกลาง ไฮโดรคาร์บอนตัวนี้จริง ๆ แล้วเป็นน้ำมันเบนซินสำหรับไฟแช็คมีการกลั่นอย่างระมัดระวังเพียงเล็กน้อยในปริมาณเล็กน้อย 1-1.5% โดยน้ำหนักของไฮโดรเจน สารเติมแต่งขนาดเล็กดังกล่าวไม่ได้ส่งผลกระทบต่อแรงกระตุ้นเฉพาะของเครื่องยนต์ แต่เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพปั๊มที่ต้องการมันต้องหมุนด้วยความเร็วเกือบ 170, 000 รอบต่อนาทีนั่นคือเร็วกว่า gyroscopes ในระบบควบคุมจรวดเกือบสามเท่าในเวลานั้น! อย่างไรก็ตามในปี 1977 ปัญหาทั้งหมดได้รับการแก้ไขและหน่วยงานสามารถทำงานได้หลายชั่วโมง

เที่ยวบินภาคพื้นดิน

และในที่สุดเมื่อวันที่ 27 มีนาคม 1978 การทดสอบ "ร้อน" ครั้งแรกของเครื่องปฏิกรณ์ 11B91-IR-100 (IRGIT) เกิดขึ้น - นี่คือชื่อที่ได้รับจาก NRE ในอนาคต มันเป็นการเปิดตัวพลังงานที่เรียกว่า พารามิเตอร์ของมันคือเจียมเนื้อเจียมตัวมากพลังงาน 25 MW (ประมาณ 1/7 ของการออกแบบ) อุณหภูมิของไฮโดรเจน - 15000Сเวลาปฏิบัติการในโหมดนี้ - 70 วินาที แต่อย่าคิดว่าวิศวกรของเราอายุ 19 ปีอยู่เบื้องหลังชาวอเมริกัน! เร็ว ๆ นี้ในเดือนกรกฎาคมและสิงหาคม 2521 เครื่องปฏิกรณ์ทดสอบไฟแบบเดียวกันแสดงผลลัพธ์ที่ดีกว่ามาก! กำลังไฟสำเร็จครั้งแรกที่ 33 เมกะวัตต์จากนั้น 42 เมกะวัตต์และอุณหภูมิไฮโดรเจน 23600C เครื่องปฏิกรณ์สามารถทำงานต่อไปได้ แต่มีการตัดสินใจที่จะดำเนินการส่วนที่เหลือด้วยสำเนาเครื่องมือที่สองและนำสิ่งนี้ออกจากขาตั้งและถอดประกอบเพื่อตรวจสอบว่าการทดสอบส่งผลกระทบต่อเครื่องปฏิกรณ์และเชื้อเพลิงภายในหรือไม่

จนกระทั่งกลางทศวรรษ 1980 การทดสอบยังคงดำเนินต่อไปกำลังเพิ่มขึ้นและในระหว่างการทดสอบแต่ละครั้งความร้อนของไฮโดรเจนใกล้เคียงกับขีด จำกัด ซึ่งทำให้การทดสอบเหล่านี้แตกต่างจากสหรัฐฯ ในสหรัฐอเมริกามีการขับเครื่องยนต์กำลังไล่ล่า (ในหนึ่งในการทดสอบถึง 4400 เมกะวัตต์) และในสหภาพโซเวียตกำลังไล่ล่าประสิทธิภาพของเครื่องยนต์พลังงานนิวเคลียร์ซึ่งเป็นเกณฑ์ที่อุณหภูมิของของเหลวทำงาน ข้อกำหนดการออกแบบเกือบทั้งหมดได้รับการยืนยันในระหว่างการทดสอบ

ประมาณปี 1985 RD-0410 (ภายใต้สัญลักษณ์อื่น 11B91) สามารถทำการบินอวกาศเป็นครั้งแรก แต่สำหรับสิ่งนี้มันจำเป็นที่จะต้องพัฒนาตัวเร่งความเร็วขึ้นอยู่กับมัน น่าเสียดายที่งานนี้ไม่ได้ถูกสั่งไปยังพื้นที่ KB และมีเหตุผลหลายประการสำหรับเรื่องนี้ ตัวหลักคือ Perestroika ขั้นตอนที่ไม่มีเหตุผลนำไปสู่ความจริงที่ว่าอุตสาหกรรมอวกาศทั้งหมดกลายเป็น "อับอาย" ทันทีและในปี 1988 งานอาวุธนิวเคลียร์ในสหภาพโซเวียต (จากนั้นสหภาพโซเวียตก็ยังคงอยู่) ก็หยุดลง สิ่งนี้ไม่ได้เกิดขึ้นเนื่องจากปัญหาทางเทคนิค แต่ด้วยเหตุผลอุดมการณ์ชั่วขณะ และในปี 1990 ผู้บงการที่เป็นอุดมการณ์ของโปรแกรม NRE ในสหภาพโซเวียต Vitaly Mikhailovich Ievlev เสียชีวิต ...

หลาของเราอยู่บนราง

พลาดโอกาส ส่วนหนึ่งเกิดจากความผิดพลาดของนักวิทยาศาสตร์และนักออกแบบ พวกเขาไล่ล่า "นกกระเรียนในท้องฟ้า" - มีอยู่สองตัว ที่แรกก็คือก๊าซ - เฟส NRE Совершенно фантастический на первый взгляд реактор, в котором ядерное топливо находилось бы в парообразном виде. Он позволял поднять температуру водорода еще раз в пять-шесть, по крайней мере в теории, и достичь удельного импульса в 2000 секунд, как у нынешних электрореактивных двигателей на ксеноне, но при в тысячи раз большей тяге. Другой — это двухрежимная установка, способная при отлете от Земли работать в режиме ЯРД с нагревом водорода, а дальше — в электрогенерирующем режиме, снабжая энергией связку ЭРД, которые давали бы удельный импульс, недоступный и газофазному ЯРД, а малая величина тяги компенсировалась бы большим временем работы. Эта установка получила индекс 11Б97 и дошла до стадии проработки отдельных узлов. Однако из-за распада СССР оба «журавля» остались без финансирования.

Возобновление работ по ЯРД вполне возможно сейчас, тем более что практически все предприятия, которые были тогда вовлечены в программу, находятся на территории РФ (за исключением Семипалатинского полигона). Но тогдашний стенд все равно не удовлетворяет нынешним требованиям радиационной безопасности, так что все равно нужно строить новый. Рано или поздно это придется сделать, ведь химические ракеты давно достигли своего предела.

อ่านเกี่ยวกับการส่งภารกิจบรรจุคนสู่ดาวอังคารบนเว็บไซต์ของโครงการพิเศษของนิตยสาร: Our Mars

บทความนี้ตีพิมพ์ในวารสาร Popular Mechanics (ฉบับที่ 1, มกราคม 2007)

แนะนำ

TV Clockwork: DIY
2019
สัตว์เลี้ยง 15 ชนิด - จากผู้ที่รักมากที่สุดถึงคนที่ไม่ใส่ใจคุณ
2019
10 ข้อเท็จจริงที่ไม่คาดคิดเกี่ยวกับภาพหลอน
2019