Цөмийн хөдөлгүүртэй далавчит пуужин. Үйл ажиллагааны зарчим, гэрэл зураг. Цөмийн пуужингийн хөдөлгүүр ба цөмийн пуужингийн цахилгаан хөдөлгүүр

Цөмийн энергийг сансарт ашиглах аюулгүй аргыг ЗХУ-д анх зохион бүтээсэн бөгөөд одоо түүн дээр суурилсан цөмийн байгууламжийг бий болгох ажил хийгдэж байна. Гүйцэтгэх захиралмуж шинжлэх ухааны төвРФ "Келдышийн нэрэмжит судалгааны төв", академич Анатолий Коротеев.

"Одоо тус хүрээлэн Роскосмос болон Росатомын аж ахуйн нэгжүүдийн томоохон хамтын ажиллагааны хүрээнд энэ чиглэлд идэвхтэй ажиллаж байна. Тэгээд цаг нь болохоор энд ирнэ гэж найдаж байна эерэг нөлөө”, - гэж А.Коротеев мягмар гарагт Бауманы нэрэмжит Москвагийн Улсын Техникийн Их Сургуульд жил бүр болдог “Хааны уншлага” дээр хэллээ.

Түүний хэлснээр Келдышийн төв нэгэн схемийг зохион бүтээжээ аюулгүй ашиглахсансарт цөмийн эрчим хүч, энэ нь утаа ялгаруулахгүйгээр хийх боломжтой бөгөөд хаалттай хэлхээнд ажилладаг бөгөөд энэ нь эвдэрч, дэлхий дээр унах үед ч суурилуулалтыг аюулгүй болгодог.

"Энэ схем нь цөмийн эрчим хүчийг ашиглах эрсдлийг эрс бууруулдаг, ялангуяа үндсэн цэгүүдийн нэг нь энэ системийг 800-1000 км-ээс дээш тойрог замд ажиллуулах явдал юм. Дараа нь бүтэлгүйтсэн тохиолдолд "гэрэлтэх" хугацаа нь эдгээр элементүүдийг удаан хугацааны дараа дэлхийд буцаж ирэхэд аюулгүй болгодог "гэж эрдэмтэн хэлэв.

А.Коротеев хэлэхдээ, ЗСБНХУ-ын үед цөмийн эрчим хүчээр ажилладаг сансрын машинууд аль хэдийн ашиглагдаж байсан боловч тэдгээр нь дэлхийд аюултай байж болзошгүй тул дараа нь тэдгээрийг орхих шаардлагатай болсон. “ЗХУ сансарт цөмийн энерги ашигласан. Сансарт цөмийн энергитэй 34 сансрын хөлөг байсны 32 нь Зөвлөлтийн, хоёр нь Америкийнх" гэж академич дурсав.

Түүний хэлснээр, ОХУ-д боловсруулж буй цөмийн байгууламжийг цөмийн реакторын хөргөлтийн шингэн нь хоолойн системгүйгээр шууд сансарт эргэлддэг хүрээгүй хөргөлтийн системийг ашиглах замаар хөнгөвчлөх болно.

Гэвч 1960-аад оны эхээр зохион бүтээгчид цөмийн пуужингийн хөдөлгүүрийг нарны аймгийн бусад гаригууд руу аялах цорын ганц боломжит хувилбар гэж үздэг байв. Энэ асуудлын түүхийг сонирхоцгооё.

Тэр үед ЗСБНХУ, АНУ-ын хооронд, тэр дундаа сансарт өрсөлдөөн өрнөж байв бүрэн савлуур, инженерүүд, эрдэмтэд цөмийн пуужингийн хөдөлгүүр бүтээх уралдаанд орж, цэргийнхэн ч цөмийн пуужингийн хөдөлгүүрийн төслийг эхэнд нь дэмжиж байсан. Эхлээд даалгавар нь маш энгийн мэт санагдсан - та зүгээр л усаар биш харин устөрөгчөөр хөргөх зориулалттай реактор хийж, түүнд цорго хавсаргаж, Ангараг руу урагшлах хэрэгтэй! Америкчууд сарнаас арван жилийн дараа Ангараг руу явах гэж байсан бөгөөд сансрын нисгэгчид цөмийн хөдөлгүүргүйгээр хэзээ ч түүнд хүрнэ гэж төсөөлж ч чадахгүй байв.

Америкчууд анхны реакторын прототипийг маш хурдан барьж, 1959 оны 7-р сард туршиж үзсэн (тэднийг KIWI-A гэж нэрлэдэг байсан). Эдгээр туршилтууд нь зөвхөн реакторыг устөрөгчийг халаахад ашиглаж болохыг харуулсан. Хамгаалалтгүй ураны ислийн түлшээр хийсэн реакторын загвар нь өндөр температурт тохиромжгүй байсан бөгөөд устөрөгчийг зөвхөн 1500 градус хүртэл халаасан байв.

Туршлага хуримтлуулахын хэрээр цөмийн пуужингийн хөдөлгүүрийн реакторуудын дизайн - NRE нь илүү төвөгтэй болсон. Ураны ислийг илүү халуунд тэсвэртэй карбидаар сольсон бөгөөд үүнээс гадна ниоби карбидаар бүрсэн боловч дизайны температурт хүрэхийг оролдох үед реактор нурж эхлэв. Түүгээр ч барахгүй макроскопийн гэмтэл байхгүй байсан ч ураны түлш хөргөх устөрөгч рүү тархаж, реакторыг таван цаг ажиллуулахад массын алдагдал 20% хүрчээ. 2700-3000 0 С-т ажиллах чадвартай, халуун устөрөгчийн нөлөөгөөр устгалд тэсвэртэй материал олдсонгүй.

Тиймээс америкчууд үр ашгийг золиослохоор шийдэж, нислэгийн хөдөлгүүрийн төсөлд тодорхой импульс оруулсан (хүчний хүч нэг килограмм ажлын биеийн жинг хоёр дахь удаагаа хаяхад хүрдэг килограммаар хүч; хэмжилтийн нэгж нь секунд). 860 секунд. Энэ нь тухайн үеийн хүчилтөрөгч-устөрөгчийн хөдөлгүүртэй харьцуулахад хоёр дахин их байв. Гэвч америкчууд амжилтанд хүрч эхлэхэд нисгэгчтэй нислэгийн сонирхол аль хэдийн буурч, Аполло хөтөлбөрийг хязгаарлаж, 1973 онд NERVA төсөл эцэст нь хаагдсан (Ангараг гараг руу нисдэг экспедицийн хөдөлгүүр гэж нэрлэгддэг байсан). Сарны уралдаанд түрүүлсэн Америкчууд Ангарагийн уралдаан зохион байгуулахыг хүсээгүй.

Гэвч хэдэн арван реактор барьж, олон арван туршилт хийснээс сургамж авсан нь Америкийн инженерүүд цөмийн технологи ашиглахгүйгээр гол элементүүдийг боловсруулахын оронд бүрэн хэмжээний цөмийн туршилтанд хэт автсан явдал байв. Боломжгүй тохиолдолд жижиг хэмжээтэй лангуу ашиглах. Америкчууд бараг бүх реакторыг бүрэн хүчин чадлаараа "хөдөлгөөн" хийсэн боловч устөрөгчийн температурт хүрч чадаагүй - реактор эрт сүйрч эхлэв. Нийтдээ 1955-1972 онд цөмийн пуужин хөдөлгөх хөтөлбөрт 1.4 тэрбум доллар зарцуулсан нь сарны хөтөлбөрийн зардлын 5 орчим хувийг эзэлдэг.

Мөн АНУ-д NRE (реактив ба импульс) хоёр хувилбарыг хослуулсан Orion төслийг зохион бүтээжээ. Үүнийг дараах байдлаар хийсэн: 100 орчим тонн TNT багтаамжтай жижиг цөмийн цэнэгийг хөлөг онгоцны сүүлнээс шидсэн. Тэдний ард буудсан металл диск. Усан онгоцноос хол зайд цэнэг нь дэлбэрч, диск нь ууршиж, бодис янз бүрийн чиглэлд тархсан. Үүний нэг хэсэг нь хөлөг онгоцны бэхэлсэн сүүл хэсэгт мөргөж, урагш хөдөлсөн. Цохилтыг авдаг хавтангийн ууршилтаар түлхэлтийн бага зэрэг нэмэгдэх ёстой. Ийм нислэгийн нэгжийн үнэ тэр үед ердөө 150 байх ёстой байсан долларачааны килограмм тутамд.

Тэр ч байтугай туршилтын цэг хүртэл болсон: туршлагаас харахад дараалсан импульсийн тусламжтайгаар хөдөлгөөн хийх боломжтой, мөн хатуу хавтанг бий болгох боломжтой. хангалттай хүч чадал. Гэвч Орион төслийг 1965 онд ирээдүйгүй гэж хаасан. Гэсэн хэдий ч энэ нь одоог хүртэл хамгийн багадаа нарны аймаг руу экспедиц хийх боломжийг олгодог цорын ганц ойлголт юм.

1960-аад оны эхний хагаст Зөвлөлтийн инженерүүд Ангараг гараг руу хийсэн экспедицийг тухайн үед боловсруулж байсан сар руу хүнтэй нисэх хөтөлбөрийн логик үргэлжлэл гэж үзэж байв. ЗХУ-ын сансар огторгуйн тэргүүлэх чиглэлээс үүдэлтэй урам зоригийн давалгаан дээр, тэр ч байтугай ийм туйлын хэцүү асуудлууднэмэгдсэн өөдрөгөөр харж байна.

Хамгийн чухал асуудлын нэг бол эрчим хүчний хангамжийн асуудал байсан (мөн өнөөг хүртэл хэвээр байна). LRE, тэр ч байтугай ирээдүйтэй хүчилтөрөгч-устөрөгч, хэрэв тэд зарчмын хувьд Ангараг гараг руу нисгэгчтэй нислэг хийх боломжтой бол зөвхөн гариг ​​хоорондын цогцолборын асар том эхлэлийн масстай, угсралтад олон тооны бие даасан блокуудыг байрлуулах нь тодорхой байсан. Дэлхийн тойрог зам.

Оновчтой шийдлүүдийг эрэлхийлэхийн тулд эрдэмтэд, инженерүүд энэ асуудлыг аажмаар судалж, цөмийн эрчим хүч рүү хандав.

ЗХУ-д цөмийн энергийг пуужин, сансрын технологид ашиглах асуудлын талаархи судалгаа 1950-иад оны хоёрдугаар хагаст буюу анхны хиймэл дагуулуудыг хөөргөхөөс өмнө эхэлсэн. Хэд хэдэн судалгааны хүрээлэнгүүдэд сонирхогчдын жижиг бүлгүүд гарч ирсэн бөгөөд тэд пуужин, сансрын цөмийн хөдөлгүүр, цахилгаан станцуудыг бий болгох зорилго тавьсан.

OKB-11-ийн зохион бүтээгчид С.П.Королев, В.Я.Лихушингийн удирдлаган дор NII-12-ын мэргэжилтнүүдийн хамт цөмийн пуужингийн хөдөлгүүрээр (NRE) тоноглогдсон сансрын болон байлдааны (!) пуужингийн хэд хэдэн хувилбарыг авч үзсэн. Ажлын шингэн нь ус ба шингэрүүлсэн хий- устөрөгч, аммиак, метан.

хэтийн төлөв нь ирээдүйтэй байсан; аажмаар энэ ажил ЗХУ-ын засгийн газарт ойлголцол, санхүүгийн дэмжлэг олсон.

Сансрын атомын цахилгаан станцуудын (АЦС) олон боломжит схемүүдийн дотроос гурав нь хамгийн том хэтийн төлөвтэй байгааг хамгийн анхны шинжилгээгээр харуулсан.

• хатуу фазын цөмийн реактортой;
• хийн фазын цөмийн реактортой;
• электрон цөмийн пуужин EDU.

Схемүүд нь үндсэндээ ялгаатай; тус бүрийн хувьд онолын болон туршилтын ажлыг хөгжүүлэх хэд хэдэн хувилбаруудыг тодорхойлсон.

Хэрэглэхэд хамгийн ойрхон нь хатуу фазын NRE юм шиг санагдсан. 1955 оноос хойш АНУ-д ROVER хөтөлбөрийн хүрээнд хийгдсэн ижил төстэй бүтээн байгуулалтууд, мөн цөмийн цахилгаан станц бүхий дотоодын тив хоорондын нисгэгч бөмбөгдөгч онгоцыг бий болгох хэтийн төлөв (тэр үед харагдаж байсан шиг) энэ чиглэлээр ажлыг хөгжүүлэх түлхэц болсон.

Хатуу фазын YRD нь ramjet хөдөлгүүрээр ажилладаг. Шингэн устөрөгч нь хушууны хэсэгт орж, реакторын сав, түлшний угсралт (FA), зохицуулагчийг хөргөж, дараа нь эргэж, түлшний хэсгүүдэд орж, 3000 К хүртэл халааж, цорго руу цутгаж, өндөр хурдтайгаар хурдасгадаг.

YARD-ийн үйл ажиллагааны зарчим нь эргэлзээгүй байв. Гэсэн хэдий ч түүний бүтцийн гүйцэтгэл (болон шинж чанар) нь хөдөлгүүрийн "зүрх" - цөмийн реактороос ихээхэн хамаардаг бөгөөд юуны түрүүнд түүний "чихмэл" - идэвхтэй бүсээр тодорхойлогддог.

Анхны Америкийн (болон Зөвлөлтийн) NRE-ийг бүтээгчид бал чулуун цөмтэй нэгэн төрлийн реакторын төлөө зогсож байв. 1958 онд NII-93-ын 21-р лабораторид (Г.А. Мейерсон даргатай) (А.А. Бочвар захиралтай) 1958 онд үүсгэн байгуулагдсан шинэ төрлийн өндөр температурт түлшний эрэл хайгуулын бүлгийн ажил зарим талаараа задарсан. Тухайн үед онгоцны реактор (бериллий оксидын зөгийн сархинаг) дээр хийсэн ажлын нөлөөгөөр тус бүлэг исэлдэлтэнд тэсвэртэй цахиурын карбид, цирконид суурилсан материал олж авах оролдлого (дахин хайгуул) хийсэн.

Р.Б-ийн дурсамжийн дагуу. НИИ-9-ийн ажилтан Котельников 1958 оны хавар 21-р лабораторийн эрхлэгч НИИ-1-ийн төлөөлөгч В.Н.Богинтэй уулзав. Тэрээр хэлэхдээ, тэдний хүрээлэнгийн реакторын түлшний элементүүдийн (түлшний саваа) үндсэн материал болгон (дашрамд хэлэхэд, тэр үед пуужингийн үйлдвэрлэлийн дарга байсан; хүрээлэнгийн дарга В.Я. Лихушин, шинжлэх ухааны удирдагч М.В. .Иевлев) бал чулууг ашиглана. Тодруулбал, устөрөгчөөс хамгаалахын тулд дээжинд бүрэх түрхэж сурсан байна. NII-9-ийн талаас UC-ZrC карбидыг түлшний элементүүдийн үндэс болгон ашиглах боломжийг авч үзэхийг санал болгов.

Хэсэг хугацааны дараа түлшний саваа худалдаж авах өөр нэг үйлчлүүлэгч гарч ирэв - NII-1-тэй үзэл суртлын хувьд өрсөлдөж байсан OKB M.M. Bondaryuk. Хэрэв сүүлийнх нь олон сувгийн нэг хэсэг загварыг төлөөлсөн бол М.М.Бондарюкийн Дизайн товчоо нь бал чулуу боловсруулахад хялбар байдалд анхаарлаа төвлөрүүлж, нарийн ширийн зүйлсийн нарийн төвөгтэй байдлаас ичдэггүй, эвхэгддэг давхаргат хувилбар руу чиглэв - миллиметр зузаантай хавтангууд. ижил хавирга. Карбидыг боловсруулахад илүү хэцүү байдаг; тэр үед тэдгээрээс олон сувагт блок, хавтан зэрэг эд анги хийх боломжгүй байсан. Карбидын онцлогт тохирсон өөр загварыг бий болгох шаардлагатай болсон нь тодорхой болов.

1959 оны сүүл - 1960 оны эхээр Лихушин судалгааны хүрээлэн, Бондарюкийн дизайны товчооны үйлчлүүлэгчдийн сэтгэлд нийцсэн саваа хэлбэрийн цөм болох NRE-ийн түлшний элементүүдийн шийдвэрлэх нөхцөл олджээ. Тэдний хувьд гол зүйл бол тэд гетероген дулааны нейтроны реакторын схемийг нотолсон; Үүний гол давуу талууд (нэг төрлийн бал чулууны өөр реактортой харьцуулахад) дараах байдалтай байна.

• бага температурт устөрөгч агуулсан зохицуулагчийг ашиглах боломжтой бөгөөд энэ нь өндөр масстай төгс төгөлдөр NRE үүсгэх боломжтой болгодог;
• 30 ... 50 кН хүч чадалтай, дараагийн үеийн хөдөлгүүр, атомын цахилгаан станцуудад өндөр зэрэглэлийн тасралтгүй ажиллагаатай NRE жижиг оврын прототипийг боловсруулах боломжтой;
• түлшний саваа болон реакторын бүтцийн бусад хэсгүүдэд галд тэсвэртэй карбидыг өргөн ашиглах боломжтой бөгөөд энэ нь ажлын шингэний халаалтын температурыг дээд зэргээр нэмэгдүүлэх, хувийн импульсийг нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог;
• түлшний угсралт, зохицуулагч, цацруулагч, турбо насосны хэсэг (TPU), хяналтын систем, цорго гэх мэт NRE (NPP) -ийн үндсэн нэгж, системийг элемент тус бүрээр нь бие даан боловсруулах боломжтой; Энэ нь цахилгаан станцын үнэтэй нарийн төвөгтэй туршилтын хэмжээг бууруулж, зэрэгцээ туршилт хийх боломжийг олгодог.

1962-1963 онд Хүчирхэг туршилтын бааз, маш сайн боловсон хүчинтэй NII-1 нь NRE-ийн асуудлын ажлыг удирдаж байсан. Тэдэнд зөвхөн ураны технологи, цөмийн эрдэмтэд л дутагдаж байв. NII-9, дараа нь IPPE-ийн оролцоотойгоор хамтын ажиллагаа хөгжиж, энэ нь хамгийн бага түлхэц (ойролцоогоор 3.6 tf) бий болгохыг үзэл баримтлал болгон авсан боловч "шулуун" реактор IR- бүхий "жинхэнэ" зуны хөдөлгүүрийг бий болгосон. 100 (туршилт буюу судалгаа, 100 МВт-ын хүчин чадалтай, ерөнхий зохион бүтээгч - Ю.А. Трескин). Засгийн газрын тогтоолын дагуу NII-1 нь 6-8 м өндөртэй олон арван цилиндр, 80 кВт-аас дээш хүч чадалтай асар том хэвтээ камер, хайрцагт хуягласан шил зэргийг багтаасан цахилгаан нуман тавиуруудыг барьсан. Уулзалтад оролцогчид Сар, Ангараг гэх мэт нислэгийн төлөвлөгөө бүхий өнгөлөг зурагт хуудаснаас урам зориг авчээ. NRE-ийг бий болгох, турших явцад дизайн, технологи, физик төлөвлөгөөний асуудлууд шийдэгдэнэ гэж үзсэн.

Р.Котельниковын хэлснээр, харамсалтай нь пуужинчдын байрлал тийм ч тодорхой бус байснаас болж асуудал төвөгтэй байв. Туршилтын хөтөлбөр болон вандан суурийн барилгын ажлыг Ерөнхий Механик Инженерийн Яам (ЭМЯ) маш хүндрэлтэй санхүүжүүлсэн. IOM-д YARD хөтөлбөрийг сурталчлах хүсэл, чадвар байхгүй мэт санагдсан.

1960-аад оны эцэс гэхэд NII-1-ийн өрсөлдөгчид болох IAE, PNITI, NII-8-ын дэмжлэг илүү ноцтой байв. Дунд зэргийн машин үйлдвэрлэлийн яам ("атомын эрдэмтэд") тэдний хөгжлийг идэвхтэй дэмжсэн; IVG "гогцоо" реактор (NII-9-ийн боловсруулсан гол ба саваа хэлбэрийн төв сувгийн угсралттай) эцэст нь 1970-аад оны эхээр олны анхаарлыг татсан; түлшний угсралтыг туршиж эхэлсэн.

Одоо, 30 жилийн дараа, IAE шугам нь илүү зөв байсан бололтой: эхлээд найдвартай "дэлхий" гогцоо - түлшний саваа ба угсралтыг туршиж, дараа нь шаардлагатай хүч чадлын нислэгийн NRE-ийг бий болгосон. Гэвч дараа нь жинхэнэ хөдөлгүүрийг маш хурдан хийх боломжтой юм шиг санагдав ... Гэсэн хэдий ч амьдрал ийм хөдөлгүүрийн объектив (эсвэл бүр субъектив) хэрэгцээ байгаагүйг харуулсан (үүнд бид нэмж болно. Энэ чиглэлийн сөрөг талуудын ноцтой байдлыг, жишээлбэл, сансар огторгуй дахь цөмийн төхөөрөмжийн талаархи олон улсын гэрээ хэлэлцээрийг эхэндээ маш дутуу үнэлдэг байсан), дараа нь зорилго нь явцуу, тодорхой биш байсан суурь хөтөлбөр нь зохих ёсоор болсон. илүү зөв, үр дүнтэй.

1965 оны 7-р сарын 1-нд IR-20-100 реакторын урьдчилсан загварыг авч үзсэн. 100 саваа (оролтын хэсгүүдэд UC-ZrC-NbC ба UC-ZrC-C, гаралтын хувьд UC-ZrC-NbC) -аас бүрдэх IR-100 (1967) түлшний угсралтын техникийн төслийг гаргасан нь оргил үе байв. NII-9 нь ирээдүйн IR-100 цөмд зориулсан үндсэн элементүүдийн томоохон багцыг үйлдвэрлэхэд бэлэн болсон. Төсөл нь маш дэвшилттэй байсан: 10 орчим жилийн дараа 11B91 аппаратын бүсэд бараг мэдэгдэхүйц өөрчлөлтгүйгээр ашиглагдаж байсан бөгөөд одоо ч гэсэн бүх үндсэн шийдлүүд нь өөр зориулалтаар ижил төстэй реакторуудын угсралтад хадгалагдан үлджээ. тооцоо, туршилтын үндэслэл.

Дотоодын анхны цөмийн RD-0410-ийн "пуужин" хэсгийг Воронежийн Химийн автоматжуулалтын зураг төслийн товчоонд (KBKhA), "реактор" хэсгийг (нейтрон реактор ба цацрагийн аюулгүй байдлын асуудал) - Физик, эрчим хүчний хүрээлэн (Обнинск) боловсруулсан. ) болон Курчатовын атомын энергийн хүрээлэн.

KBHA нь баллистик пуужин, сансрын хөлөг, пуужин хөөргөх пуужингийн хөдөлгүүрийн чиглэлээр ажилладаг гэдгээрээ алдартай. Энд 60 орчим дээж боловсруулснаас 30-ыг нь авчирсан цуврал үйлдвэрлэл. KBHA-д 1986 он гэхэд тус улсын хамгийн хүчирхэг нэг камертай хүчилтөрөгч-устөрөгчийн хөдөлгүүр RD-0120 200 tf хүчин чадалтай бүтээгдсэн бөгөөд үүнийг Энергиа-Буран цогцолборын хоёрдугаар шатанд марш хөдөлгүүр болгон ашиглаж байжээ. RD-0410 цөмийн зэвсгийг олон хүнтэй хамтран бүтээсэн батлан ​​​​хамгаалах үйлдвэрүүд, Зураг төслийн товчоо, судалгааны хүрээлэн.

Батлагдсан үзэл баримтлалын дагуу шингэн устөрөгч ба гексан (карбидын устөрөгчжилтийг бууруулж, түлшний элементүүдийн нөөцийг нэмэгдүүлдэг дарангуйлагч нэмэлт) нь циркони гидридийн зохицуулагчаар хүрээлэгдсэн түлшний угсралт бүхий гетероген дулааны нейтрон реакторт TNA-ийн тусламжтайгаар тэжээгддэг. . Тэдний бүрхүүлийг устөрөгчөөр хөргөсөн. Тусгал нь шингээгч элементүүдийг (борын карбидаар хийсэн цилиндр) эргүүлэх хөтчүүдтэй байв. TNA-д гурван үе шаттай төвөөс зугтах насос, нэг шатлалт тэнхлэгийн турбин багтсан.

1966-1971 он хүртэл таван жилийн хугацаанд реактор-хөдөлгүүрийн технологийн үндэс суурь тавигдаж, хэдэн жилийн дараа "10-р экспедиц" хэмээх хүчирхэг туршилтын бааз, дараа нь "Луч" НПО-ын туршилтын экспедиц ашиглалтад оров. "Семипалатинскийн цөмийн туршилтын талбайд .
Туршилтын явцад онцгой бэрхшээл тулгарсан. Цацрагийн улмаас бүрэн хэмжээний NRE хөөргөхөд ердийн тавиур ашиглах боломжгүй байв. Реакторыг Семипалатинск дахь цөмийн туршилтын талбайд, "пуужингийн хэсэг" -ийг НИИхиммаш (Загорск, одоогийн Сергиев Посад) дээр туршихаар шийдсэн.

Тасалгааны доторх процессыг судлахын тулд 30 "хүйтэн хөдөлгүүр" (реакторгүй) дээр 250 гаруй туршилт хийсэн. Загварын халаалтын элемент болгон KBkhimmash (ерөнхий зохион бүтээгч А.М. Исаев)-ийн боловсруулсан 11D56 хүчилтөрөгч-устөрөгчийн LRE-ийн шатаах камерыг ашигласан. Хамгийн их ажиллах хугацаа нь 3600 секундын зарласан нөөцтэй 13 мянган секунд байв.

Семипалатинскийн туршилтын талбайд реакторыг туршихын тулд газар доорх үйлчилгээний өрөө бүхий хоёр тусгай уурхай барьсан. Шахсан устөрөгчийн хийн газар доорх усан сантай холбогдсон босоо амны нэг. Шингэн устөрөгчийн хэрэглээг санхүүгийн шалтгаанаар орхисон.

1976 онд IVG-1 реакторын анхны эрчим хүчийг эхлүүлсэн. Үүний зэрэгцээ OE-д IR-100 реакторын "хөдөлгүүр" хувилбарыг турших стенд бий болсон бөгөөд хэдэн жилийн дараа түүнийг янз бүрийн хүчин чадалд туршиж үзсэн (IR-100-ийн нэг нь дараа нь материал болгон хувиргасан). шинжлэх ухааны судалгааны реактор бага хүчодоо ч ажилладаг).

Туршилтыг эхлүүлэхийн өмнө реакторыг гадаргуу дээр суурилуулсан ашиглан босоо ам руу буулгав гүүрэн кран. Реакторыг ажиллуулсны дараа устөрөгч доороос "уурын зуух" руу орж, 3000 К хүртэл халааж, галт урсгал шиг уурхайгаас гарч ирэв. Хэдийгээр гадагш урсаж буй хийн цацраг идэвхт чанар бага байсан ч өдрийн турш туршилтын талбайгаас нэг километр хагасын зайд гадаа байхыг хориглосон. Нэг сарын турш уурхай руугаа ойртох боломжгүй байсан. Аюулгүй бүсээс эхлээд нэг бункер руу, түүнээс нөгөө рүү, уурхайн ойролцоо байрладаг газар доорхи нэг хагас километрийн туннель. Мэргэжилтнүүд эдгээр өвөрмөц "корридорууд" дагуу хөдөлсөн.

Иевлев Виталий Михайлович

1978-1981 онд реактортой хийсэн туршилтын үр дүн зөв болохыг баталсан. бүтээлч шийдлүүд. Зарчмын хувьд YARD бий болсон. Энэ нь хоёр хэсгийг холбож, иж бүрэн туршилт явуулахад үлдсэн.

Ойролцоогоор 1985 онд RD-0410 (өөр нэг тэмдэглэгээний дагуу 11B91) сансарт анхны нислэгээ хийх боломжтой байв. Гэхдээ үүний тулд үүн дээр суурилсан overclocking нэгжийг боловсруулах шаардлагатай байв. Харамсалтай нь энэ ажлыг ямар ч сансрын зураг төслийн товчоо захиалаагүй бөгөөд үүнд олон шалтгаан бий. Хамгийн гол нь Перестройка гэж нэрлэгддэг. Болзошгүй алхамууд нь сансрын салбар бүхэлдээ гутамшигт унаж, 1988 онд ЗХУ-д (тэр үед ЗХУ хэвээр байсан) цөмийн пуужингийн хөдөлгүүрийн ажил зогссон. Техникийн асуудлаас болоод бус харин түр зуурын үзэл суртлын шалтгаанаар ийм зүйл болсон бөгөөд 1990 онд нас баржээ. эзэнЗХУ-ын YARD хөтөлбөрүүд Виталий Михайлович Иевлев ...

"А" схемийн YRD-ийг бий болгосноор хөгжүүлэгчид ямар гол амжилтад хүрсэн бэ?

IVG-1 реактор дээр арав гаруй бүрэн хэмжээний туршилт явуулсан бөгөөд дараахь үр дүнд хүрсэн: устөрөгчийн хамгийн их температур 3100 К, хувийн импульс 925 сек, дулаан ялгаруулалт 10 МВт хүртэл. /л, нийт нөөц нь 10 дараалсан реактор асаалттай 4000 сек-ээс их байна. Эдгээр үр дүн нь бал чулуун бүс дэх Америкийн ололтоос хамаагүй давсан байна.

NRE туршилтын бүх хугацаанд ил задгай утаа гарсан ч цацраг идэвхт задралын хэсгүүд туршилтын талбайд болон түүний гадна талд зөвшөөрөгдөх хэмжээнээс хэтрээгүй бөгөөд хөрш зэргэлдээ мужуудын нутаг дэвсгэрт бүртгэгдээгүй болохыг тэмдэглэх нь зүйтэй.

Ажлын хамгийн чухал үр дүн нь ийм реакторын дотоодын технологийг бий болгож, шинэ галд тэсвэртэй материал үйлдвэрлэж, реактор-хөдөлгүүрийг бий болгосон нь олон шинэ төсөл, санааг бий болгосон.

Ийм NRE-ийн цаашдын хөгжлийг түр зогсоосон ч олж авсан ололт амжилт нь зөвхөн манай улсад төдийгүй дэлхийд өвөрмөц юм. Энэ нь сүүлийн жилүүдэд сансрын эрчим хүчний олон улсын симпозиумууд, мөн дотоодын болон Америкийн мэргэжилтнүүдийн уулзалтууд дээр олон удаа нотлогдсон (сүүлийн үед IVG реакторын тавиур нь өнөөдөр дэлхий дээрх цорын ганц үйл ажиллагааны туршилтын төхөөрөмж гэдгийг хүлээн зөвшөөрсөн. түлшний угсралт, атомын цахилгаан станцын туршилтын хөгжилд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг).

эх сурвалжууд
http://newsreaders.ru
http://marsiada.ru
http://vpk-news.ru/news/14241

Өгүүллийн эх хувийг вэбсайт дээр байрлуулсан InfoGlaz.rfЭнэ хуулбарыг хийсэн нийтлэлийн холбоос -

Зөвлөлт, Америкийн эрдэмтэд 20-р зууны дунд үеэс цөмийн пуужингийн хөдөлгүүрийг бүтээж эхэлсэн. Эдгээр бүтээн байгуулалтууд нь туршилтын загвар, ганц туршилтаас цааш ахисангүй, гэхдээ одоо цөмийн эрчим хүчийг ашигладаг цорын ганц пуужингийн хөдөлгүүрийг Орос улсад бүтээж байна. "Реактор" нь цөмийн пуужингийн хөдөлгүүрийг нэвтрүүлэх оролдлогын түүхийг судалжээ.

Хүн төрөлхтөн сансар огторгуйг дөнгөж байлдан дагуулж эхлэх үед эрдэмтдийн өмнө сансрын хөлгүүдийг эрчим хүчээр хангах ажил тулгарсан. Судлаачид цөмийн эрчим хүчийг сансарт ашиглах боломжид анхаарлаа хандуулж, цөмийн пуужингийн хөдөлгүүрийн тухай ойлголтыг бий болгосон. Ийм хөдөлгүүр нь тийрэлтэт цохилтыг бий болгохын тулд цөмийн хуваагдал эсвэл нэгдлийн энергийг ашиглах ёстой байв.

ЗХУ-д 1947 онд цөмийн пуужингийн хөдөлгүүр бүтээх ажил эхэлсэн. 1953 онд Зөвлөлтийн мэргэжилтнүүд "Атомын энергийг ашиглах нь бараг хязгааргүй зайг олж авах, пуужингийн нислэгийн жинг эрс багасгах боломжийг олгоно" гэж тэмдэглэжээ (А.С. Коротеев, М, 2001 онд бичсэн "Цөмийн пуужингийн хөдөлгүүр" нийтлэлээс иш татсан). . Тухайн үед цөмийн хөдөлгүүрт хөдөлгүүрийн системүүд нь юуны түрүүнд баллистик пуужингаар тоноглох зорилготой байсан тул бүтээн байгуулалтад төр засгийн сонирхол их байсан. АНУ-ын Ерөнхийлөгч Жон Кеннеди 1961 онд цөмийн пуужингийн хөдөлгүүртэй пуужин бүтээх үндэсний хөтөлбөрийг (Project Rover) сансар огторгуйг эзлэх дөрвөн тэргүүлэх зорилтын нэг гэж нэрлэжээ.

KIWI реактор, 1959 он Зураг: НАСА.

1950-иад оны сүүлээр Америкийн эрдэмтэд KIWI реакторыг бүтээжээ. Тэдгээрийг олон удаа туршиж үзсэн бөгөөд хөгжүүлэгчид олон тооны өөрчлөлтүүдийг хийсэн. Туршилтын явцад ихэвчлэн алдаа гардаг, жишээлбэл, хөдөлгүүрийн цөм эвдэрч, их хэмжээний устөрөгчийн алдагдлыг илрүүлсэн.

1960-аад оны эхээр АНУ, ЗСБНХУ хоёулаа цөмийн пуужингийн хөдөлгүүр бүтээх төлөвлөгөөг хэрэгжүүлэх урьдчилсан нөхцөлийг бүрдүүлсэн боловч улс бүр өөр өөрийн замаар явсан. АНУ ийм хөдөлгүүрт зориулж хатуу фазын реакторын олон загварыг бүтээж, тэдгээрийг задгай вандан сандал дээр туршиж үзсэн. ЗХУ нь түлшний угсралт болон бусад хөдөлгүүрийн элементүүдийг туршиж, үйлдвэрлэл, туршилт, боловсон хүчний баазыг илүү өргөн "довтолгоо"-д бэлтгэж байв.

YARD NERVA схем. Зураг: НАСА.

АНУ-д аль хэдийн 1962 онд Ерөнхийлөгч Кеннеди "Сар руу хийх анхны нислэгт цөмийн пуужин ашиглахгүй" гэж хэлсэн тул сансрын хайгуулд зориулж хуваарилсан хөрөнгийг бусад бүтээн байгуулалтад чиглүүлэх нь зүйтэй юм. 1960-1970-аад оны зааг дээр NERVA хөтөлбөрийн хүрээнд дахин хоёр реакторыг (1968 онд PEWEE, 1972 онд NF-1) туршсан. Гэвч санхүүжилт нь сарны хөтөлбөрт төвлөрч байсан тул АНУ-ын цөмийн хөдөлгүүрийн хөтөлбөр буурч, 1972 онд дууссан.

NERVA цөмийн тийрэлтэт хөдөлгүүрийн тухай НАСА кино.

ЗХУ-д цөмийн пуужингийн хөдөлгүүрийг хөгжүүлэх ажил 1970-аад он хүртэл үргэлжилсэн бөгөөд тэдгээрийг одоо алдартай дотоодын эрдэмтдийн гурвалсан Мстислав Келдыш, Игорь Курчатов нар удирдаж байв. Тэд цөмийн хөдөлгүүртэй пуужин бүтээх, ашиглах боломжийг нэлээд өөдрөгөөр үнэлэв. ЗХУ ийм пуужин хөөргөх гэж байгаа юм шиг санагдсан. Явсан галын туршилтуудСемипалатинскийн туршилтын талбайд - 1978 онд цөмийн пуужингийн хөдөлгүүрийн 11B91 (эсвэл RD-0410) анхны реактор, дараа нь дахин хоёр цуврал туршилт - 11B91-IR-100 хоёр, гурав дахь төхөөрөмж. Эдгээр нь Зөвлөлтийн анхны бөгөөд сүүлчийн цөмийн пуужингийн хөдөлгүүрүүд байв.

М.В. Келдыш ба С.П. Королев И.В. Курчатов, 1959 он

Александр Лосев

Пуужин, сансрын технологийн хурдацтай хөгжил 20-р зуундЭнэ нь ЗХУ, АНУ гэсэн хоёр их гүрний цэрэг-стратегийн, улс төрийн, тодорхой хэмжээгээр үзэл суртлын зорилго, ашиг сонирхлоос үүдэлтэй байсан бөгөөд бүх улсын сансрын хөтөлбөрүүд нь тэдний цэргийн төслүүдийн үргэлжлэл байсан бөгөөд гол зорилго нь шаардлагатай байв. болзошгүй дайсантай батлан ​​хамгаалах чадвар, стратегийн тэнцвэрийг хангах. Тоног төхөөрөмж бий болгох зардал, ашиглалтын зардал тэр үед үндсэн ач холбогдолгүй байв. Пуужин, сансрын хөлөг бүтээхэд асар их хөрөнгө зарцуулсан бөгөөд 1961 онд Юрий Гагарины 108 минутын нислэг, 1969 онд Нейл Армстронг, Базз Олдрин нар сарны гадаргуугаас телевизээр цацсан нь зөвхөн шинжлэх ухаан, техникийн сэтгэлгээний ялалт биш байв. , тэдгээрийг мөн хүйтэн дайны үеийн тулалдаанд стратегийн ялалт гэж үздэг байв.

Гэвч ЗХУ задран унаж, дэлхийн манлайллын төлөөх өрсөлдөөнөөс хасагдсаны дараа түүний геополитикийн өрсөлдөгчид, тэр дундаа АНУ барууны орнуудын давуу талыг дэлхий дахинд нотлохын тулд нэр хүндтэй, гэхдээ асар их зардалтай сансрын төслүүдийг хэрэгжүүлэх шаардлагагүй болсон. эдийн засгийн тогтолцоо, үзэл суртлын үзэл баримтлал.
90-ээд онд өнгөрсөн үеийн улс төрийн үндсэн зорилтууд ач холбогдлоо алдаж, блокийн сөргөлдөөн даяарчлалаар солигдож, дэлхий даяар прагматизм давамгайлж байсан тул ихэнх сансрын хөтөлбөрүүд хязгаарлагдмал эсвэл хойшлогдсон, зөвхөн ОУСС л томоохон төслүүдээс үлджээ. өнгөрсөн. Дээрээс нь барууны ардчилал бүх үнэтэйг нь хүргэсэн засгийн газрын хөтөлбөрүүдсонгуулийн мөчлөгөөс хамаарна.
Эрх мэдэлд хүрэх эсвэл үлдэхэд шаардлагатай сонгогчдын дэмжлэг нь улс төрчид, парламент, засгийн газруудыг популизм руу чиглүүлж, тулгамдсан асуудлаа яаралтай шийдвэрлэхэд хүргэдэг тул сансар судлалын зардал жилээс жилд буурч байна.
Суурь нээлтүүдийн ихэнх нь 20-р зууны эхний хагаст хийгдсэн бөгөөд өнөөдөр шинжлэх ухаан, технологи тодорхой хязгаарт хүрч, үүнээс гадна дэлхий даяар шинжлэх ухааны мэдлэгийн нэр хүнд буурч, математик, физик, шинжлэх ухааны сургалтын чанар буурч байна. бусад нь муудсан. байгалийн шинжлэх ухаан. Энэ нь сүүлийн хорин жилд сансар огторгуйн салбарын зогсонги байдлын шалтгаан болсон юм.
Харин одоо дэлхий дахин нэг төгсгөл дөхөж байгаа нь тодорхой болж байна технологийн мөчлөгӨнгөрсөн зууны нээлтүүд дээр үндэслэсэн. Тиймээс дэлхийн технологийн дэг журам өөрчлөгдөх үед цоо шинэ ирээдүйтэй технологитой ямар ч гүрэн ойрын тавин жилийн хугацаанд дэлхийн манлайллыг автоматаар баталгаажуулах болно.

Устөрөгчийг ажлын шингэн болгон ашигладаг цөмийн пуужингийн хөдөлгүүрийн үндсэн төхөөрөмж

Энэ нь үйл ажиллагааны бүхий л салбарт Америкийн агуу байдлыг сэргээх чиглэл баримталсан АНУ, Америкийн ноёрхлыг эсэргүүцэж буй Хятад, мөн жингээ хадгалахын тулд бүхий л чадлаараа хичээж буй Европын Холбоонд хэрэгжиж байна. дэлхийн эдийн засаг.
Аж үйлдвэрийн бодлого байдаг бөгөөд тэд өөрсдийн шинжлэх ухаан, техник, үйлдвэрлэлийн чадавхийг хөгжүүлэхэд нухацтай оролцож байгаа бөгөөд сансрын салбар нь шинэ технологийг турших, шинжлэх ухааны таамаглалыг батлах, няцаах хамгийн сайн туршилтын талбар болж чадна. Ирээдүйн үндсээрээ ялгаатай, илүү дэвшилтэт технологийг бий болгох.
Зэвсэг, тээвэр, техникийн салбарт өвөрмөц шинэлэг технологи бий болгохын тулд сансрын гүн гүнзгий хайгуулын төслүүдийг сэргээх анхны орон нь АНУ болно гэж хүлээх нь зүйн хэрэг юм. барилгын материалтүүнчлэн биоанагаах ухаан, харилцаа холбооны салбарт
Хувьсгалт технологийг бий болгох замд АНУ хүртэл амжилтанд хүрэх баталгаа байхгүй нь үнэн. Илон Маскийн SpaceX-ийн хийж байгаа шиг хагас зуун жилийн түүхтэй химийн түлшээр ажилладаг пуужингийн хөдөлгүүрүүдийг сайжруулах, эсвэл ОУСС-д хэрэгжүүлсэнтэй адил урт хугацааны амьдралыг дэмжих системийг барих зэрэг мухардалд орох эрсдэл өндөр байна.
Сансрын салбар дахь зогсонги байдал жил ирэх тусам мэдэгдэхүйц болж байгаа Орос улс хөгжиж буй орнуудын жагсаалтад бус, харин их гүрнүүдийн клубт үлдэхийн тулд ирээдүйн технологийн манлайллын төлөөх өрсөлдөөнд ахиц гаргаж чадах уу?
Тийм ээ, мэдээжийн хэрэг, Орос улс боломжтой бөгөөд үүнээс гадна сансрын салбарыг удаан хугацаанд санхүүжүүлдэггүй байсан ч цөмийн эрчим хүч, цөмийн пуужингийн хөдөлгүүрийн технологид томоохон алхам хийсэн.
Сансрын нисгэгчдийн ирээдүй бол цөмийн эрчим хүчийг ашиглах явдал юм. Цөмийн технологи ба сансар огторгуй ямар холбоотой болохыг ойлгохын тулд тийрэлтэт хөдөлгүүрийн үндсэн зарчмуудыг авч үзэх шаардлагатай.
Тиймээс орчин үеийн сансрын хөдөлгүүрүүдийн үндсэн төрлүүд нь химийн энергийн зарчмаар бүтээгдсэн байдаг. Эдгээр нь хатуу түлшээр ажилладаг хөдөлгүүрүүд ба шингэн түлшээр ажилладаг пуужингийн хөдөлгүүрүүд бөгөөд тэдгээрийн шатаах камерт түлшний бүрэлдэхүүн хэсгүүд (түлш ба исэлдүүлэгч) нь экзотермик физикт ордог. химийн урвалшаталтаас болж тийрэлтэт урсгал үүсгэж, секунд тутамд хөдөлгүүрийн хошуунаас хэдэн тонн бодис гадагшлуулдаг. Тийрэлтэт онгоцны ажлын шингэний кинетик энерги нь пуужинг хөдөлгөхөд хангалттай реактив хүч болж хувирдаг. Ийм химийн хөдөлгүүрийн хувийн импульс (хэрэглэсэн түлшний масстай харьцуулсан хүч) нь түлшний бүрэлдэхүүн хэсгүүд, шатаах камер дахь даралт, температур, түүнчлэн хийн хольцын молекулын жингээс хамаарна. хөдөлгүүрийн цорго.
Мөн бодисын температур, шатаах камерын доторх даралт өндөр байх тусам бага байна молекулын массхий, хувийн импульс өндөр байх тусам хөдөлгүүрийн үр ашиг өндөр болно. Тодорхой импульс нь хөдөлгөөний хэмжээ бөгөөд үүнийг секундэд метрээр хэмжиж, хурдаар хэмждэг заншилтай байдаг.
Химийн хөдөлгүүрт хүчилтөрөгч-устөрөгч, фтор-устөрөгчийн холимог (4500-4700 м/с) түлшний хольц нь хамгийн өндөр хувийн импульс өгдөг боловч керосин, хүчилтөрөгчөөр ажилладаг пуужингийн хөдөлгүүрүүд, тухайлбал Союз, "Шонхор" маск, түүнчлэн хөдөлгүүрүүд тэгш хэмт бус диметилгидразин (UDMH) дээр азотын тетроксид ба азотын хүчлийн холимог хэлбэрээр исэлдүүлэгчтэй (Зөвлөлт ба Оросын "Протон", Францын "Ариан", Америкийн "Титан"). Тэдний үр ашиг нь устөрөгчийн түлшээр ажилладаг хөдөлгүүрээс 1.5 дахин бага боловч 3000 м / с-ийн импульс ба хүч нь дэлхийн ойролцоох тойрог замд олон тонн ачааг хөөргөхөд эдийн засгийн хувьд ашигтай байх хангалттай юм.
Гэхдээ бусад гаригууд руу нислэг үйлдэхэд хүн төрөлхтний өмнө нь бүтээсэн бүх зүйл, түүний дотор модульчлагдсан ОУСС-аас хамаагүй том сансрын хөлөг шаардлагатай. Эдгээр хөлөг онгоцнуудад багийн урт хугацааны бие даасан оршин тогтнох, тодорхой түлшний хангамж, маневр хийх, тойрог замд залруулах үндсэн хөдөлгүүр, хөдөлгүүрүүдийн ашиглалтын хугацааг хангах шаардлагатай бөгөөд сансрын нисгэгчдийг тээвэрлэх боломжийг хангах шаардлагатай байна. Тусгай буух модулийг өөр гаригийн гадаргуу дээр буулгаж, үндсэн тээврийн хөлөг онгоц руу буцаж, дараа нь экспедиц дэлхий рүү буцаж ирэв.
Хуримтлагдсан инженер, техникийн мэдлэг, хөдөлгүүрүүдийн химийн энерги нь сар руу буцаж, Ангараг гаригт хүрэх боломжтой болж байгаа тул ойрын арван жилд хүн төрөлхтөн Улаан гаригт зочлох магадлал өндөр байна.
Хэрэв бид зөвхөн боломжтой сансрын технологид тулгуурлавал Ангараг руу эсвэл Бархасбадь, Санчир гаригийн хиймэл дагуул руу нисдэг хүнтэй нислэг хийх боломжтой модулийн хамгийн бага жин нь ойролцоогоор 90 тонн байх бөгөөд энэ нь 1970-аад оны эхэн үеийн сарны хөлөг онгоцноос 3 дахин их юм. , энэ нь Ангараг руу цааш нисэхийн тулд жишиг тойрог замд оруулах пуужингууд нь Аполло сарны төслийн Санчир-5 ( хөөргөх жин 2965 тонн) эсвэл Зөвлөлтийн "Энержиа" зөөвөрлөгчөөс (хөрөлтийн жин 2400 тонн) хамаагүй дээр гэсэн үг юм. Орбитод 500 тонн хүртэл жинтэй гариг ​​хоорондын цогцолбор байгуулах шаардлагатай болно. Химийн пуужингийн хөдөлгүүртэй гариг ​​хоорондын хөлөг онгоцонд нислэг хийхэд зөвхөн нэг чиглэлд 8 сараас 1 жил хүртэл хугацаа шаардагдана, учир нь та таталцлын маневр хийх, хөлөг онгоцыг нэмэлт хурдасгах зорилгоор гаригуудын таталцлын хүчийг ашиглах шаардлагатай болно. түлшний асар их нөөц.
Гэвч пуужингийн хөдөлгүүрийн химийн энергийг ашигласнаар хүн төрөлхтөн Ангараг, Сугар гаригийн тойрог замаас цааш нисэхгүй. Бидэнд сансрын хөлгүүдийн нислэгийн бусад хурд, хөдөлгөөний бусад эрчим хүч хэрэгтэй.

Орчин үеийн цөмийн пуужингийн хөдөлгүүрийн төсөл Princeton Satellite Systems

Сансрын гүнийг судлахын тулд пуужингийн хөдөлгүүрийн хүч ба жингийн харьцаа, үр ашгийг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэх шаардлагатай бөгөөд энэ нь түүний тодорхой импульс, ашиглалтын хугацааг нэмэгдүүлэх гэсэн үг юм. Үүний тулд хөдөлгүүрийн камерын доторх атомын масстай хий эсвэл ажлын шингэний бодисыг температураас хэд дахин өндөр температурт халаах шаардлагатай. химийн шаталтуламжлалт түлшний хольц, үүнийг ашиглан хийж болно цөмийн урвал.
Хэрэв ердийн шаталтын камерын оронд цөмийн реакторыг пуужингийн хөдөлгүүр дотор байрлуулж, идэвхтэй бүсэд шингэн эсвэл хий хэлбэрээр бодис нийлүүлбэл өндөр даралтын дор хэдэн мянган градус хүртэл халаана. хушууны сувгаар гадагшлуулж, тийрэлтэт цохилтыг бий болгож эхэлнэ. Ийм цөмийн тийрэлтэт хөдөлгүүрийн тодорхой импульс нь химийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд суурилсан ердийнхөөс хэд дахин их байх бөгөөд энэ нь хөдөлгүүрийн өөрөө болон пуужингийн бүхэл бүтэн үр ашиг хэд дахин нэмэгдэх болно гэсэн үг юм. Энэ тохиолдолд түлш шатаах исэлдүүлэгч шаардлагагүй бөгөөд хөнгөн устөрөгчийн хийг тийрэлтэт хүчийг үүсгэдэг бодис болгон ашиглаж болох боловч хийн молекулын жин бага байх тусам импульс өндөр байх болно гэдгийг бид мэднэ. илүү сайн хөдөлгүүрийн хүчээр пуужингийн массыг багасгах.
Цөмийн хөдөлгүүр нь ердийнхөөс илүү сайн байх болно, учир нь реакторын бүсэд хөнгөн хий нь 9 мянган Кельвин хэмээс дээш температурт халаах боломжтой бөгөөд ийм хэт халсан хийн тийрэлтэт нь энгийн химийн хөдөлгүүрээс хамаагүй өндөр хувийн импульс өгөх болно. өгөх. Гэхдээ энэ бол онолын хувьд.
Ийм цөмийн суурилуулалт бүхий пуужинг хөөргөх үед агаар мандал, хөөргөх талбайн эргэн тойрон дахь орон зайд цацраг идэвхт бохирдол үүсч, гол асуудал нь өндөр температурт хөдөлгүүр нь сансрын хөлөгтэй хамт хайлж чаддагт л аюул байдаггүй. . Загвар зохион бүтээгчид, инженерүүд үүнийг ойлгож, хэдэн арван жилийн турш тохиромжтой шийдлийг олохыг хичээж ирсэн.
Цөмийн пуужингийн хөдөлгүүрүүд (NRE) нь сансар огторгуйд бүтээгдсэн болон ашиглалтын түүхтэй. Цөмийн хөдөлгүүрийн анхны бүтээн байгуулалт 1950-иад оны дундуур, өөрөөр хэлбэл хүн сансарт нисэхээс өмнө, ЗСБНХУ, АНУ-д бараг нэгэн зэрэг эхэлсэн бөгөөд пуужин дахь ажиллаж буй бодисыг халаахад цөмийн реактор ашиглах санаа бий болсон. хөдөлгүүр нь анхны реакторуудтай хамт 40-өөд оны дундуур, өөрөөр хэлбэл 70 гаруй жилийн өмнө үүссэн.
Манай улсад дулааны физикч Виталий Михайлович Иевлев NRE-ийг байгуулах санаачлагч болжээ. 1947 онд тэрээр С.П.Королев, И.В.Курчатов, М.В.Келдыш нарын дэмжсэн төслийг танилцуулав. Эхэндээ ийм хөдөлгүүрийг далавчит пуужинд ашиглаж, дараа нь баллистик пуужинд байрлуулахаар төлөвлөж байсан. ЗХУ-ын батлан ​​​​хамгаалахын тэргүүлэх дизайны товчоонууд, түүнчлэн NIITP, CIAM, IAE, VNIINM судалгааны хүрээлэнгүүд бүтээн байгуулалтыг хийжээ.
Зөвлөлтийн цөмийн хөдөлгүүр RD-0410-ийг 60-аад оны дундуур Воронежийн "Химийн автоматжуулалтын дизайны товчоо" угсарч, сансрын технологийн ихэнх шингэн пуужингийн хөдөлгүүрийг бүтээжээ.
Устөрөгчийг RD-0410-д ажлын шингэн болгон ашигласан бөгөөд энэ нь шингэн хэлбэрээр "хөргөх хүрэм"-ээр дамжиж, цоргоны хананаас илүүдэл дулааныг зайлуулж, хайлуулахаас сэргийлж, дараа нь реакторын цөмд орж, халааж байсан. 3000К хүртэл ба сувгийн хошуугаар гадагшилдаг тул дулааны энергийг кинетик энерги болгон хувиргаж, 9100 м/с хувийн импульс үүсгэдэг.
АНУ-д NRE төслийг 1952 онд эхлүүлсэн бөгөөд анхны ажиллаж байгаа хөдөлгүүрийг 1966 онд бүтээж, NERVA (Rocket Vehicle Application-д зориулсан цөмийн хөдөлгүүр) гэж нэрлэжээ. 60-70-аад онд ЗХУ, АНУ хоёр бие биедээ бууж өгөхгүй байхыг хичээсэн.
Үнэн бол манай RD-0410 болон Америкийн NERVA хоёулаа хатуу фазын NRE (уран карбид дээр суурилсан цөмийн түлш нь реакторт хатуу төлөвт байсан) байсан бөгөөд тэдгээрийн ажиллах температур нь 2300-3100К хооронд байсан.
Реакторын хана тэсрэх, хайлах эрсдэлгүйгээр цөмийн температурыг нэмэгдүүлэхийн тулд түлш (уран) нь хийн төлөвт шилжих эсвэл плазм болон хувирах цөмийн урвалын нөхцлийг бүрдүүлэх шаардлагатай. хүчтэй учраас реактор дотор хадгалагддаг соронзон оронхананд хүрэлгүйгээр. Дараа нь реакторын цөмд орж буй устөрөгч нь хийн фаз дахь ураныг "эргэж", плазм болон хувирч, хошууны сувгаар маш өндөр хурдтайгаар гадагшилдаг.
Энэ төрлийн хөдөлгүүрийг хийн фазын YRD гэж нэрлэдэг. Ийм цөмийн хөдөлгүүрт ураны хийн түлшний температур 10,000-аас 20,000 градус Кельвины хооронд хэлбэлзэж, хувийн импульс нь 50,000 м/с хүрч чаддаг нь хамгийн үр ашигтай химийн пуужингийн хөдөлгүүрээс 11 дахин их юм.
Нээлттэй ба хаалттай хэлбэрийн хийн фазын NRE-ийг бий болгож, сансрын технологид ашиглах нь хамгийн их юм ирээдүйтэй чиглэлхөгжил сансрын пуужингуудхөдөлгүүрүүд болон нарны аймгийн гаригууд болон тэдгээрийн хиймэл дагуулуудыг судлахад хүн төрөлхтөнд яг юу хэрэгтэй вэ.
Хийн фазын NRE төслийн анхны судалгааг ЗХУ-д 1957 онд Дулааны процессын судалгааны хүрээлэнд (М. В. Келдышийн судалгааны төв) эхлүүлсэн бөгөөд хийн фазын цөмийн реактор дээр суурилсан цөмийн сансрын цахилгаан станцуудыг хөгжүүлэх шийдвэрийг 1957 онд гаргасан. 1963 онд Академич В.П.Глушко (Энергомаш ТББ), дараа нь ЗХУ-ын Төв Хороо, ЗХУ-ын Сайд нарын Зөвлөлийн тогтоолоор батлагдсан.
Хийн фазын NRE-ийн бүтээн байгуулалт ЗХУ-д хорин жилийн турш хийгдсэн боловч харамсалтай нь санхүүжилт хангалтгүй, нэмэлт хэрэгцээ шаардлагын улмаас хэзээ ч дуусаагүй байна. суурь судалгаацөмийн түлш ба устөрөгчийн плазмын термодинамик, нейтроны физик ба соронзонгидродинамикийн чиглэлээр.
ЗХУ-ын цөмийн эрдэмтэд, инженерүүд хийн фазын цөмийн реакторын үйл ажиллагааны тогтвортой байдлыг хангах, эгзэгтэй байдлыг хангах, хэдэн мянган градус хүртэл халсан устөрөгчийг ялгаруулах үед хайлсан ураны алдагдлыг бууруулах, дулааны хамгаалалт зэрэг олон асуудалтай тулгарсан. цорго ба соронзон орны генератор, ураны задралын бүтээгдэхүүний хуримтлал, химийн тэсвэртэй бүтцийн материалыг сонгох гэх мэт.
ЗХУ-ын Ангараг гараг руу нисдэг анхны хүн болох "Ангараг-94" хөтөлбөрт зориулж "Энергиа" зөөгч пуужин бүтээгдэж эхлэхэд цөмийн хөдөлгүүрийн төслийг тодорхойгүй хугацаагаар хойшлуулав. Зөвлөлт Холбоот Улс 1994 онд манай сансрын нисэгчдийг Ангараг гараг дээр буулгахад хангалттай цаг хугацаа, хамгийн чухал нь улс төрийн хүсэл зориг, эдийн засгийн үр ашиг байсангүй. Энэ нь манай улсыг манлайлж байгаагийн маргаангүй ололт, баталгаа байх болно өндөр технологидараагийн хэдэн арван жилд. Гэвч бусад олон зүйлийн нэгэн адил сансар огторгуйг ЗХУ-ын сүүлчийн удирдлага урвасан. Түүхийг өөрчлөх боломжгүй, явсан эрдэмтэн, инженерүүдийг эргүүлж өгөх боломжгүй, алдагдсан мэдлэгийг сэргээх боломжгүй. Маш олон зүйлийг дахин бүтээх шаардлагатай болно.
Гэхдээ сансрын цөмийн эрчим хүч нь хатуу ба хийн фазын NRE-ийн хүрээгээр хязгаарлагдахгүй. Тийрэлтэт хөдөлгүүрт бодисын халсан урсгалыг бий болгохын тулд та цахилгаан эрчим хүчийг ашиглаж болно. Энэ санааг Константин Эдуардович Циолковский 1903 онд "Дэлхийн орон зайг реактив багажаар судлах" бүтээлдээ анх илэрхийлжээ.
ЗСБНХУ-ын анхны цахилгаан дулаан пуужингийн хөдөлгүүрийг 1930-аад онд ЗХУ-ын ШУА-ийн ирээдүйн академич, NPO Energia компанийн тэргүүн Валентин Петрович Глушко бүтээжээ.
Цахилгаан пуужингийн хөдөлгүүрийн ажиллах зарчим өөр байж болно. Тэдгээрийг ихэвчлэн дөрвөн төрөлд хуваадаг.

• цахилгаан дулаан (халаалт эсвэл цахилгаан нум). Тэдгээрийн дотор хий нь 1000-5000К-ийн температурт халааж, NRE-ийн нэгэн адил цоргоноос гадагшилдаг.
• цахилгаан статик хөдөлгүүрүүд (коллоид ба ион), ажлын бодисыг эхлээд ионжуулж, дараа нь эерэг ионууд (электронгүй атомууд) цахилгаан статик талбарт хурдасч, мөн хушууны сувгаар цацагдаж, тийрэлтэт түлхэлт үүсгэдэг. Хөдөлгөөнгүй плазмын хөдөлгүүрүүд нь цахилгаан статик хөдөлгүүрт хамаарна.
• magnetoplasma болон magnetodinamik пуужингийн хөдөлгүүрүүд. Тэнд хийн сийвэн нь перпендикуляр огтлолцсон соронзон ба цахилгаан талбайнуудад Амперын хүчээр хурдасдаг.
• цахилгаан гүйдэл дэх ажлын шингэний ууршилтаас үүсэх хийн энергийг ашигладаг импульсийн пуужингийн хөдөлгүүрүүд.

Эдгээр цахилгаан пуужингийн хөдөлгүүрүүдийн давуу тал нь ажлын шингэний бага зарцуулалт, 60% хүртэл үр ашигтай, бөөмийн урсгалын өндөр хурдтай байдаг нь сансрын хөлгийн массыг мэдэгдэхүйц бууруулж чаддаг боловч хасах - бага түлхэлтийн нягтралтай байдаг. , мөн үүний дагуу бага хүч чадал, түүнчлэн ажлын шингэний өндөр өртөгтэй (инертийн хий эсвэл шүлтлэг металлын уур) плазм үүсгэх.
Бүртгэгдсэн бүх төрлийн цахилгаан моторыг практикт хэрэгжүүлж, 1960-аад оны дунд үеэс Зөвлөлт болон Америкийн тээврийн хэрэгсэлд сансарт олон удаа ашиглаж ирсэн боловч бага хүчин чадалтай тул тэдгээрийг голчлон тойрог замд залруулах хөдөлгүүр болгон ашиглаж байжээ.
1968-1988 онд ЗХУ нь цөмийн байгууламж бүхий Космос хиймэл дагуулуудыг бүхэлд нь хөөргөсөн. Реакторуудын төрлийг "Бук", "Топаз", "Енисей" гэж нэрлэсэн.
Енисей төслийн реактор нь 135 кВт хүртэл дулааны хүчин чадалтай, 5 кВт орчим цахилгаан эрчим хүчтэй байв. Дулаан зөөгч нь натри-калийн хайлмал байв. Энэ төсөл 1996 онд хаагдсан.
Жинхэнэ дэмжигч пуужингийн моторын хувьд маш хүчирхэг эрчим хүчний эх үүсвэр шаардлагатай. Тэгээд хамгийн сайн эх сурвалжИйм сансрын хөдөлгүүрийн энерги нь цөмийн реактор юм.
Цөмийн эрчим хүч бол манай улс тэргүүлэх байр сууриа хадгалж буй өндөр технологи бүхий салбарын нэг юм. Орос улсад цоо шинэ пуужингийн хөдөлгүүрийг аль хэдийн бүтээж байгаа бөгөөд энэ төсөл 2018 онд амжилттай дуусахад ойрхон байна. Нислэгийн туршилтыг 2020 онд хийхээр төлөвлөж байна.
Хэрэв хийн фазын NRE нь суурь судалгааны дараа бидний эргэн ирэх ёстой ирээдүйн хэдэн арван жилийн сэдэв юм бол түүний одоогийн хувилбар нь мегаваттын зэрэглэлийн атомын цахилгаан станц (АЦС) бөгөөд үүнийг Росатом болон Росатом аль хэдийн бүтээжээ. 2009 оноос хойш Роскосмос аж ахуйн нэгжүүд.
Одоогоор дэлхийн цорын ганц сансрын атомын цахилгаан станц бүтээгч, үйлдвэрлэгч NPO Красная Звезда, түүнчлэн Н.И. M. V. Келдыш, NIKIET тэднийг. N. A. Dollezhala, судалгааны хүрээлэн NPO Luch, Kurchatov хүрээлэн, IRM, IPPE, NIIAR болон NPO Mashinostroeniya.
Атомын цахилгаан станц нь дулааны энергийг цахилгаан энерги болгон хувиргах турбомашин бүхий өндөр температурт хийн хөргөлттэй хурдан нейтрон цөмийн реактор, илүүдэл дулааныг сансарт зайлуулах хөргөгч ялгаруулагчийн систем, багажийн угсралтын тасалгаа, блок маршийн плазм эсвэл ионы цахилгаан мотор ба ачааг байрлуулах сав .
Эрчим хүчний хөдөлгүүрийн системд цөмийн реактор нь цахилгаан плазмын хөдөлгүүрийг ажиллуулах цахилгаан эрчим хүчний эх үүсвэр болдог бол цөмөөр дамжин өнгөрч буй реакторын хийн хөргөлт нь цахилгаан үүсгүүр, компрессорын турбин руу орж, реактор руу буцаж ирдэг. хаалттай гогцоо бөгөөд NRE-тэй адил сансарт хаягддаггүй бөгөөд энэ нь дизайныг илүү найдвартай, аюулгүй болгодог тул хүнтэй сансрын нисгэгчдэд тохиромжтой.
Атомын цахилгаан станцыг сарыг судлах эсвэл олон зориулалттай тойрог замын цогцолбор байгуулах явцад ачаа тээвэрлэх боломжийг хангах зорилгоор дахин ашиглах боломжтой сансрын чирэгч болгон ашиглахаар төлөвлөж байна. Үүний давуу тал нь тээврийн системийн элементүүдийг дахин ашиглах боломжтой (Илон Маск SpaceX сансрын төслүүддээ хүрэхийг хичээж байгаа) төдийгүй химийн тийрэлтэт хөдөлгүүртэй пуужингаас гурав дахин их ачаа тээвэрлэх чадвартай байх болно. тээврийн системийн хөөргөх массыг багасгах замаар харьцуулах хүч . Суурилуулалтын тусгай загвар нь үүнийг дэлхий дээрх хүмүүс болон хүрээлэн буй орчинд аюулгүй болгодог.
2014 онд энэхүү цөмийн цахилгаан хөдөлгөгч станцын анхны стандарт загварын түлшний элементийг (түлшний элемент) Электросталь дахь "Машиностроительный завод" ХК-д угсарч, 2016 онд реакторын үндсэн сагс симуляторыг туршиж үзсэн.
Одоо (2017 онд) угсралтын бүтцийн элементүүдийг үйлдвэрлэх, эд анги, угсралтыг макет дээр турших, турбомашин эрчим хүч хувиргах систем, эрчим хүчний нэгжийн прототипийг бие даасан турших ажил хийгдэж байна. Ажлыг ирэх 2018 оны сүүлээр дуусгахаар төлөвлөж байгаа ч 2015 оноос хойш төлөвлөгөөний хоцрогдол хуримтлагдаж эхэлсэн.
Иймээс энэхүү суурилуулалтыг бүтээнгүүт Орос улс цөмийн сансрын технологи эзэмшсэн дэлхийн анхны орон болох бөгөөд энэ нь нарны аймаг төдийгүй хуурай газрын болон харь гаригийн эрчим хүчийг хөгжүүлэх ирээдүйн төслүүдийн үндэс суурь болно. Сансрын атомын цахилгаан станцуудыг ашиглан дэлхий рүү эсвэл сансрын модулиудаар цахилгаан эрчим хүчийг алсаас дамжуулах системийг бий болгоход ашиглаж болно. цахилгаан соронзон цацраг. Мөн энэ нь болно дэвшилтэт технологиирээдүйд манай улс тэргүүлэх байр суурь эзэлнэ.
Боловсруулсан плазмын моторын үндсэн дээр хүн төрөлхтний алсын зайн сансрын нислэг, юуны түрүүнд тойрог замд нь ердөө 1.5 сарын дотор хүрэх Ангараг гарагийг судлах хүчирхэг хөдөлгүүрийн системийг бий болгоно. ердийн химийн тийрэлтэт хөдөлгүүрийг ашиглахтай адил жил .
Мөн ирээдүй үргэлж эрчим хүчний хувьсгалаас эхэлдэг. Тэгээд өөр юу ч биш. Эрчим хүч нь анхдагч бөгөөд техникийн дэвшил, батлан ​​хамгаалах чадвар, хүмүүсийн амьдралын чанарт нөлөөлдөг эрчим хүчний хэрэглээний хэмжээ юм.

НАСА-гийн туршилтын плазмын пуужингийн хөдөлгүүр

Зөвлөлтийн астрофизикч Николай Кардашев 1964 онд соёл иргэншлийн хөгжлийн цар хүрээг санал болгосон. Энэхүү масштабын дагуу соёл иргэншлийн технологийн хөгжлийн түвшин нь манай гаригийн хүн амын хэрэгцээнд зарцуулж буй эрчим хүчний хэмжээнээс хамаардаг. Тиймээс миний бичсэн соёл иргэншил нь дэлхий дээр байгаа бүх нөөцийг ашигладаг; II төрлийн соёл иргэншил - одныхоо энергийг өөрийн системд хүлээн авдаг; III төрлийн соёл иргэншил нь галактикынхаа боломжтой энергийг ашигладаг. Хүн төрөлхтөн ийм хэмжээний I хэлбэрийн соёл иргэншилд хараахан хүрээгүй байна. Бид дэлхийн нийт боломжит эрчим хүчний 0.16 хувийг л ашигладаг. Энэ нь Орос улсад төдийгүй дэлхий даяар хөгжих орон зай байгаа бөгөөд эдгээр цөмийн технологи нь манай улсын сансарт төдийгүй ирээдүйн эдийн засгийн хөгжил цэцэглэлтийн замыг нээх болно гэсэн үг юм.
Шинжлэх ухаан, техникийн салбарт Оросын цорын ганц сонголт бол удирдагчдын ард олон жилийг нэг "үсрэлт" -ээр даван туулахын тулд цөмийн сансрын технологид хувьсгалт нээлт хийх явдал байж магадгүй юм. дараагийн хөгжлийн мөчлөг дэх технологийн хувьсгал. хүний ​​соёл иргэншил. Ийм өвөрмөц боломж хэдэн зуунд нэг л удаа энэ эсвэл тэр улсад тохиодог.
Харамсалтай нь сүүлийн 25 жилийн хугацаанд суурь шинжлэх ухаан, дээд, дунд боловсролын чанарт зохих ёсоор анхаарал хандуулаагүй Орос улс хөтөлбөрөө хумиж, одоогийн эрдэмтэн, инженерүүдийг солихгүй бол энэ боломжоо үүрд алдах эрсдэлтэй. шинэ үеийн судлаачид. 10-12 жилийн дараа Орост тулгарах геополитик, технологийн сорилт нь 20-р зууны дунд үеийн аюул заналхийлэлтэй дүйцэхүйц маш ноцтой байх болно. Ирээдүйд Оросын бүрэн эрхт байдал, бүрэн бүтэн байдлыг хадгалахын тулд эдгээр сорилтод хариу үйлдэл үзүүлэх, цоо шинэ зүйлийг бий болгох чадвартай мэргэжилтнүүдийг яаралтай бэлтгэх шаардлагатай байна.
Орос улсыг дэлхийн оюун ухаан, технологийн төв болгоход ердөө 10 орчим жил байгаа бөгөөд боловсролын чанарт ноцтой өөрчлөлт оруулахгүйгээр үүнийг хийх боломжгүй юм. Шинжлэх ухаан, технологийн дэвшлийг бий болгохын тулд боловсролын системд (сургууль, их сургуулийн аль алинд нь) ертөнцийн дүр төрх, шинжлэх ухааны үндэс суурь, үзэл суртлын бүрэн бүтэн байдлыг системтэй үзэх шаардлагатай.
Сансрын салбарын өнөөгийн зогсонги байдлын хувьд энэ нь аймшигтай биш юм. Физик зарчим, орчин үеийн сансрын технологид суурилсан сансрын хиймэл дагуулын үйлчилгээний салбарт удаан хугацааны туршид эрэлт хэрэгцээтэй байх болно. Хүн төрөлхтөн 5.5 мянган жилийн турш дарвуулт онгоц хэрэглэж, уурын эрин бараг 200 жил үргэлжилсэн бөгөөд зөвхөн 20-р зуунд л шинжлэх ухаан, технологийн ээлжит хувьсгал гарч, инновацийн давалгааг эхлүүлсэн тул дэлхий хурдацтай өөрчлөгдөж эхэлснийг эргэн санацгаая. технологийн хэв маягийн өөрчлөлт нь эцсийн дүндээ дэлхийн эдийн засаг, улс төрийг өөрчилсөн. Хамгийн гол нь эдгээр өөрчлөлтүүдийн гарал үүсэлтэй байх явдал юм.

Шингэн түлшээр ажилладаг пуужингийн хөдөлгүүрүүд нь хүн төрөлхтөнд сансарт - дэлхийн ойролцоох тойрог замд гарах боломжийг олгосон. Гэсэн хэдий ч ийм пуужингууд нислэгийн эхний хэдэн минутад түлшний 99% -ийг шатаадаг. Үлдсэн түлш нь бусад гаригууд руу аялахад хүрэлцэхгүй байж магадгүй бөгөөд хурд нь маш бага тул аялал хэдэн арван, хэдэн зуун жил үргэлжилнэ. Цөмийн хөдөлгүүрүүд асуудлыг шийдэж чадна. Хэрхэн? Үүнийг хамтдаа олж мэдэцгээе.

Тийрэлтэт хөдөлгүүрийн ажиллах зарчим нь маш энгийн: энэ нь түлшийг тийрэлтэт онгоцны кинетик энерги болгон хувиргадаг (эрчим хүчний хэмнэлтийн хууль), энэ тийрэлтэт онгоцны чиглэлийн улмаас пуужин сансарт хөдөлдөг (хамгаалалтын хууль). импульс). Бид пуужин эсвэл онгоцыг түлшний урсах хурдаас илүү хурдасгах боломжгүй гэдгийг ойлгох нь чухал юм - буцаан хаягдсан халуун хий.

New Horizons сансрын хөлөг

Үр ашигтай хөдөлгүүр нь амжилтгүй эсвэл хуучирсан хөдөлгүүрээс юугаараа ялгаатай вэ?Юуны өмнө пуужинг хүссэн хурдыг нь хурдасгахын тулд хөдөлгүүрт хэр их түлш хэрэгтэй вэ. Пуужингийн хөдөлгүүрийн хамгийн чухал параметрийг гэж нэрлэдэг тодорхой импульс, энэ нь нийт импульс ба түлшний зарцуулалтын харьцаагаар тодорхойлогддог: энэ үзүүлэлт их байх тусам пуужингийн хөдөлгүүр илүү үр ашигтай ажилладаг. Хэрэв пуужин нь бараг бүхэлдээ түлшээс бүрддэг бол (энэ нь түүнд ачаалал өгөх газар байхгүй, хязгаарлах тохиолдол) бол тодорхой импульс нь пуужингийн хушуунаас гарах түлшний (түлшний) хурдтай тэнцүү гэж үзэж болно. Пуужин хөөргөх нь маш үнэтэй ажил бөгөөд зөвхөн ачааг төдийгүй жин, зай эзэлдэг түлшний грамм бүрийг харгалзан үздэг. Тиймээс инженерүүд илүү идэвхтэй түлшийг сонгож, нэгж нь хамгийн их өгөөжийг өгч, тодорхой импульсийг нэмэгдүүлдэг.

Түүхэн болон өнөө үеийн пуужингийн дийлэнх нь түлшний шаталтын (исэлдэлтийн) химийн урвалыг ашигладаг хөдөлгүүрээр тоноглогдсон байв.

Тэд Сар, Сугар, Ангараг, тэр ч байтугай алслагдсан бүсийн гарагууд болох Бархасбадь, Санчир, Далай вант хүрэх боломжтой болгосон. Үнэн бол сансрын экспедицүүд хэдэн сар, хэдэн жил үргэлжилсэн (Пионер, Вояжер, Шинэ Horizons гэх мэт автомат станцууд). Ийм бүх пуужингууд дэлхийгээс хөөрөхдөө түлшний ихээхэн хэсгийг зарцуулдаг бөгөөд дараа нь хөдөлгүүр асаах ховор мөчүүдтэй инерцээр үргэлжлүүлэн нисдэг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.

Пионер сансрын хөлөг

Ийм хөдөлгүүрүүд нь дэлхийн ойролцоох тойрог замд пуужин хөөргөхөд тохиромжтой боловч үүнийг гэрлийн хурдны дөрөвний нэг хүртэл хурдасгахын тулд гайхалтай их хэмжээний түлш шаардагдана (тооцоолол нь 103200 грамм түлш шаардлагатай байгааг харуулж байна. Манай Галактикийн масс 1056 граммаас ихгүй байна). Хамгийн ойрын гаригууд, тэр ч байтугай одод хүрэхийн тулд бидэнд шингэн түлшээр ажилладаг пуужингууд хангах боломжгүй хангалттай өндөр хурд хэрэгтэй болох нь ойлгомжтой.

Хийн фазын цөмийн хөдөлгүүр

гүн орон зай- шал өөр асуудал. Жишээлбэл, шинжлэх ухааны зөгнөлт зохиолчдын "амьдарч байсан" Ангараг гарагийг авч үзье: энэ нь маш сайн судлагдсан, шинжлэх ухааны хувьд ирээдүйтэй, хамгийн чухал нь бусадтай адилгүй ойрхон юм. Гол нь багийнхныг боломжийн хугацаанд, өөрөөр хэлбэл аль болох хурдан хүргэж чадах "сансрын автобус"-ын тухай юм. Гэхдээ гариг ​​хоорондын тээвэрт асуудал гардаг. Хүлээн зөвшөөрөгдсөн хэмжээсийг хадгалж, боломжийн хэмжээний түлш зарцуулж, хүссэн хурдыг нь хурдасгахад хэцүү байдаг.

RS-25 (Rocket System 25) нь АНУ-ын Rocketdine компанид үйлдвэрлэсэн шингэн түлшээр ажилладаг пуужингийн хөдөлгүүр юм. Үүнийг "Space Shuttle" сансрын тээврийн системийн планер дээр ашигласан бөгөөд тус бүр нь гурван ийм хөдөлгүүрээр тоноглогдсон байв. SSME хөдөлгүүр (Англи хэлээр сансрын хөлгийн гол хөдөлгүүр - сансрын хөлгийн гол хөдөлгүүр) гэдгээрээ илүү алдартай. Түлшний үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь шингэн хүчилтөрөгч (исэлдүүлэгч) ба устөрөгч (түлш) юм. RS-25 нь хаалттай циклийн схемийг ашигладаг (генераторын хий шатсаны дараа).

Үүний шийдэл нь сансрын хөлгүүдийг түлхэж буй "энх тайван атом" байж болох юм. Хамгийн багадаа өөрийгөө тойрог замд хөөргөх чадвартай хөнгөн, авсаархан төхөөрөмжийг бүтээх талаар инженерүүд өнгөрсөн зууны 50-аад оны сүүлээр бодож байсан. Цөмийн хөдөлгүүр ба дотоод шаталтат хөдөлгүүртэй пуужингийн гол ялгаа нь кинетик энергийг түлшний шаталтаас бус харин цацраг идэвхт элементүүдийн задралын дулааны энергийн ачаар олж авдаг. Эдгээр аргуудыг харьцуулж үзье.

-аас шингэн хөдөлгүүрүүдТүлш ба исэлдүүлэгчийн урвалын явцад үүссэн яндангийн хийн халуун "коктейль" (эрч хүчийг хадгалах хууль) гарч ирдэг (эрчим хүчийг хадгалах хууль). Ихэнх тохиолдолд энэ нь хүчилтөрөгч ба устөрөгчийн хослол юм (устөрөгчийг шатаах үр дүн нь энгийн ус юм). H2O нь устөрөгч эсвэл гелийээс хамаагүй том молийн масстай тул хурдасгахад илүү хэцүү байдаг тул ийм хөдөлгүүрийн хувийн импульс нь 4500 м / с байна.

НАСА сансрын пуужин хөөргөх шинэ системийн газрын туршилт, 2016 (АНУ, Юта). Эдгээр хөдөлгүүрүүдийг Ангараг гараг руу хөөргөхөөр төлөвлөж буй Орион сансрын хөлөгт суурилуулах юм.

AT цөмийн хөдөлгүүрүүдЗөвхөн устөрөгчийг ашиглах, цөмийн задралын энергийн улмаас түүнийг хурдасгах (халаах) санал болгож байна. Тиймээс исэлдүүлэгчийг (хүчилтөрөгч) хэмнэж байгаа бөгөөд энэ нь аль хэдийн гайхамшигтай боловч бүгд биш юм. Устөрөгч нь харьцангуй бага хувийн таталцалтай тул бид үүнийг илүү өндөр хурдтай болгоход илүү хялбар байдаг. Мэдээжийн хэрэг халуунд мэдрэмтгий бусад хий (гелий, аргон, аммиак, метан) -ийг бас ашиглаж болно, гэхдээ тэдгээр нь бүгд устөрөгчөөс дор хаяж хоёр дахин бага байдаг нь хамгийн чухал зүйл - хүрч болох тодорхой импульс (8 км-ээс дээш). / с).

Тэгэхээр алдах нь үнэ цэнэтэй юу? Олз нь маш их бөгөөд реакторын зохион байгуулалт, удирдлагын нарийн төвөгтэй байдал, том жин, цацрагийн аюул нь инженерүүдийг зогсоодоггүй. Түүнээс гадна хэн ч дэлхийн гадаргуугаас эхлэхгүй - ийм хөлөг онгоцыг тойрог замд угсрах болно.

"Нисдэг" реактор

Цөмийн хөдөлгүүр хэрхэн ажилладаг вэ? Сансрын хөдөлгүүрийн реактор нь хуурай газрынхаас хамаагүй жижиг, илүү авсаархан боловч бүх үндсэн эд анги, удирдлагын механизм нь үндсэндээ ижил байдаг. Реактор нь шингэн устөрөгчийг нийлүүлдэг халаагуурын үүрэг гүйцэтгэдэг. Цөм дэх температур 3000 градус хүрдэг (мөн түүнээс дээш байж болно). Дараа нь халсан хий нь хошуугаар дамжин гардаг.

Гэсэн хэдий ч ийм реакторууд хортой цацраг ялгаруулдаг. Багийн болон олон тооны хүмүүсийг хамгаалахын тулд электрон тоног төхөөрөмжЦацраг туяаг нухацтай авч үзэх хэрэгтэй. Тиймээс цөмийн хөдөлгүүртэй гариг ​​хоорондын хөлөг онгоцны төслүүд нь ихэвчлэн шүхэртэй төстэй байдаг: хөдөлгүүр нь үндсэн модультай урт ферм эсвэл хоолойгоор холбогдсон хамгаалагдсан тусдаа блок дотор байрладаг.

"Шатаах камер"Реакторын цөм нь цөмийн хөдөлгүүр болж, өндөр даралтын дор нийлүүлсэн устөрөгчийг 3000 ба түүнээс дээш градус хүртэл халаадаг. Энэ хязгаар нь зөвхөн реакторын материалын халуунд тэсвэртэй байдал, түлшний шинж чанараар тодорхойлогддог боловч температурыг нэмэгдүүлэх нь тодорхой импульсийг нэмэгдүүлдэг.

Түлшний элементүүд- эдгээр нь халуунд тэсвэртэй хавиргатай (дулаан дамжуулах талбайг нэмэгдүүлэх) цилиндр - ураны үрлээр дүүргэсэн "нүдний шил" юм. Тэдгээр нь ажлын шингэн болон реакторын хөргөгчийн үүрэг гүйцэтгэдэг хийн урсгалаар "угаагддаг". Бүтэц бүхэлдээ бериллийн цацруулагч дэлгэцээр тусгаарлагдсан бөгөөд энэ нь аюултай цацрагийг гадагшлуулахгүй. Дулааны ялгаралтыг хянахын тулд дэлгэцийн хажууд тусгай эргэдэг бөмбөр байрладаг.

Цөмийн пуужингийн хөдөлгүүрийн хэд хэдэн ирээдүйтэй загварууд байдаг бөгөөд тэдгээрийн хэрэгжилт нь далавчинд хүлээж байна. Эцсийн эцэст тэдгээрийг голчлон гариг ​​хоорондын аялалд ашиглах болно, энэ нь яг л булангийн ойролцоо байгаа бололтой.

Цөмийн хөдөлгүүрийн төслүүд

Эдгээр төслүүдийг янз бүрийн шалтгааны улмаас зогсоосон - мөнгө дутагдалтай, дизайны нарийн төвөгтэй байдал, эсвэл бүр сансар огторгуйд угсрах, суурилуулах хэрэгцээ.

"ORION" (АНУ, 1950–1960)

Хүний удирдлагатай цөмийн импульсийн төсөл сансрын хөлөг("тэсрэх") гариг ​​хоорондын болон од хоорондын орон зайг судлах зориулалттай.

Үйл ажиллагааны зарчим.Усан онгоцны хөдөлгүүрээс нислэгийн эсрэг чиглэлд жижиг эквивалент цөмийн цэнэгийг хөлөг онгоцноос харьцангуй богино зайд (100 м хүртэл) дэлбэлдэг. Нөлөөллийн хүчхөлөг онгоцны сүүл хэсэгт байрлах асар том цацруулагч хавтангаас ойж, урагш "түлхэв".

"ПРОМЕТЕЙ" (АНУ, 2002–2005)

НАСА-гийн сансрын агентлагийн сансрын хөлөгт зориулсан цөмийн хөдөлгүүр бүтээх төсөл.

Үйл ажиллагааны зарчим.Сансрын хөлгийн хөдөлгүүр нь түлхэлт үүсгэдэг ионжуулсан тоосонцор болон угсралтын ажлыг эрчим хүчээр хангадаг авсаархан цөмийн реактороос бүрдэх ёстой байв. Ионы хөдөлгүүр нь 60 орчим грамм хүч гаргадаг ч байнгын ажиллах чадвартай. Эцсийн эцэст хөлөг онгоц аажмаар асар их хурдыг авах боломжтой болно - 50 км / с хурдалж, хамгийн бага эрчим хүч зарцуулдаг.

"ПЛУТОН" (АНУ, 1957–1964)

Цөмийн ramjet хөдөлгүүрийг хөгжүүлэх төсөл.

Үйл ажиллагааны зарчим.Урд талаас агаар тээврийн хэрэгсэлцөмийн реактор руу орж, тэндээ халдаг. Халуун агаар нь өргөжиж, илүү хурдацтай болж, хошуугаар дамжин гарч, шаардлагатай түлхэц өгдөг.

НЕРВА (АНУ, 1952–1972)

(eng. Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application) нь АНУ-ын Атомын энергийн хороо болон НАСА-гийн цөмийн пуужингийн хөдөлгүүр бүтээх хамтарсан хөтөлбөр юм.

Үйл ажиллагааны зарчим.Шингэн гидрогелийг тусгай тасалгаанд оруулж, цөмийн реактороор халаадаг. Халуун хий нь өргөжиж, цорго руу гарч, түлхэлт үүсгэдэг.

Цөмийн пуужингийн хөдөлгүүр - пуужингийн хөдөлгүүр, зарчим нь цөмийн урвал эсвэл цацраг идэвхт задрал дээр суурилдаг бол энерги ялгардаг бөгөөд энэ нь урвалын бүтээгдэхүүн эсвэл бусад бодис, тухайлбал устөрөгч байж болно. Дээрх үйл ажиллагааны зарчмыг ашигладаг хэд хэдэн төрлийн пуужингийн хөдөлгүүрүүд байдаг: цөмийн, радиоизотоп, термоядро. Цөмийн пуужингийн хөдөлгүүрийг ашигласнаар химийн пуужингийн хөдөлгүүр өгч чадахаас хамаагүй өндөр тодорхой импульсийн утгыг олж авах боломжтой. Өвөрмөц импульсийн өндөр утгыг ажлын шингэний хугацаа дуусах өндөр хурдаар тайлбарладаг - ойролцоогоор 8-50 км / с. Цөмийн хөдөлгүүрийн түлхэлтийн хүчийг химийн хөдөлгүүртэй харьцуулах боломжтой бөгөөд энэ нь ирээдүйд бүх химийн хөдөлгүүрийг цөмийн хөдөлгүүрээр солих боломжийг олгоно.

Замын гол саад бүрэн солихнь цөмийн пуужингийн хөдөлгүүрээс үүдэлтэй хүрээлэн буй орчны цацраг идэвхт бохирдол юм.

Тэдгээр нь хатуу фаз ба хийн фаз гэсэн хоёр төрөлд хуваагддаг. Эхний төрлийн хөдөлгүүрт хуваагдмал материалыг боловсруулсан гадаргуутай саваа угсралтад байрлуулна. Энэ нь хийн ажлын шингэнийг үр дүнтэй халаах боломжийг олгодог бөгөөд ихэвчлэн устөрөгч нь ажлын шингэний үүрэг гүйцэтгэдэг. Хугацаа дуусах хугацаа хязгаарлагдмал хамгийн их температуражлын шингэн, энэ нь эргээд бүтцийн элементүүдийн зөвшөөрөгдөх дээд температураас шууд хамаардаг бөгөөд энэ нь 3000 К-ээс ихгүй байна. Хийн фазын цөмийн пуужингийн хөдөлгүүрт задрах бодис нь хийн төлөвт байдаг. Түүний хадгалалт ажлын талбайцахилгаан соронзон орны нөлөөгөөр хийгддэг. Энэ төрлийн цөмийн пуужингийн хөдөлгүүрийн хувьд бүтцийн элементүүд нь саатуулах хүчин зүйл биш тул ажлын шингэний хугацаа дуусах хурд нь 30 км / с-ээс хэтрэх боломжтой. Хагардаг материал гоожиж байгаа хэдий ч тэдгээрийг эхний шатны хөдөлгүүр болгон ашиглаж болно.

70-аад онд. 20-р зуун АНУ, ЗХУ-д хатуу фаз дахь задрах материалтай цөмийн пуужингийн хөдөлгүүрүүдийг идэвхтэй туршиж үзсэн. АНУ-д NERVA хөтөлбөрийн хүрээнд цөмийн пуужингийн туршилтын хөдөлгүүр бүтээх хөтөлбөр боловсруулж байсан.

Америкчууд шингэн устөрөгчөөр хөргөсөн бал чулууны реактор бүтээж, халааж, ууршуулж, пуужингийн хошуугаар шиддэг. Бал чулууг сонгох нь түүний температурын эсэргүүцэлтэй холбоотой байв. Энэхүү төслийн дагуу үүссэн хөдөлгүүрийн тодорхой импульс нь 1100 кН хүч чадалтай химийн хөдөлгүүрүүдийн харгалзах үзүүлэлтээс хоёр дахин их байх ёстой байв. Нерва реактор нь Санчир гариг ​​V хөөргөх төхөөрөмжийн гурав дахь шатны нэг хэсэг болж ажиллах ёстой байсан боловч сарны хөтөлбөр хаагдсан, энэ ангиллын пуужингийн хөдөлгүүрт бусад даалгавар байхгүй тул реакторыг практикт туршиж үзээгүй.

Одоогийн байдлаар хийн фазын цөмийн пуужингийн хөдөлгүүр онолын хөгжлийн шатандаа байна. Хийн фазын цөмийн хөдөлгүүрт энэ нь удаан хөдөлж буй хийн урсгал нь хөргөх устөрөгчийн илүү хурдан урсгалаар хүрээлэгдсэн плутонийг ашиглах зорилготой юм. Орбитал дээр сансрын станцууд MIR болон ОУСС нь түлхэц өгөх туршилтуудыг явуулсан Цаашдын хөгжилхийн фазын хөдөлгүүрүүд.

Өнөөдөр бид Орос улс цөмийн хөдөлгүүрийн системийн чиглэлээр судалгаагаа бага зэрэг "царцаасан" гэж хэлж болно. Оросын эрдэмтдийн ажил нь цөмийн эрчим хүчний хөдөлгүүрийн системийн үндсэн эд анги, угсралтыг хөгжүүлэх, сайжруулах, түүнчлэн тэдгээрийг нэгтгэхэд илүү чиглэгддэг. Тэргүүлэх чиглэлЭнэ чиглэлийн цаашдын судалгаа бол хоёр горимд ажиллах чадвартай атомын цахилгаан станцуудыг бий болгох явдал юм. Эхнийх нь цөмийн пуужингийн хөдөлгүүрийн горим, хоёр дахь нь сансрын хөлөг дээр суурилуулсан тоног төхөөрөмжийг тэжээх цахилгаан үйлдвэрлэх горим юм.