Jaderný pohon - Nuclear propulsion - Wikipedia

Jaderný pohon zahrnuje širokou škálu pohonných metod, které používají nějakou formu jaderná reakce jako jejich primární zdroj energie. Myšlenka využití jaderného materiálu k pohonu sahá až do počátku 20. století. V roce 1903 se předpokládalo, že radioaktivní materiál, rádium, může být vhodným palivem pro motory k pohonu automobilů, letadel a lodí.[1] H. G. Wells tuto myšlenku zachytil ve své beletristické práci z roku 1914 Svět se osvobodil.[2]

Reaktory pod tlakovou vodou jsou nejběžnější reaktory používané na lodích a ponorkách. Na obrázkovém schématu jsou znázorněny principy činnosti. Primární chladivo je oranžové a sekundární chladivo (pára a později napájecí voda) modře.

Hladinové lodě, ponorky a torpéda

Plavidla s jaderným pohonem jsou hlavně vojenská ponorky, a letadlové lodě. Rusko je jedinou zemí, která má v současné době hlavně civilní povrchové lodě s jaderným pohonem ledoborce. USA mají v současné době (k červenci 2018) v provozu 11 letadlových lodí a všechny jsou poháněny jadernými reaktory. Podrobnější články najdete na:

A Třída Delta Ponorka na jaderný pohon.

Civilní námořní použití

Vojenské námořní použití

Torpédo

Hlavní článek: Stav-6 Oceánský víceúčelový systém

Ruské televizní kanály Channel One vysílaly obraz a podrobnosti volaného torpéda s jaderným pohonem Stav-6 kolem 12. listopadu 2015. Bylo uvedeno, že torpédo mělo dosah až 10 000 km, cestovní rychlost 100 uzlů a provozní hloubku až 1 000 metrů pod povrchem. Torpédo neslo 100megatonovou jadernou hlavici.[3]

Jeden z návrhů vycházejících z léta 1958 z prvního zasedání vědecké poradní skupiny, které se stalo JASON byl pro „torpédo s jaderným pohonem, které by se mohlo pohybovat po moři téměř neomezeně dlouho“.[4]

Letadla a střely

Hlavní článek: Jaderný pohon letadel
Obrázek souboru Jaderný pohon letadla systém, známý jako HTRE-3 (Experiment č. 3 pro přenos tepla). Centrální EBR-1 místo chemického paliva nahradil reaktor na bázi spalování ohřát vzduch. Reaktor rychle zvýšil teplotu vzduchem výměník tepla a napájel duální Motory J47 v řadě pozemních zkoušek.[5]

Výzkum letadel s jaderným pohonem byl prováděn během Studená válka podle Spojené státy a Sovětský svaz protože by pravděpodobně umožnily zemi držet jaderné bombardéry ve vzduchu po extrémně dlouhou dobu, užitečná taktika pro jaderný odstrašování. Ani jedna země nevytvořila žádné funkční jaderné letadlo. Jedním z konstrukčních problémů, který nebyl nikdy dostatečně vyřešen, byla potřeba silného stínění, které by posádku chránilo radiační nemoc. Od příchodu ICBM v 60. letech byla taktická výhoda těchto letadel značně snížena a příslušné projekty byly zrušeny. Protože tato technologie byla ze své podstaty nebezpečná, nebyla zvažována v nevojenských kontextech. Ve stejném období byly rovněž prozkoumány a zlevněny rakety s jaderným pohonem.

Letadlo

Rakety

Kosmická loď

Hlavní článek: Jaderná energie ve vesmíru

Bylo navrženo mnoho druhů jaderného pohonu a některé z nich (např. NERVA ) testováno pro kosmické aplikace.

Jaderný pulzní pohon

Hlavní článek: Jaderný pulzní pohon

Jaderná termální raketa

Hlavní článek: Jaderná termální raketa
Bimodální jaderné tepelné rakety - provádějí reakce štěpení jader podobné těm, které se používají v jaderných elektrárnách, včetně ponorek. Tato energie se používá k ohřevu kapalného vodíkového paliva. Vyobrazeným vozidlem je „Copernicus“, sestava horního stupně určená pro Space Launch System (2010).
  • Bimodální jaderné tepelné rakety provádět jaderné štěpné reakce podobné těm, které se používají v jaderných elektrárnách včetně ponorek. Tato energie se používá k ohřevu kapalného vodíkového paliva. Zastánci kosmických lodí s jaderným pohonem poukazují na to, že v době startu nedochází k téměř žádnému záření uvolněnému z jaderných reaktorů. Rakety s jaderným pohonem se nepoužívají ke zvedání ze Země. Jaderné tepelné rakety mohou poskytnout velké výkonnostní výhody ve srovnání s chemickými pohonnými systémy. Zdroje jaderné energie by také mohly být použity k poskytnutí kosmické lodi elektrické energie pro operace a vědecké vybavení.[8]
  • NERVA - NASA Jaderná energie pro aplikace raketových vozidel, americký program jaderných tepelných raket
  • Project Rover - americký projekt vývoje jaderné tepelné rakety. Program probíhal ve vědecké laboratoři Los Alamos v letech 1955 až 1972.
  • Projekt Timberwind 1987-1991

Ramjet

Přímé jaderné

Jaderná elektřina

Vývoj Ruské federální kosmické agentury

Hlavní článek: TEM (jaderný pohon)

Anatolij Perminov, vedoucí Ruská federální kosmická agentura oznámil[když? ] že vyvíjí kosmickou loď s jaderným pohonem pro cestování v hlubokém vesmíru.[9][10] Předběžný návrh byl proveden do roku 2013 a pro vývoj je plánováno dalších 9 let (v prostorové montáži). Cena je stanovena na 17 miliard rublů (600 milionů dolarů).[11]Jaderný pohon by měl mega-wattovou třídu,[12][13] poskytl nezbytné financování, uvedl vedoucí Roscosmos.

Tento systém by sestával z vesmírné jaderné energie a matice iontových motorů. „... Teplota horkého inertního plynu 1 500 ° C z reaktoru otáčí turbíny. Turbína otáčí generátorem a kompresorem, který cirkuluje pracovní tekutinu v uzavřeném okruhu. Pracovní kapalina je chlazena v chladiči. Generátor vyrábí elektřinu pro stejný iontový (plazmový) motor ... " [14][ověření se nezdařilo ]

Podle něj bude pohon schopen podporovat lidská mise na Mars s kosmonauty, kteří zůstali na Rudé planetě po dobu 30 dnů. Tato cesta na Mars s jaderným pohonem a stálým zrychlením by trvala šest týdnů, místo osmi měsíců pomocí chemického pohonu - za předpokladu 300krát vyššího tahu než u chemického pohonu.[15][16]

Vozidla

Auta

Myšlenka výroby automobilů, které používaly radioaktivní materiál, rádium, protože palivo pochází minimálně z roku 1903. Analýza koncepce z roku 1937 ukázala, že řidič takového vozidla může potřebovat 50 tun Vést překážka štít je od záření.[17]

V roce 1941 Dr. R M Langer, a Caltech fyzik, zastával myšlenku automobilu poháněného uran-235 v lednovém vydání Populární mechanika. Následoval ho William Bushnell Stout, návrhář Stout Scarab a dřívější Společnost inženýrů prezidenta, dne 7. srpna 1945 v New York Times. Problém stínění reaktoru tuto myšlenku nepraktizoval.[18] V prosinci 1945 oznámil John Wilson z Londýna, že vytvořil atomové auto. To vyvolalo značný zájem. Ukázalo se, že se na to podíval ministr pro pohonné hmoty a energii spolu s velkým tiskovým kontingentem. Vůz se neukázal a Wilson tvrdil, že bylo sabotováno. Pozdější soudní spor zjistil, že se jednalo o podvod a neexistovalo auto s jaderným pohonem.[19][20]

Přes problém se stíněním pokračovala na konci 40. a počátku 50. let debata o možnosti automobilů s jaderným pohonem. Vývoj jaderných ponorek a lodí a experimenty na vývoj letadel s jaderným pohonem v té době udržovaly tuto myšlenku naživu.[21] Ruské noviny v polovině padesátých let uváděly vývoj automobilu s jaderným pohonem od profesora V. Romadina, ale opět se ukázalo, že problémem je stínění.[22] Tvrdilo se, že jeho laboratoře překonaly problém se stíněním novou slitinou, která absorbovala paprsky.[23]

V roce 1958 ve výšce Americká automobilová kultura 50. let byly nejméně čtyři teoretické jaderné pohony koncepční vozy navrhl Američan Ford Nucleon a Studebaker Packard Astral stejně jako Francouzi Simca Fulgur navrhl Robert Opron[24][25] a Arbel Symétric. Kromě těchto koncepčních modelů nebyly postaveny žádné a nikdy nebyly vyrobeny žádné automobilové jaderné elektrárny. Chrysler inženýr C R Lewis tuto myšlenku zlevnil v roce 1957 kvůli odhadům, že automobil s hmotností 3 000 lb (1400 kg) bude vyžadovat motor o hmotnosti 36 000 kg. Jeho názor byl, že aby byla jaderná energie praktická, jsou zapotřebí účinné prostředky pro skladování energie.[26] Navzdory tomu návrháři Chrysleru v roce 1958 vypracovali několik možných návrhů.

V roce 1959 to bylo oznámeno Společnost Goodyear Tire and Rubber Company vyvinul nový guma sloučenina, která byla světlem a absorbovala záření, čímž se odstranila potřeba silného stínění. Reportér v té době zvažoval, že by to mohlo učinit z automobilů a letadel na jaderný pohon možnost.[27]

Ford vyrobil v roce 1962 pro model další potenciálně jaderný model Světová výstava v Seattlu, Ford Seattle-ite XXI.[28][29] To také nikdy nepřekročilo původní koncept.

V roce 2009, ke stému výročí General Motors ' získávání Cadillac, Vytvořila Loren Kulesus koncepční umění zobrazující auto s pohonem thorium.[30]

jiný

The Chrysler TV-8 byl experimentální koncepční tank navržený Chrysler v padesátých letech. Tank měl být a na jaderný pohon střední tank schopné pozemní a obojživelné války. Design nebyl nikdy masově vyráběn.[31] Mars rover Zvědavost je napájen a radioizotopový termoelektrický generátor (RTG), jako úspěšný Viking 1 a Viking 2 Mars přistává v roce 1976.[32][33]

Viz také

Reference

  1. ^ Některá praktická použití radiových paprsků, The Republic, Sunday, September 13, 1903
  2. ^ Nový zdroj energie, Svět osvobozen, H G Wells, Collins, Londýn a Glasgow, vydání z roku 1956, strana 55
  3. ^ Rusko odhaluje obří jaderné torpédo v úniku státní televize Zprávy BBC, 12. listopadu 2015 - vyvoláno 27. listopadu 2015
  4. ^ Science Magazine, 29. listopadu 1991, s. 1284
  5. ^ Thornton, G; Blumbeg, B. (leden 1961). „Experimenty s jaderným pohonem pro přenos tepla splňují testovací cíle“. Jaderná fyzika. McGraw-Hill. 19 (1). ISSN  0096-6207.
  6. ^ Norris, Guy (14. října 2014). „Falešný start pro atomový věk letectví“. Letecký týden. Citováno 17. října 2014.
  7. ^ Gady, Franz-Stefan (2. března 2018). „Rusko odhaluje„ nezastavitelnou “řízenou střelu s jaderným pohonem“. Diplomat. Citováno 26. března 2018.
  8. ^ Kontakt: Gynelle C. Steele (15. července 2005). „F-22 Raptor Stealth“. Výzkum a technologie NASA Glenn. Citováno 2009-07-08.
  9. ^ Ruská kosmická agentura oznamuje plány na stavbu hlubinné rakety využívající jadernou energii
  10. ^ Rusko a USA budou diskutovat o projektu kosmické lodi využívající jadernou energii
  11. ^ Rusové jet na kosmickou loď s jaderným pohonem na Mars // 2009
  12. ^ Page, Lewis (5. dubna 2011). "Rusko, NASA budou jednat o kosmických lodích na jaderný pohon. Moskovčané mají koule, ale ne peníze,". Registrace. Citováno 26. prosince 2013.
  13. ^ „Interview: Akademik Anatoly Koroteyev Pohled zevnitř na ruský systém pohonu jaderné energie“ (PDF). 21. století. Podzim / Zima 2012-2013. Citováno 26. prosince 2013. Zkontrolujte hodnoty data v: | datum = (Pomoc)
  14. ^ (v Rusku) Akademik Anatolij Koroteev: „Jaderná energie může poskytnout kvalitativní skok ve vývoji vesmíru“
  15. ^ Vesmírný pohon pro misi na Marsu může být vyvinut za 6-9 let
  16. ^ Rusko poté, co USA vyslyší, vede jaderný vesmírný závod
  17. ^ The Science Review, Issues 1-12, University of Melbourne Science Club, Melbourne University, 1937, strana 22
  18. ^ Automobile Quarterly, svazek 31, číslo 1, 1992, strany 14-29
  19. ^ První atomový automobil „sabotoval“, Townsville Daily Bulletin, Queensland, Austrálie, pondělí 3. prosince 1945 strana 2
  20. ^ Hoax „Atomic Car“ - Starší vynálezce dostal trest za trest, Cairns Post, Queensland Australia, pondělí 22. července 1946, strana 3
  21. ^ „Benson Ford představuje výzvu pro automobily s atomovým pohonem“. Brooklynský denní orel. 2. října 1951. str. 3. Citováno 4. června 2015 - přes Newspapers.com. otevřený přístup
  22. ^ Reading Eagle, neděle 20. února 1955, strana 8
  23. ^ Automobil poháněný atomem Nárokováno Rusky, The Victoria Advocate, Victoria, Texas, neděle 30. ledna 1955, strana 7
  24. ^ „Radioaktivní automobily dvacátého století“. Archivovány od originál dne 26. října 2018. Citováno 26. dubna 2012.
  25. ^ „Neočekávané očekávání Simca: la“ fulgur"" (francouzsky). Citováno 26. dubna 2012.
  26. ^ Hearst Magazines (duben 1957). „Populární mechanici poháněli auto Atom“. Populární mechanika. Hearst Magazines. p. 141.
  27. ^ Příchod atomově poháněného letadla zrychlil, Ray Cromley, advokát Victoria, Victoria, Texas, středa 24. června 1959, strana 4
  28. ^ Hanlon, Mike. „Ford Seattle-ite: jeden z nejvýznamnějších historických vozů historie“. Gizmag.com. Citováno 26. dubna 2012.
  29. ^ „1962 Ford Seattle-ite XXI“. Archivovány od originál dne 12. května 2013. Citováno 26. dubna 2012.
  30. ^ WTF? Koncept Cadillac World Thorium Fuel?
  31. ^ Hunnicutt 1990, str. 36.
  32. ^ „Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator“ (PDF). NASA / JPL. 1. ledna 2008. Archivovány od originál (PDF) 13. srpna 2012. Citováno 6. srpna 2012.
  33. ^ „Mars Exploration: Radioisotope Power and Heating for Mars Surface Exploration“ (PDF). NASA / JPL. 18. dubna 2006. Citováno 7. září 2009.

Další čtení

  • Bussard, R .; DeLauer, R. (1958). "Jaderný raketový pohon". McGraw-Hill. Citovat deník vyžaduje | deník = (Pomoc)
  • Bussard, R. (1965). „Základy jaderného letu“. McGraw-Hill. Citovat deník vyžaduje | deník = (Pomoc)
  • Cushin, Harry (duben 1951). „Atomic Power - In your car“. Trend motoru.

externí odkazy