Цөмийн хөдөлгүүр гэж юу вэ? Оросын шинэ супер зэвсэг: цөмийн пуужингийн хөдөлгүүр гэж юу вэ.

Цөмийн хөдөлгүүрүүд

40-өөд оны сүүлээр цөмийн энергийг ашиглах хэтийн төлөвөөс эйфорийн дараа АНУ, ЗХУ хоёулаа хөдөлж болох бүх зүйл дээр цөмийн хөдөлгүүр суурилуулах ажлыг эхлүүлэв. Ийм "мөнхийн" хөдөлгүүрийг бүтээх санаа нь цэргийнхэнд онцгой анхаарал татсан. Атомын цахилгаан станцууд (АЦС) ихэвчлэн тэнгисийн цэргийн хүчинд ашиглагдаж байсан, учир нь усан онгоцны цахилгаан станцууд, жишээлбэл, агаарын тээврийн гэх мэт хэмжээ, жингийн хатуу шаардлага тавьдаггүй байв. Гэсэн хэдий ч Агаарын цэргийн хүчин стратегийн нисэх хүчний хүрээг хязгааргүй нэмэгдүүлэх боломжийг "өнгөрч" чадаагүй. 1946 оны тавдугаар сард АНУ-ын Агаарын цэргийн хүчний командлал стратегийн бөмбөгдөгч онгоцуудыг тоноглох цөмийн хөдөлгүүр бүтээх төслийг "Нисэх онгоцыг хөдөлгөх цөмийн эрчим хүч" (товчилсон NEPA, "Нисэх онгоцны хөдөлгүүрт зориулсан цөмийн энерги" гэж орчуулсан) баталлаа. Үүнийг хэрэгжүүлэх ажлыг Oak Ridge үндэсний лабораторид эхлүүлсэн. 1951 онд Үүнийг Агаарын цэргийн хүчин, Цөмийн энергийн комисс (AEC) хамтарсан "Нисэх онгоцны цөмийн хөдөлгүүр" (ANP, "Aviation Nuclear Propulsion") хөтөлбөрөөр сольсон. Женерал Электрик компани турбожет (TRJ) бүтээсэн бөгөөд энэ нь ердийн шаталтын камерын оронд компрессороор шахсан агаарыг халаадаг цөмийн реактор байсан гэдгээрээ "энгийн"-ээс ялгаатай байв. Үүний зэрэгцээ агаар нь цацраг идэвхт болсон - нээлттэй хэлхээ. Тэр жилүүдэд тэд үүнийг илүү энгийн байдлаар авч үзсэн боловч нисэх онгоцны буудлаа бохирдуулахгүйн тулд хөөрөх, буух зориулалттай онгоцыг ердийн керосин хөдөлгүүрээр тоноглох ёстой байв. АНУ-ын анхны цөмийн нисэх онгоцны төслийг B-58 дуунаас хурдан стратегийн бөмбөгдөгч онгоцны үндсэн дээр бүтээсэн. Хөгжүүлэгч (Convair) үүнийг X-6 гэж тодорхойлсон. Гурвалжин далавчны доор цөмийн хөдөлгүүртэй дөрвөн турбо тийрэлтэт хөдөлгүүр байрлуулсан бөгөөд үүнээс гадна хөөрөх, буух үед хоёр "ердийн" турбожет хөдөлгүүр ажиллах ёстой байв. 1950-иад оны дунд үе гэхэд 1 МВт-ын хүчин чадалтай жижиг агаарын хөргөлттэй цөмийн реакторын прототипийг үйлдвэрлэжээ. B-36H бөмбөгдөгч онгоцыг нислэгийн болон багийн хамгаалалтын туршилтанд зориулж хуваарилсан. Нисдэг лабораторийн багийнхан хамгаалалтын капсул дотор байсан боловч тэсрэх бөмбөгний буланд байрладаг реактор өөрөө биологийн хамгаалалтгүй байв. Нисдэг лабораторийг NB-36H гэж нэрлэсэн. 1955 оны долдугаар сараас хойш 1957 оны 3-р сар хүртэл Тэрээр Техас, Нью-Мексикогийн цөлийн бүс нутгуудад 47 нислэг хийсэн бөгөөд энэ үеэр реакторыг асааж, унтраажээ. Дараагийн шатанд HTRE цөмийн шинэ реактор (түүний сүүлчийн загвар нь 35 МВт-ын хүчин чадалтай, хоёр хөдөлгүүрийг ажиллуулахад хангалттай) болон туршилтын X-39 хөдөлгүүрийг бүтээсэн бөгөөд энэ нь газар дээрх хамтарсан вандан туршилтыг амжилттай давсан. Гэсэн хэдий ч энэ үед америкчууд задгай хэлхээ нь тохиромжгүй болохыг ойлгож, дулаан солилцуурт агаар халаах цахилгаан станцын зураг төслийг боловсруулж эхлэв. Шинэ Convair NX-2 нь канард загвартай байсан (хэвтээ сүүл нь далавчны урд байрладаг). Цөмийн реактор нь төв хэсэгт, хөдөлгүүрүүд нь арын хэсэгт, далавчны доор байрлах агаар нэвтрэх хэсгүүд байх ёстой байв. Онгоц нь 2-оос 6 туслах турбожет хөдөлгүүрийг ашиглах ёстой байв. Харин 1961 оны гуравдугаар сард ANP хөтөлбөр хаагдсан. 1954-1955 онд. Лос Аламосын лабораторийн хэсэг эрдэмтэд цөмийн пуужингийн хөдөлгүүр (NRE) бий болгох боломжийн талаар илтгэл бэлтгэв. АНУ-ын AEC үүнийг бий болгох ажлыг эхлүүлэхээр шийджээ. Хөтөлбөрийг "Ровер" гэж нэрлэдэг байв. Лос-Аламосын шинжлэх ухааны лаборатори болон Калифорнийн их сургуулийн Ливерморын цацрагийн лаборатори зэрэгт ажил зэрэг явагдсан. 1956 оноос хойш Цацрагийн лабораторийн бүх хүчин чармайлт нь PLUTO төслийн дагуу цөмийн ramjet хөдөлгүүрийг (NRJE) бий болгоход чиглэгдэж ирсэн (Лос Аламос хотод тэд цөмийн ramjet хөдөлгүүрийг бүтээж эхэлсэн).

Цөмийн хөдөлгүүртэй тийрэлтэт хөдөлгүүрийг бүтээж буй дуунаас хурдан нам өндөрт пуужин (SLAM) дээр суурилуулахаар төлөвлөж байсан. Уг пуужин (одоо далавчит пуужин гэж нэрлэгдэх болно) нь үндсэндээ босоо хөөргөх зориулалттай нисгэгчгүй бөмбөгдөгч онгоц байсан (дөрвөн хатуу түлш өргөгч ашигладаг). Цөмийн тийрэлтэт хөдөлгүүр нь тодорхой хурдад хүрч, өөрийн нутаг дэвсгэрээс хангалттай зайд байх үед асаалттай байв. Агаарын оролтоор орж буй агаарыг цөмийн реакторт халааж, цорго дундуур урсаж, түлхэц үүсгэв. Зорилтот руу нисэх, үл мэдэгдэх зорилгоор байлдааны хошууг гаргах нь дууны хурднаас гурав дахин их хурдтай, хэт нам өндөрт явагдах ёстой байв. Цөмийн реактор нь 500 МВт дулааны хүчин чадалтай, цөмийн ажлын температур 1600 хэмээс дээш байв. Хөдөлгүүрийг туршихын тулд тусгай туршилтын талбай байгуулсан.

Станц суурин байсан тул цөмийн хөдөлгүүрийн ажиллагааг хангахын тулд 500 тонныг тусгай танк руу шахав. шахсан агаар (бүрэн хүчин чадлаар ажиллахын тулд секундэд нэг тонн агаар шаардагдана). Хөдөлгүүрт нийлүүлэхээс өмнө агаарыг 700 градусаас дээш температурт халаасан. 14 сая халуун ган бөмбөлөгөөр дүүргэсэн дөрвөн танкаар дамжуулж. 1961 оны тавдугаар сарын 14 Tory-IIA нэртэй цөмийн хөдөлгүүртэй тийрэлтэт хөдөлгүүрийн прототипийг асаав. Тэр хэдхэн секундын турш ажиллаж, зөвхөн нэг хэсгийг нь хөгжүүлсэн
ЗХУ-д цөмийн нисэх онгоц АНУ-аас хавьгүй илүү хэрэгтэй байсан, учир нь тус улс АНУ-ын хилийн ойролцоо цэргийн баазгүй, зөвхөн өөрийн нутаг дэвсгэрээс үйл ажиллагаа явуулах боломжтой байсан, мөн дунд үед гарч ирсэн М-4, Ту-95 стратегийн бөмбөгдөгч онгоцууд. 50-аад он АНУ-ын нутаг дэвсгэрийг бүхэлд нь "хамрах" боломжгүй байв. Усан онгоц, шумбагч онгоц, нисэх онгоцны атомын цахилгаан станцыг бий болгох асуудлыг судлах ажил 1947 онд аль хэдийн эхэлсэн. Гэвч 1955 оны 8-р сарын 12-нд цөмийн хөдөлгүүртэй нисэх онгоц бүтээх ажлыг эхлүүлэх тухай Сайд нарын зөвлөлийн тогтоол гарсан. (энэ үед Зөвлөлтийн анхны цөмийн шумбагч онгоц аль хэдийн баригдаж байсан). Туполевын ОКБ-156, Мясищевийн ОКБ-23 нь атомын цахилгаан станцтай нисэх онгоц зохион бүтээж эхэлсэн бөгөөд Кузнецовын ОКБ-276, Люлькагийн ОКБ-165 нар өөрсдөө ийм цахилгаан станцуудыг бүтээж байв. 1956 оны 3-р сард Ту-95 стратегийн бөмбөгдөгч онгоцонд суурилсан нисдэг лаборатори байгуулах тухай Засгийн газрын тогтоол гарсан (онгоц, түүний тоног төхөөрөмжийн загварт цацрагийн нөлөөлөл, түүнчлэн цацрагийн аюулгүй байдлын асуудлыг судлах). 1958 онд Туршилтын "нисэх онгоц" цөмийн реакторыг Семипалатинскийн туршилтын талбайд хүргэв. 1959 оны дундуур Уг реакторыг Ту-95LAL (Нисдэг атомын лаборатори) нэртэй үйлдвэрлэлийн онгоцонд суурилуулсан. Реакторыг ашиглаж байна
зөвхөн цацрагийн эх үүсвэр гэж нэрлэдэг байсан бөгөөд усаар хөргөсөн. Их биений ёроолд байрлах хөргөлтийн системийн радиатор нь орж ирж буй агаарын урсгалаар үлээлгэсэн. 1961 оны 5-8 сард Ту-95ЛАЛ туршилтын талбай дээгүүр 34 нислэг хийсэн. Дараагийн алхам бол Ту-95 дээр суурилсан туршилтын Ту-119 онгоц бүтээх явдал байв. Хоёр дээр (нь
Түүний дөрвөн NK-12M хөдөлгүүр (Кузнецовын ОКБ) нь шаталтын камераас гадна ачааны хэсэгт байрлах цөмийн реактороос дулааныг авдаг шингэн металлын хөргөлтийн бодисоор халаадаг дулаан солилцуураар тоноглогдсон байв. Хөдөлгүүрүүдийг NK-14A гэж тодорхойлсон. Цаашид онгоцонд 4 NK-14А хөдөлгүүр суурилуулж, их биений диаметрийг нэмэгдүүлэх замаар бараг хязгааргүй нислэгийн хугацаатай шумбагч онгоцны эсрэг онгоц бүтээхээр төлөвлөж байсан. Гэсэн хэдий ч NK-14A хөдөлгүүрийн загвар, эс тэгвээс түүний цөмийн хэсэг нь энэ үйл явцын явцад үүссэн олон асуудлын улмаас удаан үргэлжилсэн. Үүний үр дүнд Ту-119 онгоц бүтээх төлөвлөгөө хэзээ ч биелээгүй. Нэмж дурдахад OKB-156 нь дуунаас хурдан бөмбөгдөгч онгоцны хэд хэдэн сонголтыг санал болгосон. 85 тонн хөөрөх жинтэй алсын тусгалын бөмбөгдөгч Ту-120. 30.7 м урт. далавчны өргөн 24.4 м. Тэгээд
хамгийн дээд хурд нь ойролцоогоор 1400 км / цаг. Өөр нэг төсөл бол 102 тонн хөөрөх жинтэй нам өндөрт довтлох онгоц байв. 37м урт. далавчаа дэлгэх 19м. ба хамгийн дээд хурд нь 1400 км/цаг. Онгоц нь намхан дельта далавчтай байв. Түүний хоёр хөдөлгүүрийг их биений арын хэсэгт нэг багцад байрлуулсан байв. Хөөрөх, буух үед хөдөлгүүрүүд нь керосин дээр ажилладаг байв. Дуунаас хурдан стратегийн бөмбөгдөгч онгоцны хөөрөх жин 153 тонн байх ёстой байв. урт 40.5 м. далавчны өргөн нь 30.6 м. Зургаан турбожет хөдөлгүүрийн (Кузнецовын дизайны товчоо) хоёр нь сүүл хэсэгт байрладаг, дулаан солилцуураар тоноглогдсон бөгөөд цөмийн реактороор тэжээгддэг. Дөрвөн ердийн турбо тийрэлтэт хөдөлгүүрийг далавчны доор тулгуур багана дээр байрлуулсан. Гаднах байдлаар энэ онгоц Америкийн B-58 дунд дуунаас хурдан бөмбөгдөгч онгоцтой төстэй байв. Мясищевын дизайны товчоо нь ердийн турбожет хөдөлгүүрийг дулаан солилцуураар тоноглогдсон цөмийн хөдөлгүүрээр солих замаар одоо байгаа ZM бөмбөгдөгч онгоцонд суурилсан "цөмийн" онгоц бүтээх боломжийг авч үзсэн (реактор нь бөмбөгний буланд байрладаг). Дуунаас хурдан бөмбөгдөгч M-60 онгоц бүтээх боломжийг бас авч үзсэн. Хэд хэдэн хувилбар санал болгосон
Өөр өөр төрлийн хөдөлгүүртэй зохион байгуулалтын сонголтууд (хөөрөх жин 225-250 тонн, даац - 25 тонн, хурд - 3000 км / цаг хүртэл, урт 51-59 м, далавчаа дэлгэх - 27-31 м). Цацраг туяанаас хамгаалахын тулд нисгэгчдийг тусгай битүүмжилсэн капсулд хийж, хөдөлгүүрүүдийг арын их биенд байрлуулсан байна. Капсулаас харааны харагдах байдлыг хассан бөгөөд автомат нисгэгч онгоцыг зорилтот газар руу чиглүүлэх ёстой байв. Гарын авлагын хяналтыг хангахын тулд телевиз, радарын дэлгэц ашиглахаар төлөвлөж байсан. Хөгжүүлэгчид эхлээд онгоцыг нисгэгчгүй болгох санал тавьж байсан. Гэхдээ найдвартай байдлын үүднээс цэргийнхэн хүнтэй хувилбар хийхийг шаардсан. Нэг сонголт бол усан онгоц байв. Үүний давуу тал нь чийгшүүлсэн реакторуудыг ус руу буулгаж, дэвсгэр цацрагийг багасгах боломжтой байв. Пуужингийн шинжлэх ухаан хөгжиж, найдвартай тив хоорондын баллистик пуужин, цөмийн пуужингийн шумбагч онгоц бий болсноор цөмийн бөмбөгдөгч онгоцонд цэргийн сонирхол буурч, ажил багассан. Гэхдээ 1965 онд цөмийн хөдөлгүүртэй шумбагч онгоцны эсрэг онгоц бүтээх санааг дахин сэргээв. Энэ удаад анхны загвар нь Ту-95-тай ижил хөдөлгүүртэй хүнд тээврийн Ан-22 Антей байв. Тухайн үед NK-14A-ийн хөгжил нэлээд дэвшилттэй байсан. Хөөрөх, буухдаа керосин (хөдөлгүүрийн хүч 4 х 13000 морины хүчтэй), аялалын нислэгийг цөмийн эрчим хүчээр (4 х 8900 морины хүчтэй) хийх ёстой байв. Нислэгийн үргэлжлэх хугацааг зөвхөн "хүний ​​хүчин зүйл" -ээр хязгаарласан бөгөөд багийнхны хүлээн авсан тунг хязгаарлахын тулд 50 цаг гэж тогтоосон. Нислэгийн хүрээ 27500 км байх болно. 1972 онд Цөмийн реактортой Ан-22 онгоц 23 нислэг хийж, юуны түрүүнд цацрагийн хамгаалалтыг шалгасан. Гэсэн хэдий ч нисэх онгоцны ослын үед байгаль орчны асуудал хэзээ ч шийдэгдээгүй, магадгүй энэ нь төсөл хэрэгжихгүй байх шалтгаан байсан юм. 80-аад онд баллистик пуужин тээгч болох цөмийн онгоцыг сонирхож эхэлсэн. Бараг байнга агаарт байх нь дайсны гэнэтийн цөмийн пуужингийн цохилтод өртөхгүй байх болно. Онгоц осолдсон тохиолдолд цөмийн реакторыг салгаж, шүхрээр буулгаж болно. Гэвч хурцадмал байдлын эхлэл, "перестройка", дараа нь ЗХУ задран унаснаар цөмийн онгоц хөөрөх боломжийг олгосонгүй. 50-аад оны дундуур OKB-301 (ерөнхий зохион бүтээгч С.А. Лавочкин) Буриад тив хоорондын далавчит пуужинд (PLUTO төсөлтэй төстэй) ramjet цөмийн хөдөлгүүр суурилуулах асуудал дээр ажиллаж байв. Төсөл нь "375" гэсэн тэмдэглэгээг авсан. Пуужин бүтээх нь өөрөө асуудал биш байсан тул хөдөлгүүрийн инженерүүд бүтэлгүйтсэн. OKB-670 (ерөнхий зохион бүтээгч М.М. Бондарюк) нь ramjet цөмийн хөдөлгүүрийг бүтээх ажлыг удаан хугацаанд даван туулж чадаагүй юм. 1960 онд Темпест төслийг цөмийн хувилбарын хамт хаасан. Цөмийн хөдөлгүүрийг турших хэмжээнд хүрч чадаагүй. Цөмийн энерги нь ажлын шингэнийг зөвхөн агаараар амьсгалдаг хөдөлгүүрт төдийгүй цөмийн пуужингийн хөдөлгүүрт (NRE) халаахад ашиглаж болох бөгөөд энэ нь ихэвчлэн реактив гэж хуваагддаг бөгөөд энэ нь ажлын шингэнийг халаах процесс (RT) явагддаг. Цөмийн энерги нь бага чадалтай цөмийн (термоядролын) дэлбэрэлтийн дараагаар ялгардаг тасралтгүй, импульсийн буюу импульсийн (мөн ерөнхийдөө реактив) явагддаг. Реакторын цөм дэх цөмийн түлшийг нэгтгэх төлөв байдалд үндэслэн цөмийн хөдөлгүүрийг хатуу фаз, шингэн фаз, хийн фаз (плазм) гэж хуваадаг. Цөмийн түлш нь шингэн төлөвт (тоосны тоосонцор эргэлддэг "үүл" хэлбэрээр) байдаг реактор дахь цөмийн хөдөлгүүрийг тусад нь ялгаж салгаж болно. Цөмийн хөдөлгүүрийн өөр нэг төрөл бол цацраг идэвхт изотопуудын аяндаа задралын (цацраг идэвхт задрал) үед ялгарах дулааны энергийг RT халаахад ашигладаг хөдөлгүүр юм. Ийм хөдөлгүүрийн давуу тал нь дизайны энгийн байдал, мэдэгдэхүйц сул тал бол изотопын өндөр өртөг юм (жишээлбэл, полони-210). Үүнээс гадна изотопын аяндаа задралын үед хөдөлгүүр унтарсан ч дулаан байнга ялгардаг бөгөөд үүнийг хөдөлгүүрээс ямар нэгэн байдлаар зайлуулах шаардлагатай байдаг нь дизайныг улам хүндрүүлж, хүндрүүлдэг. Цөмийн пуужингийн импульсийн хөдөлгүүрт атомын дэлбэрэлтийн энерги нь RT-ийг ууршуулж, плазм болгон хувиргадаг. Өргөжиж буй плазмын үүл нь хүчирхэг металл ёроолд (түлхэгч хавтан) дарамт учруулж, тийрэлтэт цохилтыг үүсгэдэг. Хий болгон хувиргах, түлхэгч хавтан дээр түрхэх хатуу бодис, шингэн устөрөгч эсвэл тусгай саванд хадгалсан усыг RT болгон ашиглаж болно. Энэ бол импульсийн гадаад үйл ажиллагааны АЦС гэж нэрлэгддэг схем бөгөөд өөр нэг төрөл нь жижиг цөмийн болон термоядролын цэнэгийг тэслэх ажиллагааг тийрэлтэт цорго бүхий тусгай камер (шаталтын камер) дотор гүйцэтгэдэг дотоод үйл ажиллагааны импульсийн АЦС юм. Мөн RT-ийг тэнд нийлүүлдэг бөгөөд энэ нь хушуугаар урсаж, ердийн шингэн түлшээр ажилладаг пуужингийн хөдөлгүүртэй адил түлхэц үүсгэдэг. Бүх RT болон тэсрэлтийн бүтээгдэхүүнийг түлхэц үүсгэхэд ашигладаг тул ийм систем нь илүү үр дүнтэй байдаг. Гэсэн хэдий ч тодорхой эзэлхүүн дотор дэлбэрэлт үүсэх нь шаталтын камер дахь даралт, температурт хязгаарлалт тавьдаг. Импульсийн гадаад нөлөө бүхий NRE нь илүү энгийн бөгөөд цөмийн урвалын явцад ялгарах асар их энерги нь ийм системийн сайн шинж чанарыг бага үр ашигтайгаар олж авах боломжийг олгодог. 1958-63 онд АНУ-д. "Орион" импульсийн цөмийн хөдөлгүүртэй пуужингийн төслийг боловсруулж байна. Импульсийн хөдөлгүүртэй онгоцны загварыг ердийн химийн тэсрэх бодис ашиглан туршиж үзсэн. Хүлээн авсан үр дүн нь ийм хөдөлгүүр ашиглан тээврийн хэрэгслийн хяналттай нислэгийн үндсэн боломжийг харуулсан. Эхэндээ Орионыг дэлхийгээс хөөргөх ёстой байсан. Газар дээрх цөмийн дэлбэрэлтийн улмаас пуужинд гэмтэл учруулахаас зайлсхийхийн тулд пуужин хөөргөх 75 метрийн найман цамхаг дээр суурилуулахаар төлөвлөжээ. Үүний зэрэгцээ пуужин хөөргөх масс 10 мянган тоннд хүрсэн байна. ба түлхэх хавтангийн диаметр нь 40м орчим байна. Пуужингийн бүтэц, багийн динамик ачааллыг багасгахын тулд чийгшүүлэгч төхөөрөмжийг суурилуулсан. Шахалтын мөчлөгийн дараа энэ нь хавтанг анхны байрлалдаа буцааж, дараа нь дахин нэг дэлбэрэлт болсон. Харвах үед секунд тутамд 0.1 к-ын хүчин чадалтай цэнэгийг дэлбэлж байв. Агаар мандлаас гарсны дараа 20 кт-ын хүчээр цэнэглэгддэг. 10 секунд тутамд дэлбэрдэг. Хожим нь агаар мандлыг бохирдуулахгүйн тулд Орионыг хамгийн их диаметр нь 10 м байсан тул Санчир-5 пуужингийн эхний шатыг ашиглан дэлхийгээс өргөхөөр шийдсэн. дараа нь түлхэх хавтангийн диаметрийг таслав
10 м. Үүний үр дүнд хөдөлгүүрийн системийн өөрийн "хуурай" жин (RT-гүй) 90.8 тонн байхад үр дүнтэй хүч нь 350 тонн болж буурсан. 680 тонн ачааг сарны гадаргуу руу хүргэх. 800 орчим плутонийн цэнэгийг (525 кг жинтэй плутони) дэлбэрч, 800 орчим тонныг хэрэглэх шаардлагатай болно. RT. Орионыг цөмийн цэнэгийг бай руу хүргэх хэрэгсэл болгон ашиглах хувилбарыг мөн авч үзсэн. Гэвч удалгүй цэргийнхэн энэ санаагаа орхисон. Тэгээд 1963 онд Дэлхий дээр (агаар мандалд) болон усан дор сансар огторгуйд цөмийн дэлбэрэлт хийхийг хориглосон гэрээнд гарын үсэг зурав. Энэ нь төслийг бүхэлд нь хууль бус болгосон. Үүнтэй төстэй төслийг ЗХУ-д авч үзсэн боловч практик үр дүнд хүрээгүй. Яг л Мясищевийн дизайны товчооны M-19 сансрын нисэх онгоц (VKS) төсөл шиг. Төслийн хүрээнд 40 тонн хүртэлх жинтэй даацыг бага жишиг тойрог замд (185 км хүртэл) хөөргөх чадвартай, дахин ашиглах боломжтой, нэг үе шаттай сансрын системийг бий болгохоор тусгасан. Үүний тулд VKS нь цөмийн хөдөлгүүр, цөмийн реактор болон устөрөгчийн түлшээр ажилладаг олон горимт агаараар амьсгалах хөдөлгүүрээр тоноглогдсон байх ёстой. Энэ төслийн талаарх дэлгэрэнгүй мэдээллийг хуудсан дээр тайлбарласан болно. Цөмийн энергийг хөдөлгүүр дэх RT-ийг халаахад шууд ашиглахаас гадна цахилгаан эрчим хүч болгон хувиргаж, дараа нь цахилгаан хөдөлгүүрт (EPE) түлхэц үүсгэхэд ашигладаг. Энэхүү схемийн дагуу цөмийн цахилгаан станц (NPS) болон цахилгаан пуужингийн хөдөлгүүрийн систем (ERPS) зэргээс бүрдсэн цөмийн эрчим хүчний хөдөлгүүрийн системийг (NPS) барьсан. Цахилгаан хөдөлгүүрийн тогтсон (нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн) ангилал байдаггүй. RT хурдатгалын давамгайлсан "механизм" -ийн дагуу цахилгаан хөдөлгүүрийг хийн динамик (цахилгаан химийн), цахилгаан статик (ион) ба цахилгаан соронзон (плазм) гэж хувааж болно. Цахилгаан химийн хувьд цахилгаан энергийг халаах эсвэл RT-ийн химийн задралд (цахилгаан халаалт, термокаталитик ба эрлийз) ашигладаг бөгөөд RT-ийн температур 5000 градус хүрч чаддаг. RT-ийн хурдатгал нь ердийн шингэн түлшээр ажилладаг пуужингийн хөдөлгүүрүүдийн нэгэн адил хөдөлгүүрийн хийн динамик замаар (цорго) дамжин өнгөрөх үед тохиолддог. Цахилгаан химийн хөдөлгүүрүүд нь цахилгаан хөдөлгүүрүүдийн дунд хүч чадалд хамгийн бага зарцуулдаг (ойролцоогоор 10 кВт / кг). Электростатик цахилгаан хөдөлгүүрт ажлын шингэнийг эхлээд ионжуулж, дараа нь эерэг ионуудыг цахилгаан статик талбарт хурдасгаж (электродын системийг ашиглан) түлхэц үүсгэдэг (тийрэлтэт урсгалын цэнэгийг саармагжуулахын тулд электронуудыг үүн дээр шахдаг. хөдөлгүүрээс гарах). Цахилгаан соронзон цахилгаан хөдөлгүүрт RT нь түүнийг дамжин өнгөрөх цахилгаан гүйдлийн нөлөөгөөр плазмын төлөвт (хэдэн арван мянган градус) халдаг. Дараа нь плазмыг цахилгаан соронзон орон дээр хурдасгадаг ("хийн динамик хурдатгалыг зэрэгцээ ашиглаж болно"). Бага молекул жинтэй эсвэл амархан салдаг хий, шингэнийг цахилгаан дулааны цахилгаан хөдөлгүүрт RT болгон ашигладаг; цахилгаан статик хөдөлгүүрт шүлтлэг эсвэл хүнд, амархан ууршдаг металл эсвэл органик шингэнийг, цахилгаан соронзон хөдөлгүүрт төрөл бүрийн хий, хатуу бодисыг ашигладаг. Хөдөлгүүрийн чухал параметр бол түүний үр ашгийг тодорхойлдог тодорхой түлхэлтийн импульс юм (хуудсыг үзнэ үү) (том байх тусам нэг кг хүчийг бий болгоход бага PT зарцуулагдана). Янз бүрийн төрлийн хөдөлгүүрт зориулсан тодорхой импульс нь өргөн хүрээний хэлбэлзэлтэй байдаг: хатуу түлш түлхэгч - 2650 м/с, шингэн түлш пуужингийн хөдөлгүүр - 4500 м/с, цахилгаан химийн түлхэгч - 3000 м/с, плазмын түлхэгч 290 мянга хүртэл. Мэдэгдэж байгаагаар тодорхой импульсийн утга нь цоргоны урд байрлах RT температурын квадрат язгууртай шууд пропорциональ байна. Энэ нь (температур) нь эргээд түлшний илчлэгээр тодорхойлогддог. Химийн түлшний хамгийн сайн үзүүлэлт бол бериллий + хүчилтөрөгчийн хос - 7200 ккал/кг юм. Уран-235-ын илчлэг нь ойролцоогоор 2 сая дахин их байдаг. Гэхдээ ашигтайгаар хэрэглэж болох эрчим хүчний хэмжээ ердөө 1400 дахин их байдаг. Загварын онцлогоос үүдэлтэй хязгаарлалтууд нь хатуу фазын цөмийн хөдөлгүүрийн хувьд энэ үзүүлэлтийг 2-3 хүртэл бууруулдаг (RT-ийн хамгийн дээд температур нь ойролцоогоор 3000 градус). Гэсэн хэдий ч хатуу фазын цөмийн хөдөлгүүртэй пуужингийн хөдөлгүүрийн хувийн импульс нь орчин үеийн шингэн түлшээр ажилладаг пуужингийн хөдөлгүүрийн хувьд 3500-4500 орчим байсан бол ойролцоогоор 9000 м/с байна. Шингэн фазын цөмийн хөдөлгүүрийн хувьд хувийн импульс нь 20,000 м / сек, RT температур нь хэдэн арван мянган градус хүрч чаддаг хийн фазын хувьд хувийн импульс нь 15-70 мянган м / сек байна. Хөдөлгүүрийн систем (PS) эсвэл хөдөлгүүрийн жингийн төгс байдлыг тодорхойлдог өөр нэг чухал үзүүлэлт бол тэдгээрийн тодорхой таталцал юм - PS (түлшний бүрэлдэхүүн хэсэгтэй эсвэл бүрэлдхүүнгүй) эсвэл хөдөлгүүрийн жинг үүсгэсэн хүчд харьцуулсан харьцаа. Үүний урвуу хэмжигдэхүүн, тодорхой түлхэцийг бас ашигладаг. Тодорхой хүндийн хүч (хүч) нь онгоцны хүрч болох хурдатгал ба түүний хүч ба жингийн харьцааг тодорхойлдог. Орчин үеийн шингэн түлшээр ажилладаг пуужингийн хөдөлгүүрүүд нь 7-20 кг жинтэй байдаг. нэг тонн үхсэн жинд ногдох хүч i.e. хүч ба жингийн харьцаа нь 14 хүрдэг. NRE нь хүч ба жингийн сайн харьцаатай байдаг - 10 хүртэл. Түүнээс гадна хүчилтөрөгч-устөрөгчийн түлш хэрэглэдэг шингэн түлшээр ажилладаг пуужингийн хөдөлгүүрт RT массын массын харьцаа бүтэц нь 7-8 хооронд байна. Хатуу фазын цөмийн хөдөлгүүрийн хувьд энэ параметрийг 3-5 хүртэл бууруулсан бөгөөд энэ нь RT-ийн жинг харгалзан хөдөлгүүрийн системийн хувийн жинг нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог. Цахилгаан хөдөлгүүрт хүч нь 1 кг жинтэй байхын тулд их хэмжээний эрчим хүчний зарцуулалтаар хязгаарлагддаг. хүч (10 кВт-аас 1 МВт хүртэл). Одоо байгаа цахилгаан хөдөлгүүрүүдийн хамгийн их хүч нь хэдэн килограмм байна. Хэрэв цахилгаан хөдөлгүүрийн систем нь цахилгаан хөдөлгүүрийн хангамжтай холбоотой нэмэлт элементүүдийг агуулж байвал ийм хөдөлгүүртэй тээврийн хэрэгслийн хүч ба жингийн харьцаа нэгээс хамаагүй бага байна. Энэ нь тэдгээрийг дэлхийн бага тойрог замд даацын ачаа хөөргөхөд ашиглах боломжгүй болгодог (зарим цахилгаан хөдөлгүүрүүд зөвхөн орон зайн вакуумд ажиллах боломжтой). Цахилгаан хөдөлгүүрийг зөвхөн сансрын хөлөгт тойрог замд чиглүүлэх, тогтворжуулах, засах зорилгоор бага хүч чадалтай хөдөлгүүр болгон ашиглах нь утга учиртай юм. Ажлын шингэний урсгалын хурд бага (өндөр хувийн импульс) тул цахилгаан хөдөлгүүрийн тасралтгүй ажиллах хугацааг сар, жилээр хэмжиж болно. Цөмийн реакторын цахилгаан хөдөлгүүрийг цахилгаан хөдөлгүүрээр хангах нь нарны зайн хавтангийн хүч хүрэлцэхгүй байх нарны аймгийн "захын" хэсэг рүү нисэхэд ашиглах боломжтой болно. Тиймээс цөмийн хөдөлгүүрийн бусад төрлийн пуужингийн хөдөлгүүрээс гол давуу тал нь тэдний том тодорхой импульс, өндөр түлхэлтийн жингийн харьцаа (арав, хэдэн зуун, мянган тонн түлхэлт нь үхсэн жин нь мэдэгдэхүйц бага) юм. NRE-ийн гол сул тал нь нэвчдэг цацрагийн хүчтэй урсгал, түүнчлэн ашигласан RT-ээс өндөр цацраг идэвхт ураны нэгдлүүдийг зайлуулах явдал юм. Үүнтэй холбогдуулан цөмийн хөдөлгүүртэй пуужингийн хөдөлгүүрийг газар хөөргөхөд хүлээн зөвшөөрөх боломжгүй юм. ЗХУ-д цөмийн хөдөлгүүр, атомын цахилгаан станц бий болгох ажил 50-аад оны дунд үеэс эхэлсэн. 1958 онд ЗХУ-ын Сайд нарын Зөвлөл цөмийн хөдөлгүүртэй пуужин бүтээх судалгааны ажил явуулах тухай хэд хэдэн тогтоол гаргасан. Шинжлэх ухааны хяналтыг М.В.Келдыш, И.В. Курчатов ба С.П.Королев нар. Уг ажилд олон арван эрдэм шинжилгээ, зураг төсөл, барилга угсралт, монтажийн байгууллагууд оролцжээ. Эдгээр нь NII-1 (одоо Келдышийн судалгааны төв), ОКБ-670 (ерөнхий зохион бүтээгч М.М. Бондарюк), Атомын энергийн хүрээлэн (IAE, одоогийн Курчатовын хүрээлэн) болон Физик, эрчим хүчний хүрээлэн (одоо IPPE Лейпунский), Судалгаа юм. Багаж инженерийн хүрээлэн (ерөнхий зохион бүтээгч А.С. Абрамов), NII-8 (одоогийн Шинжлэх ухаан, судалгааны хүрээлэн - Долежалын нэрэмжит NIKIET) болон ОКБ-456 (одоо Глушкогийн нэрэмжит Энергомаш НПО), НИИТВЕЛ ("Луч" НПО, одоогийн Подольск) Шинжлэх ухааны судалгааны технологийн хүрээлэн - PNITI), NII-9 (одоо Органик бус материалын өндөр технологийн судалгааны хүрээлэн - А.А. Бочварын нэрэмжит VNIINM) гэх мэт. OKB-1-д (дараа нь нэр нь Төв дизайны товчоо болж өөрчлөгдсөн. Туршилтын механик инженерчлэл - TsKBEM, NPO Energia, Королевын нэрэмжит RSC Energia) нь нэг шатлалт баллистик пуужин YAR-1, хоёр үе шаттай цөмийн химийн пуужингийн YAHR-2-ийн урьдчилсан загварыг боловсруулсан. Аль аль нь 140 тоннын хүчин чадалтай цөмийн хөдөлгүүрийг ашиглах боломжийг олгосон. Төслүүд 1959 оны 12-р сарын 30 гэхэд бэлэн болсон. Гэсэн хэдий ч байлдааны YAR-1 бий болгох нь тохиромжгүй гэж үзэн түүн дээрх ажлыг зогсоов. YakhR-2 нь R-7-тэй төстэй загвартай байсан боловч NK-9 хөдөлгүүрээр тоноглогдсон эхний шатны зургаан хажуугийн пуужинтай байв. Хоёрдахь шат (төв блок) нь цөмийн хөдөлгүүрээр тоноглогдсон байв. Пуужин хөөргөх масс 850-880 тонн байв. 35-40 тонн ачааны жинтэй. (2000 тонн жинтэй, 42 м урттай, хамгийн их хөндлөн хэмжээ нь 19 м, 150 тонн хүртэлх ачаатай хувилбарыг мөн авч үзсэн). Бүх YakhR-2 нэгжийн хөдөлгүүрийг дэлхий дээр эхлүүлсэн. Энэ тохиолдолд цөмийн хөдөлгүүрийг "сул зогсолт" горимд оруулсан (реакторын хүч нь ажлын шингэний урсгалгүй, нэрлэсэн хүчнээс 0.1% байсан). Ашиглалтын горимд шилжих ажлыг хажуугийн блокуудыг салахаас хэдхэн секундын өмнө хийсэн. 1959 оны дундуур OKB-1 нь 200 ба 40 тоннын хүчин чадалтай цөмийн хөдөлгүүрийн урьдчилсан загварыг боловсруулах техникийн үзүүлэлтүүдийг (OKB-670 ба OKB-456) инженерүүдэд олгосон. Хүнд даацын N-1 зөөгч пуужингийн ажил эхэлсний дараа түүний үндсэн дээр хоёр дахь шатанд цөмийн хөдөлгүүртэй хоёр шатлалт пуужин бүтээх асуудлыг авч үзсэн. Энэ нь дэлхийн нам дор тойрог замд хөөргөсөн ачааллыг 2-2.5 дахин, сарны хиймэл дагуулын тойрог замыг 75-90% -иар нэмэгдүүлэх боломжийг олгоно. Гэхдээ энэ төсөл бас дуусаагүй - N-1 пуужин хэзээ ч нисээгүй. Цөмийн хөдөлгүүрийн дизайныг OKB-456, OKB-670 нар гүйцэтгэсэн. Тэд хатуу фазын реактор бүхий цөмийн хөдөлгүүрийн хэд хэдэн урьдчилсан загварыг хийж дуусгасан. Тиймээс 1959 он гэхэд OKB-456-д. Усны зохицуулагчтай РД-401 хөдөлгүүр, 170 тонн вакуум түлхэлттэй бериллийн зохицуулагчтай РД-402 хөдөлгүүрийн урьдчилсан загвар бэлэн болсон. 428 секундын тодорхой түлхэлтийн импульстэй. Шингэн аммиак нь ажлын шингэн болж байв. 1962 он гэхэд ОКБ-1-ийн техникийн үзүүлэлтийн дагуу RD-404 төслийг 203 тоннын даацтай гүйцэтгэсэн. 950 секундын тодорхой түлхэлтийн импульстэй. (RT - шингэн устөрөгч), 1963 онд. - 40-50 тоннын хүч чадалтай RD-405. Гэсэн хэдий ч 1963 онд OKB-456-ийн бүх хүчин чармайлтыг хийн фазын цөмийн хөдөлгүүрийг хөгжүүлэхэд чиглүүлсэн. Хатуу фазын реактор, RT гэх мэт аммиак-спиртийн холимог бүхий NRE-ийн хэд хэдэн төслийг OKB-670 ижил жилүүдэд боловсруулсан. Урьдчилсан загвараас цөмийн хөдөлгүүрийн бодит дээжийг бий болгоход шилжихийн тулд өөр олон асуудлыг шийдвэрлэх шаардлагатай байсан бөгөөд юуны өмнө цөмийн реакторын түлшний элементүүдийн (түлшний элементүүд) өндөр температурт ажиллах чадварыг судлах шаардлагатай байв. 1958 онд Курчатов Энэ зорилгоор тэсрэх реактор (RVD, орчин үеийн нэр нь импульсийн бал чулууны реактор - IGR) бий болгохыг санал болгов. Түүний дизайн, үйлдвэрлэлийг NII-8-д даатгасан. RVD-д ураны задралын дулааны энергийг цөмөөс гадагшлуулаагүй, харин үүссэн бал чулууг (урантай хамт) маш өндөр температурт халаасан. Ийм реактор нь зөвхөн богино хугацаанд ажиллах боломжтой нь тодорхой байна - импульсийн үед, хөргөх зогсоолтой. Цөмд ямар ч металл эд анги байхгүй тул хүч нь зөвхөн бал чулууны сублимацийн температураар хязгаарлагдах "гал" үүсгэх боломжтой болсон. Идэвхтэй бүсийн төв хэсэгт туршилтын дээж байрлуулсан хөндий байв. Мөн 1958 онд. Анхны атомын бөмбөг туршилтын талбайгаас холгүй орших Семипалатинскийн туршилтын талбайд шаардлагатай барилга, байгууламжийг барьж эхэлжээ. 1960 оны 5-6 сард Реакторыг физикийн (хүйтэн) эхлүүлэх ажлыг хийж, жилийн дараа графит янданг 1000 градус хүртэл халааж хэд хэдэн эхлүүлсэн. Байгаль орчны аюулгүй байдлыг хангах үүднээс тавиурыг "хаалттай" схемийн дагуу барьсан - хаягдал хөргөх бодисыг агаар мандалд оруулахаас өмнө хийн саванд хадгалж, дараа нь шүүсэн. 1962 оноос хойш IGR (RVD) дээр NII-9 ба NII-1-д боловсруулсан цөмийн хөдөлгүүртэй реакторуудад янз бүрийн төрлийн түлшний саваа, түлшний угсралтын (FA) туршилтыг хийсэн. 50-аад оны хоёрдугаар хагаст NII-1 ба IPPE нь хийн түлшний элементүүдийн хийн динамик, хийн фазын реакторуудын физикийн судалгааг хийсэн нь хийн фазын цөмийн хөдөлгүүрийг бий болгох үндсэн боломжийг харуулсан. Ийм хөдөлгүүрийн ажлын өрөөнд түүнийг хүрээлэн буй соленоидын үүсгэсэн соронзон орны тусламжтайгаар ураныг 9000 градусын температурт халаадаг "зогсонги" бүс бий болсон. мөн энэ бүсээр урсаж буй устөрөгчийг халааж (цацрагт энерги шингээх чадварыг сайжруулахын тулд түүнд тусгай нэмэлт бодис нэмсэн). Цөмийн түлшний зарим хэсэг нь хийн урсгалд зайлшгүй зөөгдөж байсан тул ураны алдагдлыг байнга нөхөх шаардлагатай байв. Хийн фазын цөмийн хөдөлгүүр нь 20,000 м/сек хүртэл хувийн импульстэй байж болно. Ийм хөдөлгүүрийн ажил 1963 онд эхэлсэн. OKB-456 дээр (NII-1-ийн шинжлэх ухааны удирдлаган дор). 1962 онд IPPE-д ус зохицуулагчаар ажилладаг хатуу фазын реактор бүхий IR-20 туршилтын стенд бүтээгдсэн. Үүн дээр хатуу фазын NRE реакторуудын физик параметрүүдийг анх удаа судалж үзсэн бөгөөд энэ нь дараагийн загварчлалын үндэс суурь болсон юм. 1968 онд IR-20 зогсоол дээр олж авсан туршлагыг харгалзан энд "Стрела" физик стенд баригдсан бөгөөд дээр нь реактор суурилуулсан бөгөөд энэ нь NRE нислэгийн прототипийн реактортой нэлээд ойрхон загвар байсан юм. Цөмийн хөдөлгүүрийг бий болгох дараагийн алхам бол цөмийн хөдөлгүүрийн реакторын газар дээрх прототипийг турших тусгай туршилтын лангуу байгуулах явдал байв. 1964 онд "Байгаль нуур" нэртэй Семипалатинскийн туршилтын талбайд цөмийн хөдөлгүүрийг турших вандан цогцолбор барих тухай засгийн газрын тогтоол гарсан. 1965 оны 2-р сар гэхэд Байгаль нуурын цогцолборын реакторыг хөгжүүлэх техникийн тодорхойлолтыг IAE-д бэлтгэсэн (энэ нь IVG-1 индексийг авсан, судалгааны өндөр температурт хийн хөргөлттэй). NII-8 (IAE-ийн шинжлэх ухааны удирдлага дор) үүнийг зохион бүтээж эхэлж байна. Түлшний угсралтыг боловсруулах, үйлдвэрлэх ажлыг NIITVEL-д даатгасан. 1966 онд Зөвлөлтийн анхны хатуу фазын цөмийн хөдөлгүүрийн бүтээн байгуулалтыг (11В91 эсвэл RD-0410 индексийг хүлээн авсан) Воронежийн Химавтоматики (KBKhA) дизайны товчоонд шилжүүлэв. дизайнер A.D. Конопатов. 1968 онд NPO Energomash (OKB-456) нь хийн фазын реактор бүхий хөдөлгүүрийн урьдчилсан загварыг боловсруулж дуусгасан. RD-600 гэж нэрлэгддэг хөдөлгүүр нь 600 тонн орчим хүч чадалтай байх ёстой байв. өөрийн жинтэй 60 орчим тонн . Модератор, тусгал болгон бериллий, бал чулууг ашигласан. RT - литийн нэмэлттэй устөрөгч. 1968 оны тавдугаар сарын 24 Санал болгож буй төслийн дагуу цөмийн хөдөлгүүр бий болгох, мөн түүнийг турших “Байгаль-2” нэртэй вандан бааз барих тухай Засгийн газрын тогтоол гарсан. KBKhA-д YARD 11B91 нислэгийн загварыг боловсруулахтай зэрэгцэн түүний вандан прототипийг (IR-100) NII-1 дээр бүтээжээ. 1970 онд Эдгээр ажлыг нэгтгэсэн (хөтөлбөр нь 11B91-IR-100 индексийг хүлээн авсан) бөгөөд цөмийн хөдөлгүүрийн системийн вандан болон нислэгийн загвар дээрх бүх дизайны ажлыг KBKhA-д төвлөрүүлсэн. Анхны YARD 11B91-IR-100 реакторын биет хөөргөлтийг Стрела зогсоол дахь IPPE дээр хийсэн. Энэ талаар өргөн хүрээтэй судалгааны хөтөлбөр хэрэгжүүлсэн. Байгаль нуурын цогцолборыг барих ажил хэдэн жил үргэлжилсэн. Энэхүү цогцолбор нь туршилтын реакторуудыг гүүрэн кран ашиглан буулгадаг хоёр босоо амнаас бүрдэх ёстой байв. 1972 оны есдүгээр сарын 18 IVG-1 реакторыг биечлэн хөөргөх нь Байгаль нуурын цогцолборын анхны ажлын байрны нэг хэсэг болгон явагдсан. Үүнийг 20-40 тоннын хүч чадалтай ирээдүйн цөмийн хөдөлгүүртэй пуужингийн хөдөлгүүрийн загвар болгон ашиглаж болно. мөн шинэ төрлийн цөмийн түлшийг турших тавцан болгон. Реактор нь бериллийн цацруулагчтай, зохицуулагч нь ус байв. Түүний цөм нь 31 түлшний угсралтаас бүрддэг байв. Цөмийн түлшийг хөргөх устөрөгч нь 2500 градус хүртэл халааж, тусгай төв сувагт 3000-ыг бүгдийг нь авах боломжтой байсан. Эрчим хүчийг зөвхөн 1975 оны 3-р сарын эхээр эхлүүлсэн. туршилтын вандан цогцолборын бүх барилга байгууламжийг барьж дуусгах, их хэмжээний ашиглалтад оруулах ажил, боловсон хүчнийг сургах шаардлагатай гэж тайлбарлав. Босоо амны хооронд байрлах газар доорх бункерт багаж хэрэгсэл байсан. Өөр нэг нь 800м зайд байрладаг. хяналтын самбар байсан. Удирдлагын самбарт аюулгүй бүсээс нэг хагас километр газар доорх хонгилоор дамжин хүрч болно. Уурхайн ойролцоо 150м гүнд . Өндөр даралтын дор устөрөгчийн хий шахдаг бөмбөрцөг хэлбэртэй савыг байрлуулсан. Реактор руу бараг 3000 градус хүртэл халаана. устөрөгчийг агаар мандалд шууд гаргасан. Гэсэн хэдий ч задралын бүтээгдэхүүн ялгарах нь атомын цахилгаан станцуудын хэвийн үйл ажиллагааны явцад цацраг идэвхт бодис ялгаруулахтай ойролцоо байв. Гэсэн хэдий ч уурхай руу нэг хагас километрээс илүү ойртохыг 24 цагийн турш хориглож, нэг сарын турш уурхай руу ойртохыг хориглов. 13 жилийн хугацаанд IVG-1 реакторын 28 "халуун" эхлэлийг хийсэн. Туршилтын 4 цөмд 200 орчим хийн хөргөлттэй түлшний угсралтыг туршсан. Нэрлэсэн хүчээр хэд хэдэн угсралтын ашиглалтын хугацаа 4000 секунд байв. Эдгээр туршилтуудын ихэнх үр дүн нь АНУ-ын цөмийн хөдөлгүүрийн хөтөлбөрийг хэрэгжүүлэх явцад олж авсан үр дүнгээс хамаагүй давсан, жишээлбэл, IVG-1 реакторын цөм дэх дулаан ялгаруулах хамгийн их нягт нь 25 кВт / см см хүрчээ. Америкчуудын хувьд 5.2-той харьцуулахад түлшний угсралтын гаралтын хэсэгт устөрөгчийн температур 2800 орчим градус байсан бол америкчуудын хувьд 2300 градус байв. 1977 онд Байгаль нуурын вандан цогцолборын хоёр дахь А ажлын байр 1977 оны 9-р сарын 17-нд ашиглалтад орсон. IRGIT гэсэн тэмдэглэгээг авсан 11B91-IR-100 цөмийн хөдөлгүүрийн анхны вандан реакторыг биечлэн хөөргөв. Зургаан сарын дараа буюу 1978 оны гуравдугаар сарын 27 цахилгаан асаалт хийгдсэн. Энэ хугацаанд 25 МВт чадалтай (дизайн 15%), устөрөгчийн температур 1500 градус, ашиглалтын хугацаа 70 секунд байв. 1978 оны 7-р сарын 3-ны туршилтын үеэр. болон 1978 оны 8-р сарын 11 33 МВт, 42 МВт чадалтай, устөрөгчийн температур 2360 градус байв. 70-аад оны сүүлч, 80-аад оны эхээр вандан сандал дээр дахин хоёр цуврал туршилт хийсэн - хоёр, гурав дахь 11B91-IR-100 төхөөрөмжүүд. IGR ба IVG реактор дахь түлшний угсралтын туршилтыг үргэлжлүүлж, шингэн устөрөгчийн хөдөлгүүрийг турших 2-р В ажлын байрыг ашиглалтад оруулах зорилгоор барилга байгууламж барих ажил хийгдэж байна. Үүний зэрэгцээ цөмийн реакторгүй "хүйтэн" 11B91X хөдөлгүүрийн туршилтыг Москвагийн ойролцоох Загорск хотод байрлах стенд хийжээ. Устөрөгчийг ердийн хүчилтөрөгч-устөрөгчийн шатаагчаас тусгай дулаан солилцуурт халаадаг. 1977 он гэхэд "Хүйтэн" хөдөлгүүрийг туршихтай холбоотой бүх асуудлыг шийдсэн (нэгжүүд хэдэн цаг ажиллах боломжтой). Зарчмын хувьд цөмийн хөдөлгүүрийг бүтээж, нислэгийн туршилтанд бэлтгэх нь дахиад хэдэн жилийн асуудал байв. 11B91 YARD нь гетероген дулааны нейтрон реактор, зохицуулагч нь циркони гидрид, цацруулагч нь уран, вольфрамын карбид дээр суурилсан цөмийн түлшний материал болох берилли, 80 орчим хувийн уран-235 агууламжтай байв. Энэ нь 50 см орчим диаметртэй харьцангуй жижиг металл цилиндр байв. мөн нэг метр орчим урт. Дотор нь ураны карбид агуулсан 900 ширхэг нимгэн саваа байдаг. NRE реактор нь бериллийн нейтрон тусгалаар хүрээлэгдсэн бөгөөд бөмбөр суулгаж, нэг талдаа нейтрон шингээгчээр бүрхэгдсэн байв. Тэд хяналтын бариулын үүрэг гүйцэтгэсэн - бөмбөрийн аль тал нь цөм рүү чиглэж байгаагаас хамааран тэд ректорын хүчийг зохицуулж, их эсвэл бага нейтроныг шингээдэг (америкчууд ижил схемтэй байсан). 1985 оны орчим YARD 11B91 сансрын анхны нислэгээ хийх боломжтой. Гэвч энэ нь олон шалтгааны улмаас тохиолдсонгүй. 80-аад оны эхээр өндөр үр ашигтай шингэн түлшээр ажилладаг пуужингийн хөдөлгүүрийг хөгжүүлэхэд ихээхэн ахиц дэвшил гарсан бөгөөд энэ нь Сар болон Нарны аймгийн ойролцоох бусад гаригуудыг судлах төлөвлөгөөгөө орхисонтой зэрэгцэн эргэлзээ төрүүлжээ. цөмийн хөдөлгүүртэй пуужингийн хөдөлгүүрийг бий болгох боломж. Үүссэн эдийн засгийн хүндрэл, "Перестройка" гэгдэх нь 1988 онд сансрын салбар бүхэлдээ "гутамшигт" байдалд ороход хүргэсэн. ЗХУ-д цөмийн хөдөлгүүрийн ажил зогссон. Тийрэлтэт хөдөлгүүрийг бий болгоход цахилгаан ашиглах санааг 1903 онд К.Е.Циолковский илэрхийлжээ. Анхны туршилтын цахилгаан хөдөлгүүрийг 1929-1933 онд В.П.Глушкогийн удирдлаган дор Хийн динамикийн лабораторид (Ленинград) бүтээжээ. 50-иад оны сүүлээр IAE (Л.А. Арцимовичийн удирдлаган дор), NII-1 (В.М. Иевлев, А.А. Поротников нарын удирдлаган дор) болон бусад хэд хэдэн байгууллагуудад цахилгаан хөдөлгүүрийг бий болгох боломжийг судалж эхэлсэн. Тиймээс OKB-1 нь цөмийн цахилгаан хөдөлгүүрийн системийг бий болгоход чиглэсэн судалгаа хийсэн. 1962 онд LV N1-ийн урьдчилсан загварт "Хүнд гариг ​​хоорондын сансрын хөлөгт зориулсан цөмийн эрчим хүчний хөдөлгүүрийн материал" багтсан. 1960 онд Цахилгаан хөдөлгүүрийн ажлыг зохион байгуулах тухай Засгийн газрын тогтоол гарсан. Энэ ажилд IAE, NII-1-ээс гадна олон арван эрдэм шинжилгээний хүрээлэн, дизайны товчоо, байгууллагууд оролцсон. 1962 он гэхэд NII-1 дээр элэгдлийн төрлийн импульсийн плазмын хөдөлгүүр (PPD) бий болсон. SPD-д плазм нь хатуу диэлектрик (фторопластик-4, мөн тефлон гэгддэг) хэд хэдэн микросекунд (импульсийн хүч 10-200 МВт) үргэлжилдэг импульсийн (оч) цахилгаан цэнэгийн ууршилт (абляци) болон цахилгаан соронзон хурдатгалын улмаас үүсдэг. плазмын. Ийм хөдөлгүүрийн амьдралын анхны туршилтууд 3-р сарын 27-нд эхэлсэн бөгөөд 1962 оны 4-р сарын 16 хүртэл үргэлжилсэн. Дундаж эрчим хүчний хэрэглээ 1 кВт (импульс - 200 МВт) бол хүч нь 1 г байв. - 1 кВт/г зүтгүүрийн “үнэ”. Сансарт туршилт хийхэд түлхэлтийн "үнэ" нь ойролцоогоор 4 дахин бага байв. Ийм параметрүүдийг 1962 оны эцэс гэхэд олж авсан. Шинэ хөдөлгүүр нь 0.2 г хүчийг бий болгохын тулд 50 Вт (импульсийн хүч 10 МВт) зарцуулсан. (дараа нь зүтгүүрийн "үнэ" жилд 85 Вт хүртэл нэмэгдсэн). 1963 оны гуравдугаар сард IPD дээр суурилсан сансрын хөлгийн тогтворжуулалтын системийн алсын удирдлагыг бүтээж, туршиж үзсэн бөгөөд үүнд зургаан мотор, хүчдэл хувиргагч (очлуурыг 1 кВ хүчдэлтэй 100 мкФ багтаамжтай конденсатороор үүсгэсэн), програм хангамжийн шилжүүлэгч төхөөрөмж багтсан. , өндөр хүчдэлийн герметик холбогч болон бусад тоног төхөөрөмж. Плазмын температур 30 мянган градус хүрчээ. яндангийн хурд нь 16 км/сек байна. 1963 оны арваннэгдүгээр сард цахилгаан хөдөлгүүртэй сансрын хөлөг (Зонд төрлийн гариг ​​хоорондын станц) анх хөөргөхөөр төлөвлөж байжээ. 1963 оны 11-р сарын 11-нд хөөргөсөн пуужингийн осолд оржээ. Зөвхөн 1964 оны арваннэгдүгээр сарын 30 Цахилгаан хөдөлгүүртэй Zond-2 датчик Ангараг гараг руу амжилттай хөөрөв. 1964 оны арванхоёрдугаар сарын 14 Дэлхийгээс 5 сая гаруй км-ийн зайд нарны зайгаар ажилладаг плазмын хөдөлгүүрүүд (энэ үед хийн динамик хөдөлгүүрүүд унтарсан) асаалттай байв. 70 минутын дотор. зургаан плазмын хөдөлгүүр нь сансар огторгуйд станцын шаардлагатай чиглэлийг хадгалж байв. 1968 онд АНУ-д “LES-6” холбооны хиймэл дагуулыг 2 жил гаруй ажилласан дөрвөн элэгдэлд тэсвэртэй IPD-тэй хөөргөсөн. Цаашид цахилгаан хөдөлгүүрт ажиллахын тулд Факел дизайны товчоог зохион байгуулав (Калининград дахь Б.С. Стечкиний дизайны товчооны үндсэн дээр). Факелийн дизайны товчооны анхны бүтээн байгуулалт нь Зонд-2 IPD-ийн ойролцоо байрлах Globus төрлийн (Horizon хиймэл дагуул) цэргийн зориулалттай сансрын хөлөгт зориулсан тогтворжуулах, чиглүүлэх системийн цахилгаан хөдөлгүүрийн систем байв. 1971 оноос хойш Meteor цаг уурын хиймэл дагуулын тойрог замд залруулах системд Факел дизайны товчооны хоёр плазмын хөдөлгүүрийг ашигласан бөгөөд тус бүр нь 32.5 кг жинтэй, 0.4 кВт орчим эрчим хүч зарцуулж, 2 г орчим түлхэлттэй байв. яндангийн хурд нь 8 км/сек-ээс дээш, RT (шахсан ксенон) -ын хэмжээ 2.4 кг байв. 1982 оноос хойш "Луч" геостационар холбооны хиймэл дагуулууд нь "Факел" ОКБ-ын бүтээсэн цахилгаан хөдөлгүүрийн системийг ашигладаг. 1991 он хүртэл Цахилгаан хөдөлгүүрүүд 16 сансрын хөлөг дээр амжилттай ажилласан. Цахилгаан хөдөлгүүрийн талаархи дэлгэрэнгүй мэдээллийг вэбсайтын тусдаа хуудсан дээр авч үзэх болно. Үүсгэсэн цахилгаан хөдөлгүүрийн хүч нь усан онгоцны эрчим хүчний эх үүсвэрийн цахилгаан хүчээр хязгаарлагддаг. Цахилгаан хөдөлгүүрийн системийн хүчийг хэдэн кг хүртэл нэмэгдүүлэхийн тулд хүчийг хэдэн зуун киловатт хүртэл нэмэгдүүлэх шаардлагатай байсан бөгөөд энэ нь уламжлалт аргуудыг (батерей, нарны хавтан) ашиглан бараг боломжгүй юм. Тиймээс цахилгаан хөдөлгүүрийн ажилтай зэрэгцэн IPPE, IAE болон бусад байгууллагууд цөмийн реакторын дулааны энергийг цахилгаан энерги болгон шууд хувиргах ажлыг эхлүүлсэн. Эрчим хүч хувиргах завсрын үе шатыг хасч, хөдөлж буй хэсгүүд байхгүй байгаа нь сансрын хөлөгт ашиглахад тохиромжтой, хангалттай өндөр хүч чадал, ашиглалтын хугацаатай авсаархан, хөнгөн, найдвартай цахилгаан станцуудыг бий болгох боломжийг олгосон. 1965 онд OKB-1 нь IPPE-тэй хамтран багтай гариг ​​хоорондын сансрын хөлөгт YaERD-2200 цөмийн цахилгаан хөдөлгүүрийн системийн урьдчилсан загварыг боловсруулсан. Хөдөлгүүрийн систем нь хоёр блокоос бүрдсэн (тус бүр өөрийн гэсэн атомын цахилгаан станцтай), блок тус ​​бүрийн цахилгаан эрчим хүч 2200 кВт, хүч 8.3 кг байв. Магнитоплазмын хөдөлгүүр нь ойролцоогоор 54,000 м/сек хувийн импульстэй байв. 1966-70 онд. N1M зөөгч пуужингаар хөөргөсөн Ангарагийн цогцолборт зориулсан термион атомын цахилгаан станц (11В97) болон цахилгаан хөдөлгүүрийн системийн урьдчилсан загварыг боловсруулсан. Цөмийн цахилгаан хөдөлгүүрийн системийг тусдаа блокуудаас угсарч, нэг блокийн цахилгаан эрчим хүч 5 МВт хүртэл байв. цахилгаан хөдөлгүүрийн хүч - 9.5 кг. 78000 м/сек хувийн түлхэлтийн импульстэй. Гэсэн хэдий ч хүчирхэг цөмийн эрчим хүчний эх үүсвэрийг бий болгох нь төсөөлж байснаас хамаагүй удаан үргэлжилсэн. Дизайн энгийн, жин багатай тул практик хэрэглээг хамгийн түрүүнд олсон нь цацраг идэвхт изотопуудын аяндаа задралын дулааныг ашигладаг радиоизотопын термоэлектрик генераторууд (жишээлбэл, полоний-210) байв. Дулааны цахилгаан хувиргагч нь үндсэндээ энгийн термопар байсан. Гэсэн хэдий ч RTG-ийн эрчим хүчний харьцангуй бага эрчим хүч, ашигласан изотопуудын өндөр өртөг нь тэдний хэрэглээг ихээхэн хязгаарласан. Дулааны цахилгаан ба термион энерги хувиргагчийг цөмийн реактортой хослуулан нэг нэгж (хөрвүүлэгч реактор) болгон ашиглах нь хамгийн сайн ирээдүйтэй байсан. 1964 онд ОУЭА-д (NPO Luch-тэй хамт) жижиг хэмжээтэй реактор хувиргагчийг бий болгох боломжийг туршилтаар турших. "Ромашка" туршилтын суурилуулалтыг бүтээв. Цөмд үүссэн дулаан нь олон тооны цахиур-германий хагас дамжуулагч хавтангаас бүрдэх реакторын гаднах гадаргуу дээр байрлах термоэлектрик хувиргагчийг халааж, бусад гадаргууг радиатороор хөргөж байв. Цахилгаан эрчим хүч 500 Вт байв. 40 кВт-ын реакторын дулааны хүчин чадал дээр. "Ромашка"-ын туршилтыг удалгүй зогсоосон, учир нь илүү өндөр хүчин чадалтай BES-5 (Бук) атомын цахилгаан станцыг аль хэдийн туршиж байсан. АНУ-А радарын тагнуулын сансрын хөлгийн тоног төхөөрөмжийг тэжээх зориулалттай 2800 Вт-ын хүчин чадалтай BES-5 атомын цахилгаан станцыг хөгжүүлэх ажил 1961 онд эхэлсэн. IPPE-ийн шинжлэх ухааны удирдлаган дор "Улаан од" NPO дээр. АНУ-А сансрын хөлгийн анхны нислэг (1970 оны 10-р сарын 3, "Космос-367") амжилтгүй болсон - BES-5 атомын цахилгаан станц 110 минутын турш ажилласан. үүний дараа реакторын цөм хайлсан. Өөрчлөгдсөн атомын цахилгаан станцын дараагийн 9 хөөргөлт 1975 онд амжилттай болсон. АНУ-А сансрын хөлгийг Тэнгисийн цэргийн хүчин хүлээн авсан. 1978 оны 1-р сард АНУ-А сансрын хөлөг (Космос -954) бүтэлгүйтсэний улмаас Канадын нутаг дэвсгэрт Бук атомын цахилгаан станцын хэсгүүд унав.Нийтдээ (1989 онд ашиглалтаас гарахаас өмнө) эдгээр сансрын хөлгийг 32 удаа хөөргөжээ. дулааны цахилгаан утас үүсгэгчтэй атомын цахилгаан станцуудыг бий болгох ажил - илүү үр ашиг, ашиглалтын хугацаа, жингийн шинж чанар бүхий термионик хувиргагчтай атомын цахилгаан станцууд дээр ажил хийсэн.Термион атомын цахилгаан станцууд нь гадаргуугаас термионы ялгарлын нөлөөг ашигладаг. хангалттай халсан дамжуулагчийн. Өндөр хүчин чадалтай термионик хувиргагчийг туршихын тулд 1964 онд Киевт реакторын баазыг бий болгосон (1970 онд мөн ижил суурь нь Алма-Атад гарч ирсэн). Ажлыг хоёр хөгжүүлэгч гүйцэтгэсэн - NPO " Улаан од" (IPPE-ийн шинжлэх ухааны удирдлага) Топаз атомын цахилгаан станцыг радио хиймэл дагуул - цөмийн тагнуулын зориулалттай 5-6.6 кВт цахилгаан эрчим хүчээр бүтээж, Энерговак-ЦКБМ (Оросын Курчатовын хүрээлэнгийн эрдэм шинжилгээний төв) Енисейг боловсруулсан. "Экран-АМ" телевизийн өргөн нэвтрүүлгийн сансрын хөлөгт зориулсан атомын цахилгаан станц. Топаз атомын цахилгаан станцыг "Плазма -А" хөлөг дээр сансрын нөхцөлд хоёр удаа туршсан (1987 оны 2-р сарын 2). "Космос-1818" ба 1987 оны 7-р сарын 10 "Космос-1867"). Дизайн нь нэг жилийн хугацаатай, хоёр дахь нислэгт аль хэдийн "Топаз" 11 сар гаруй ажилласан боловч хөөргөлтүүд тэнд зогссон. Енисейн атомын цахилгаан станцын ажлыг хийхээр төлөвлөж байсан сансрын хөлгийн ажил зогссонтой холбогдуулан газрын туршилтын шатандаа зогссон. Сансрын хөлөгт зориулсан цөмийн эрчим хүчний эх үүсвэрийн талаарх дэлгэрэнгүй мэдээллийг сайтын тусдаа хуудсан дээр авч үзэх болно. 1970 онд NPO Energomash нь 3.3 ГВт цахилгаан эрчим хүч бүхий ЕХ-610 хийн фазын реактор (хуваагдах материалын урсдаггүй бүс) бүхий сансрын атомын цахилгаан станцын урьдчилсан загварыг боловсруулсан. Гэвч ажлын явцад үүссэн бэрхшээлүүд энэ төслийг хэрэгжүүлэх боломжийг олгосонгүй. 1978 онд NPO Красная Звезда нь 24 кВт-ын цахилгаан эрчим хүч, нэг жилээс дээш хугацаагаар үйлчлэх Заря-3 цөмийн хөдөлгүүрийн системийн 2 хувилбарын техникийн саналыг боловсруулсан. Эхний сонголт бол Топаз-1 АЦС-ын өөрчлөлт, нөгөө нь анхны загвартай (дулааны хоолойтой алсын зайн TEC) юм. Тодорхой сансрын хөлөгтэй холбоогүйн улмаас угсралтын ажил зогссон. 1981-86 онуудад. Атомын цахилгаан станцын ашиглалтын хугацааг 3-5 жил, цахилгаан эрчим хүчийг 600 кВт хүртэл нэмэгдүүлэх үндсэн боломжийг харуулсан зураг төсөл, туршилтын томоохон ажил хийгдсэн. 1982 онд NPO Energia (ЦКБЭМ) нь Москва мужийн техникийн даалгаврын дагуу 200 км-ийн өндөрт жишиг тойрог замд хөөргөсөн 550 кВт-ын цахилгаан хүчин чадалтай Геркулес цөмийн тойрог замд зориулсан техникийн саналыг боловсруулжээ. Энергиа-Буран цогцолбор буюу Протон зөөгч пуужин. 1986 онд "Энержиа" пуужингийн жишиг тойрог замд хөөргөсөн 100 тонн хүртэлх жинтэй ачааг геостационар тойрог замд тээвэрлэх цөмийн цахилгаан хөдөлгүүр бүхий тойрог зам хоорондын чирэгчийг ашиглах техникийн саналыг боловсруулжээ. Гэвч эдгээр ажил үргэлжилсэнгүй. Ийнхүү цөмийн цахилгаан станцуудыг цуваа сансрын хөлөг дээр амжилттай ажиллуулж байсан ч ЗХУ хэзээ ч жинхэнэ ажилладаг цөмийн цахилгаан хөдөлгүүрийг бүтээгээгүй. Цахилгаан хөдөлгүүртэй атомын цахилгаан станцтай анхны бөгөөд цорын ганц сансрын хөлөг бол 1965 оны 4-р сарын 3-нд хөөргөсөн Америкийн "Snapshot" юм. Хөрвүүлэгч реакторын цахилгаан эрчим хүч 650 Вт байв. Төхөөрөмж дээр туршилтын ион хөдөлгүүр суурилуулсан. Гэсэн хэдий ч цахилгаан хөдөлгүүрийг хамгийн анхны идэвхжүүлсэн нь (нислэгийн 43 дахь өдөр) реакторыг яаралтай унтраахад хүргэсэн. Үүний шалтгаан нь цахилгаан хөдөлгүүрийн ажиллагааг дагалдуулсан өндөр хүчдэлийн эвдрэл байсан бөгөөд үүний үр дүнд реакторын тусгалыг дахин тохируулах хуурамч тушаал илгээгдсэн бөгөөд энэ нь унтрахад хүргэсэн юм. 1992 онд АНУ Оросоос Енисейн хоёр атомын цахилгаан станц худалдаж авсан. Нэг реакторыг 1995 онд ашиглах ёстой байсан. "Цөмийн хөдөлгүүртэй сансрын туршилт" -д. Гэсэн хэдий ч 1996 онд төсөл хаагдсан. АНУ-д 1952 оноос хойш Лос Аламосын лабораторид цөмийн хөдөлгүүрийг бий болгох асуудлыг судалж байна. 1957 онд Rover програм дээр ажиллаж эхэлсэн. Түлшний угсралт болон бусад хөдөлгүүрийн элементүүдийг элемент тус бүрээр нь туршиж үзсэн ЗСБНХУ-аас ялгаатай нь АНУ бүх реакторыг нэг дор бий болгож, турших замыг сонгосон. KIWI-A нэртэй анхны реакторыг 1959 оны 7-р сарын 1-нд туршсан. Невада дахь тусгай бэлтгэлийн талбайд. Энэ нь нэг төрлийн реактор байсан бөгөөд цөм нь 90% хүртэл баяжуулсан бал чулуу, уран-235 ислийн холимогоос бүрдсэн хамгаалалтгүй хавтангаас угсарсан байв. Хүнд ус нь нейтрон зохицуулагчийн үүрэг гүйцэтгэсэн. Ураны исэл нь өндөр температурыг тэсвэрлэх чадваргүй бөгөөд ялтсуудын хоорондох сувгаар дамжин өнгөрөх устөрөгч нь зөвхөн 1600 градус хүртэл халаадаг. Эдгээр реакторуудын хүч ердөө 100 МВт байсан. Киви-А туршилтыг дараагийн бүх туршилтуудын нэгэн адил задгай шахалтаар хийсэн. Яндангийн бүтээгдэхүүний идэвхжил бага байсан бөгөөд туршилтын талбайд ажиллахад бараг ямар ч хязгаарлалт байгаагүй. Реакторын туршилт 1961 оны 12-р сарын 7-нд дууссан. (сүүлийн хөөргөх үед цөм нь эвдэрч, ялтсуудын хэсгүүд яндангийн урсгал руу гарсан). Цөмийн хөдөлгүүрт зургаан "халуун туршилт" хийсэн үр дүн нь 1961 оны эхээр маш их урам зориг өгсөн. реакторыг нислэгийн үед турших хэрэгцээний талаар тайлан бэлтгэв. Гэсэн хэдий ч удалгүй анхны амжилтаас "толгой эргэх" нь өнгөрч, цөмийн хөдөлгүүрийн системийг бий болгох замд олон асуудал тулгараад байгаа бөгөөд үүнийг шийдвэрлэхэд маш их цаг хугацаа, мөнгө шаардагдах болно гэсэн ойлголттой болсон. Нэмж дурдахад байлдааны пуужингийн химийн хөдөлгүүрийг бий болгох ахиц дэвшил нь зөвхөн цөмийн хөдөлгүүрийг ашиглах сансрын бөмбөрцөгийг үлдээжээ. Кеннедигийн засаг захиргаа Цагаан ордонд ирснээр (1961 онд) цөмийн хөдөлгүүртэй нисэх онгоц бүтээх ажил зогссон ч Роверын хөтөлбөрийг "сансар огторгуйг эзлэх дөрвөн тэргүүлэх чиглэлийн нэг" гэж нэрлэжээ. цаашид хөгжүүлсэн. Цөмийн хөдөлгүүрт хөдөлгүүрийн нислэгийн хувилбарыг бий болгохын тулд "Rift" (RIFT - Нислэгийн туршилтын реактор) ба "Нерва" (NERVA - пуужингийн тээврийн хэрэгслийн цөмийн хөдөлгүүр) шинэ хөтөлбөрүүдийг баталсан. Киви цувралын реакторуудын туршилтыг үргэлжлүүлэв. 1962 оны есдүгээр сарын 1 Шингэн устөрөгчөөр ажилладаг 1100 МВт-ын хүчин чадалтай Киви-В-ыг туршсан. Ураны ислийг илүү халуунд тэсвэртэй карбидаар сольсон бөгөөд үүнээс гадна савааг ниоби карбидаар бүрж эхэлсэн боловч туршилтын явцад дизайны температурт хүрэхийг оролдох үед реактор нурж эхлэв (хавтануудын хэсгүүд цорго дундуур нисэх). Дараагийн хөөргөлт 1962 оны 11-р сарын 30-нд болсон. гэхдээ 260 секундын дараа. Ашиглалтын явцад реактор дотор хүчтэй чичиргээ үүсч, яндангийн урсгалд дөл анивчсан тул туршилтыг зогсоосон. Эдгээр бүтэлгүйтлийн үр дүнд 1963 онд төлөвлөсөн. Киви-V реакторын туршилтыг ирэх жил хүртэл хойшлуулав. 1964 оны наймдугаар сард Өөр нэг туршилтыг хийсэн бөгөөд энэ үеэр хөдөлгүүр нь 900 МВт-ын хүчин чадалтай найман минут гаруй ажиллаж, 22.7 тонн хүч гаргажээ. яндангийн хурд 7500 м/сек. 1965 оны эхээр. реакторыг устгасан сүүлчийн туршилтыг хийсэн. Хурдан “хурдатгал”-ын үр дүнд зориудаар дэлбэрэх хэмжээнд хүргэсэн. Хэрэв реакторыг тэг хүчнээс бүрэн хүчин чадалд шилжүүлэхэд хэдэн арван секунд шаардлагатай бол энэ туршилтын явцад ийм шилжилтийн үргэлжлэх хугацааг зөвхөн хяналтын бариулуудын инерцээр, тэдгээрийг бүрэн хүчин чадалд шилжүүлсний дараа ойролцоогоор 44 миллисекундээр тодорхойлно. цахилгаан байрлалд 50-60 кг-тай тэнцэх дэлбэрэлт болсон. тринитротолуол. Rift хөтөлбөрт туршилтын реактор бүхий Санчир-V пуужинг баллистик траекторийн дагуу 1000 км хүртэл өндөрт хөөргөсөн. дараа нь Атлантын далайн өмнөд хэсэгт унасан. Усанд орохын өмнө цөмийн реакторыг дэлбэлэх шаардлагатай болсон (тэр үед цацрагийн аюулгүй байдлын талаар цөөхөн хүн боддог байсан). Гэвч жилээс жилд энэ хөтөлбөр хойшлогдож, эцэст нь огт хэрэгжээгүй. Эхний шатанд NERVA хөдөлгүүр дээр ажиллах ажлыг NERVA-NRX (Nuclear Rocket Experimental - туршилтын цөмийн пуужин) гэж нэрлэдэг бага зэрэг өөрчлөгдсөн Киви-V реактор дээр үндэслэсэн. Энэ үед 2700-3000 градусын температурт ажиллах чадвартай материал хараахан олдоогүй байна. халуун устөрөгчийн устгалыг эсэргүүцэхийн тулд ажлын температурыг бууруулахаар шийдэж, хувийн импульсийг 8400 м/сек хүртэл хязгаарлав. Реакторын туршилтууд 1964 онд эхэлсэн бөгөөд 1000 МВт чадал, ойролцоогоор 22.5 тонн хүч чадалтай болсон. яндангийн хурд 7000 м/с-ээс их байна. 1966 онд Анх удаа хөдөлгүүрийг 1100 МВт-ын бүрэн хүчин чадлаар туршиж үзсэн. Үүн дээр тэрээр 28 минут ажилласан. (110 минутын ажлын хугацаа). Реакторын гаралтын устөрөгчийн температур 2000 градус хүрч, түлхэлт нь 20 тонн байв.Хөтөлбөрийн дараагийн шатанд илүү хүчирхэг Phoebus реакторуудыг (Фебус, дараа нь Певи) ашиглахаар төлөвлөж байсан. Phoebus хөтөлбөрийн хүрээнд NERVA хөдөлгүүрт зориулсан сайжруулсан хатуу фазын бал чулууны реакторыг Лос-Аламос лабораторид 1963 оноос хойш хөгжүүлж байна. Эдгээр реакторуудын эхнийх нь Kiwi-V (диаметр 0.813 м, урт 1.395 м) хэмжээтэй ойролцоогоор ижил хэмжээтэй боловч ойролцоогоор хоёр дахин их хүчин чадалтай. Энэхүү реакторын үндсэн дээр NERVA-1 хөдөлгүүрийг бүтээхээр төлөвлөж байсан. 4000-5000 МВт-ын хүчин чадалтай дараагийн өөрчлөлтийг NERVA-2 хөдөлгүүрт ашиглах ёстой байв. Энэ хөдөлгүүр нь 90-110 тоннын хүч чадалтай. яндангийн хурд нь 9000 м/с хүртэл байх ёстой. Хөдөлгүүрийн өндөр нь ойролцоогоор 12 м. гадна диаметр - 1.8 м. Ажлын шингэний зарцуулалт 136кг/с. NERVA-2 хөдөлгүүрийн жин ойролцоогоор 13.6 тонн байв. Санхүүгийн бэрхшээлийн улмаас NERVA-2 хөдөлгүүрийг удалгүй орхиж, 34 тоннын хүч чадал бүхий NERVA-1 хөдөлгүүрийг зохион бүтээхээр болжээ. гадагш урсах хурд нь 8250 м/с. Энэхүү хөдөлгүүрийн NRX-A6 реакторын анхны туршилтыг 1967 оны 12-р сарын 15-нд хийсэн. 1969 оны зургадугаар сард Туршилтын NERVA XE хөдөлгүүрийн анхны халуун туршилтууд 22.7 тонн хүчин чадалтай явагдсан. Хөдөлгүүрийн нийт ажиллах хугацаа 115 минут, 28 удаа асаалт хийсэн. NERVA-1 YARD нь 1 м голчтой цөмтэй нэгэн төрлийн реактортой байв. ба өндөр 1.8 м. 1800 саваа зургаан өнцөгт түлшний элементүүдээс бүрдэх (цөмийн түлшний концентраци 200 - 700 мг / см . ). Реактор нь бериллийн ислээр хийсэн 150 мм орчим зузаантай цагираг тусгалтай байв. Реакторын цахилгаан сав нь хөнгөн цагаан хайлшаар хийгдсэн, дотоод цацрагийн хамгаалалт нь нийлмэл материалаар хийгдсэн (бор карбид-хөнгөн цагаан-титан гидрид). Реактор болон турбо насосны нэгжүүдийн хооронд гадна нэмэлт хамгаалалт суурилуулж болно. НАСА уг хөдөлгүүрийг Ангараг гараг руу хийхээр төлөвлөж буй нислэгт тохиромжтой гэж үзжээ. Үүнийг Санчир гариг ​​5 пуужингийн дээд шатанд суурилуулах ёстой байв. Ийм тээвэрлэгч нь цэвэр химийн хувилбараасаа хоёроос гурав дахин их ачааг сансарт тээвэрлэж чаддаг. Гэвч Америкийн сансрын хөтөлбөрийн ихэнх хэсгийг ерөнхийлөгч Никсоны засаг захиргаа цуцалжээ. Тэгээд 1970 онд зогссон. Санчир-5 пуужингийн үйлдвэрлэл нь цөмийн хөдөлгүүрийг ашиглах хөтөлбөрийг эцэслэв. Лос Аламос хотод Ровер хөтөлбөрийн дагуу Pewee хөдөлгүүрийн ажил 1972 он хүртэл үргэлжилсэн. Үүний дараа хөтөлбөр эцэст нь хаагдсан. Манай цөмийн хөдөлгүүрүүд Америкийнхаас гол ялгаа нь тэд нэг төрлийн бус байсан. Нэг төрлийн (нэг төрлийн) реакторуудад цөмийн түлш ба зохицуулагч холилдоно. Дотоодын NRE-д цөмийн түлшийг түлшний саваа (зохицуулагчаас тусад нь) төвлөрүүлж, хамгаалалтын бүрхүүлд байрлуулсан тул зохицуулагч нь Америкийн реакторуудаас хамаагүй бага температурт ажилладаг байв. Энэ нь бал чулуунаас татгалзаж, циркони гидридийг зохицуулагч болгон ашиглах боломжтой болсон. Үүний үр дүнд реактор нь бал чулуутай харьцуулахад илүү нягт, хөнгөн байв. Энэ нь Зөвлөлтийн зохион бүтээгчдийн олж авсан саваа хэлбэрийн хамт (дөрвөн дэлбэн хөндлөн огтлолтой, уртын дагуу эрчилсэн) саваа устгасны үр дүнд ураны алдагдлыг мэдэгдэхүйц бууруулах боломжтой болсон (энэ нь тийм биш байсан). устгалыг бүрэн арилгах боломжтой). Одоогийн байдлаар зөвхөн АНУ, Орос улсууд хатуу фазын цөмийн хөдөлгүүрийг хөгжүүлэх, бүтээх талаар ихээхэн туршлагатай бөгөөд шаардлагатай бол богино хугацаанд, боломжийн үнээр ийм хөдөлгүүрийг бүтээх боломжтой болно. IGR болон IVG-1 реакторын цогцолборууд одоо Бүгд Найрамдах Казахстан Улсын Үндэсний цөмийн төвд харьяалагддаг. Тоног төхөөрөмж нь харьцангуй ажиллах нөхцөлд хадгалагддаг. Сар, Ангараг гараг руу нислэгийн хөтөлбөрийг дахин эхлүүлэх нь хатуу фазын цөмийн хөдөлгүүрийн сонирхлыг сэргээх боломжтой юм. Нэмж дурдахад цөмийн хөдөлгүүрийг ашиглах нь нарны аймгийн судалгааны хил хязгаарыг ихээхэн өргөжүүлж, алс холын гаригуудад хүрэх хугацааг багасгах боломжтой юм. 2010 онд ОХУ-ын Ерөнхийлөгч Медведев ионы цахилгаан хөдөлгүүрийг ашиглан атомын цахилгаан станцад суурилсан сансрын тээвэр, эрчим хүчний модулийг бий болгохыг тушаажээ. Реакторыг бүтээх ажлыг NIKIET хийх болно. Келдышийн төв нь цөмийн хөдөлгүүрийн системийг, RSC Energia нь тээвэр, эрчим хүчний модулийг өөрөө бий болгоно. Хийн турбин хувиргагчийн гаралтын цахилгаан эрчим хүч нь нэрлэсэн горимд 100-150 кВт байна. Ксеноныг RT болгон ашиглахыг санал болгож байна. цахилгаан хөдөлгүүрийн хувийн импульс 9000-50000м/сек. нөөц 1.5-3 жил. Суурилуулалтын жин, хэмжээ нь түүнийг хөөргөхөд Протон, Ангара зөөгч пуужингуудыг ашиглах боломжийг олгох ёстой. Ажиллаж буй прототипийн туршилтыг 2014 онд эхлүүлэх бөгөөд 2017 он гэхэд цөмийн хөдөлгүүрийг сансарт хөөргөхөд бэлэн болно (НАСА мөн 2003 онд ижил төстэй хөтөлбөр хэрэгжүүлж эхэлсэн боловч дараа нь санхүүжилт зогссон). Төслийг бүхэлд нь боловсруулахад 17 тэрбум рубль шаардлагатай болно. Хүлээгээд хар.

Цөмийн пуужингийн хөдөлгүүр нь үйл ажиллагааны зарчим нь цөмийн урвал эсвэл цацраг идэвхт задралд суурилдаг пуужингийн хөдөлгүүр бөгөөд энэ нь урвалын бүтээгдэхүүн эсвэл устөрөгч зэрэг бусад бодис байж болох ажлын шингэнийг халаадаг энерги ялгаруулдаг.

Үйлдлээс сонголт, зарчмуудыг харцгаая...

Дээр дурдсан үйл ажиллагааны зарчмыг ашигладаг хэд хэдэн төрлийн пуужингийн хөдөлгүүрүүд байдаг: цөмийн, радиоизотоп, термоядро. Цөмийн пуужингийн хөдөлгүүрийг ашигласнаар тодорхой импульсийн утгыг химийн пуужингийн хөдөлгүүрт хүрэхээс хамаагүй өндөр авах боломжтой. Тодорхой импульсийн өндөр утгыг ажлын шингэний гадагшлах урсгалын 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.

Бүрэн солиход саад болж буй гол зүйл бол цөмийн пуужингийн хөдөлгүүрээс үүдэлтэй цацраг идэвхт бохирдол юм.

Тэдгээр нь хатуу 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. Яндангийн хурд нь ажлын шингэний хамгийн их температураар хязгаарлагддаг бөгөөд энэ нь эргээд бүтцийн элементүүдийн хамгийн их зөвшөөрөгдөх температураас шууд хамаардаг бөгөөд энэ нь 3000 К-ээс хэтрэхгүй хийн фазын цөмийн пуужингийн хөдөлгүүрт хуваагдах бодис хийн төлөвт байна. Ажлын талбайд түүнийг хадгалах нь цахилгаан соронзон орны нөлөөгөөр явагддаг. Энэ төрлийн цөмийн пуужингийн хөдөлгүүрийн хувьд бүтцийн элементүүд нь хязгаарлах хүчин зүйл биш тул ажлын шингэний яндангийн хурд нь 30 км / с-ээс хэтрэх боломжтой. Хагардаг материал гоожиж байгаа хэдий ч тэдгээрийг эхний шатны хөдөлгүүр болгон ашиглаж болно.

70-аад онд XX зуун АНУ, ЗХУ-д хатуу фаз дахь хуваагдмал бодис бүхий цөмийн пуужингийн хөдөлгүүрийг 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. Нерва реактор нь Санчир гариг ​​V хөөргөх төхөөрөмжийн гурав дахь шатны нэг хэсэг болох ёстой байсан боловч сарны хөтөлбөр хаагдсан, энэ ангиллын пуужингийн хөдөлгүүрт бусад даалгавар байхгүй байсан тул реакторыг практикт хэзээ ч туршиж үзээгүй.

Хийн фазын цөмийн пуужингийн хөдөлгүүр одоогоор онолын хөгжлийн шатандаа явж байна. Хийн фазын цөмийн хөдөлгүүр нь удаан хөдөлж буй хийн урсгал нь хөргөх устөрөгчийн илүү хурдан урсгалаар хүрээлэгдсэн плутонийг ашиглах явдал юм. Туршилтыг MIR ба ОУСС-ын тойрог замын сансрын станцуудад хийсэн бөгөөд энэ нь хийн фазын хөдөлгүүрийг цаашид хөгжүүлэхэд түлхэц өгөх боломжтой юм.

Өнөөдөр бид Орос улс цөмийн хөдөлгүүрийн системийн чиглэлээр хийсэн судалгаагаа бага зэрэг "царцаасан" гэж хэлж болно. Оросын эрдэмтдийн ажил нь атомын цахилгаан станцын үндсэн эд анги, угсралтыг боловсруулах, сайжруулах, түүнчлэн тэдгээрийг нэгтгэхэд илүү чиглэгддэг. Энэ чиглэлээр цаашдын судалгааны тэргүүлэх чиглэл бол хоёр горимд ажиллах чадвартай цөмийн эрчим хүчний хөдөлгүүрийн системийг бий болгох явдал юм. Эхнийх нь цөмийн пуужингийн хөдөлгүүрийн горим, хоёр дахь нь сансрын хөлөг дээр суурилуулсан тоног төхөөрөмжийг тэжээх цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх суурилуулах горим юм.

Pulse YARDЛос Аламосын судалгааны лабораторийн доктор С.Уламын 1945 онд санал болгосон зарчмын дагуу боловсруулсан бөгөөд үүний дагуу цөмийн цэнэгийг өндөр үр ашигтай сансрын пуужин хөөргөгчийн эрчим хүчний эх үүсвэр (түлш) болгон ашиглахыг санал болгож байна.

Тэр үеийн олон жилийн нэгэн адил цөмийн болон термоядролын цэнэгүүд бусадтай харьцуулахад хамгийн хүчирхэг, авсаархан эрчим хүчний эх үүсвэр байв. Та бүхний мэдэж байгаагаар бид эсрэг бодисыг ашиглан анхны нэгжийг боловсруулах талбарт аль хэдийн нэлээд дэвшилттэй байгаа тул бид эрчим хүчний илүү их төвлөрсөн эх үүсвэрийг хянах арга замыг олохын ирмэг дээр байна. Хэрэв бид зөвхөн байгаа эрчим хүчний хэмжээнээс л ажиллах юм бол цөмийн цэнэгүүд нь 200,000 секундээс илүү тодорхой түлхэц, термоядролын цэнэгүүд - 400,000 секунд хүртэл өгдөг. Эдгээр тодорхой түлхэлтийн утгууд нь нарны аймгийн ихэнх нислэгүүдэд маш өндөр байдаг. Түүнээс гадна цөмийн түлшийг "цэвэр" хэлбэрээр ашиглахад өнөөг хүртэл бүрэн шийдэгдээгүй олон асуудал гарч ирдэг. Тиймээс дэлбэрэлтийн үед ялгарсан энерги нь ажлын шингэн рүү шилжиж, халааж, дараа нь хөдөлгүүрээс урсаж, түлхэлт үүсгэдэг. Ийм асуудлыг шийдэх уламжлалт аргуудын дагуу цөмийн цэнэгийг ажлын шингэнээр (жишээлбэл, ус эсвэл бусад шингэн бодис) дүүргэсэн "шатаах камер" -д байрлуулж, ууршуулж, дараа нь их бага хэмжээгээр өргөсдөг. цорго дахь диабатизм.

Дотоод импульсийн цөмийн хөдөлгүүр гэж нэрлэдэг ийм систем нь дэлбэрэлтийн бүх бүтээгдэхүүн, ажлын шингэний бүх массыг түлхэц үүсгэхэд ашигладаг тул маш үр дүнтэй байдаг. Тогтворгүй үйл ажиллагааны мөчлөг нь ийм системд шаталтын камерт илүү өндөр даралт, температурыг бий болгох боломжийг олгодог бөгөөд үүний үр дүнд тасралтгүй ажиллагааны мөчлөгтэй харьцуулахад илүү өндөр тодорхой түлхэц болдог. Гэсэн хэдий ч тодорхой эзэлхүүн дотор дэлбэрэлт болж байгаа нь тасалгааны даралт, температур, улмаар тодорхой түлхэлтийн хүрч болохуйц үнэд ихээхэн хязгаарлалт тавьдаг. Үүнийг харгалзан дотоод импульсийн NRE-ийн олон давуу талыг үл харгалзан гаднах импульсийн NRE нь цөмийн дэлбэрэлтийн үед ялгарах асар их энергийг ашигласнаар илүү энгийн бөгөөд үр ашигтай болсон.

Гадны үйлдэлтэй цөмийн хөдөлгүүрт түлш, ажлын шингэний бүх масс нь тийрэлтэт хүчийг бий болгоход оролцдоггүй. Гэсэн хэдий ч, энд ч гэсэн бага үр ашигтай. Илүү их эрчим хүч зарцуулж, системийн ажиллагааг илүү үр дүнтэй болгодог. Гадны импульсийн АЦС (цаашид импульсийн АЦС гэх) нь пуужин дээрх олон тооны жижиг цөмийн цэнэгийн дэлбэрэлтийн энергийг ашигладаг. Эдгээр цөмийн цэнэгүүдийг пуужингаас дараалан гаргаж, араас нь тодорхой зайд дэлбэлдэг ( доорх зураг). Дэлбэрэлт болгонд өндөр нягтралтай, хурдтай плазм хэлбэрийн хийн задралын зарим хэсэг нь пуужингийн суурь буюу түлхэгч тавцантай мөргөлддөг. Плазмын импульс нь түлхэх тавцан руу шилждэг бөгөөд энэ нь маш их хурдатгалтайгаар урагшилдаг. Норгосны төхөөрөмжөөр хурдатгал нь хэд хэдэн болж буурдаг gхүний ​​биеийн тэсвэрлэх хязгаараас хэтрэхгүй пуужингийн хамрын хэсэгт. Шахалтын мөчлөгийн дараа сааруулагч төхөөрөмж нь түлхэх платформыг анхны байрлалдаа буцааж, дараа нь дараагийн импульсийг хүлээн авахад бэлэн болно.

Сансрын хөлгийн олж авсан нийт хурдны өсөлт ( зурах, ажлаас зээлсэн ), дэлбэрэлтийн тооноос хамаардаг тул тухайн маневр хийх явцад зарцуулсан цөмийн цэнэгийн тоогоор тодорхойлогддог. Ийм цөмийн эрчим хүчний хөдөлгүүрийн төслийг системтэй хөгжүүлэх ажлыг доктор Т.Б.Тэйлор (Генерал динамикийн атомын ерөнхий хэлтэс) ​​эхлүүлсэн бөгөөд Дэвшилтэт судалгааны төслүүдийн агентлаг (ARPA), АНУ-ын Агаарын цэргийн хүчин, НАСА болон General Dynamic"-ийн дэмжлэгтэйгээр үргэлжлүүлэв. есөн жилийн дараа энэ чиглэлийн ажлыг цаашид дахин эхлүүлэхийн тулд түр зогсоосон, учир нь энэ төрлийн хөдөлгөгч системийг нарны аймаг дотор нисдэг сансрын хөлгүүдийн хоёр гол хөдөлгүүрийн нэг болгон сонгосон.

Цөмийн импульсийн гадна талын хөдөлгүүрийн ажиллах зарчим

1964-1965 онд НАСА-аас боловсруулсан уг суурилуулалтын анхны хувилбар нь Санчир гариг ​​5 пуужинтай харьцуулах боломжтой (диаметрээр) бөгөөд 2500 секундын тодорхой түлхэлт, 350 г үр дүнтэй түлхэц өгсөн; Хөдөлгүүрийн үндсэн тасалгааны "хуурай" жин (түлшгүй) 90.8 тонн байв.Импульсийн цөмийн пуужингийн хөдөлгүүрийн анхны хувилбар нь өмнө дурдсан цөмийн цэнэгийг ашигласан бөгөөд энэ нь дэлхийн бага тойрог замд, цацраг туяанд ажиллах болно гэж таамаглаж байсан. дэлбэрэлтийн үед ялгарах задралын бүтээгдэхүүнээр агаар мандал цацраг идэвхт бодисоор бохирдох аюулын улмаас бүслүүрийн бүс. Дараа нь импульсийн цөмийн хөдөлгүүрийн тусгай хүчийг 10,000 секунд хүртэл нэмэгдүүлж, эдгээр хөдөлгүүрүүдийн боломжит хүчин чадал нь ирээдүйд энэ үзүүлэлтийг хоёр дахин нэмэгдүүлэх боломжтой болсон.

80-аад оны эхээр хүн төрөлхтөнд анх удаа сансрын нислэг хийх зорилгоор импульсийн цөмийн хөдөлгүүрийн системийг 70-аад онд аль хэдийн бүтээсэн байж магадгүй юм. Гэсэн хэдий ч хатуу фазын цөмийн хөдөлгүүрийг бий болгох хөтөлбөр батлагдсантай холбоотойгоор энэхүү төслийг боловсруулах ажил бүрэн хийгдэж чадаагүй юм. Нэмж дурдахад импульсийн цөмийн пуужингийн хөдөлгүүрийг хөгжүүлэх нь цөмийн цэнэгийг ашигласан тул улс төрийн асуудалтай холбоотой байв.

Эрика К.А. (Краффт А. Эрик)

Сонирхолтой нийтлэл оллоо. Ер нь цөмийн сансрын хөлөг миний сонирхлыг үргэлж татсаар ирсэн. Энэ бол сансрын нисгэгчдийн ирээдүй юм. ЗХУ-д ч энэ сэдвээр өргөн хүрээтэй ажил хийгдсэн. Нийтлэл нь зөвхөн тэдний тухай юм.

Цөмийн эрчим хүчний сансарт. Мөрөөдөл ба бодит байдал.

Физик-математикийн шинжлэх ухааны доктор Ю.Я.Стависский

Би 1950 онд Зэвсэгт хүчний яамны Москвагийн Механикийн дээд сургуульд (ММИ) инженер-физикчээр дипломоо хамгаалсан. Таван жилийн өмнө, 1945 онд тэнд Инженер-физикийн факультет байгуулагдаж, шинэ үйлдвэрлэлийн мэргэжилтнүүдийг бэлтгэдэг бөгөөд түүний үүрэг даалгавар нь цөмийн зэвсэг үйлдвэрлэх явдал байв. Факультет хэнээс ч дутахгүй байв. Их сургуулийн хичээлийн хүрээнд суурь физикийн зэрэгцээ (математик физикийн арга, харьцангуйн онол, квант механик, электродинамик, статистикийн физик болон бусад) хими, металлурги, материалын бат бэх, онол гэх мэт инженерчлэлийн иж бүрэн хичээлүүдийг зааж өгсөн. механизм, машин гэх мэт. ЗХУ-ын нэрт физикч Александр Ильич Лейпунскийн бүтээсэн ММИ-ийн Инженер, физикийн факультет нь цаг хугацааны явцад Москвагийн Инженер-Физикийн Институт (MEPhI) болж өргөжсөн. Хожим нь MEPhI-тэй нэгдсэн өөр нэг инженер, физикийн факультет нь Москвагийн Эрчим хүчний инженерийн дээд сургуульд (MPEI) байгуулагдсан боловч хэрэв MMI-д үндсэн физикийн чиглэлээр гол анхаарал хандуулдаг байсан бол Эрчим хүчний хүрээлэнд дулааны болон цахилгааны физикийн чиглэлээр ажилладаг байв.

Бид Дмитрий Иванович Блохинцевын номноос квант механикийг судалсан. Даалгаврын дагуу түүнтэй хамт ажиллахаар явуулахад миний гайхшралыг төсөөлөөд үз дээ. Би, шулуухан туршилтчин (багадаа гэрийнхээ бүх цагийг салгаж авдаг байсан) гэнэт алдартай онолчтой таарав. Намайг бага зэрэг сандарсан боловч Обнинск дахь ЗСБНХУ-ын Дотоод хэргийн яамны "Б" объект дээр ирэхэд би дэмий санаа зовж байгаагаа шууд ойлгов.

Энэ үед 1950 оны 6-р сар хүртэл А.И. Лейпунский аль хэдийн бий болсон. Энд тэд цөмийн түлшний өргөтгөсөн нөхөн үржихүйн реакторуудыг бүтээсэн - "хурдан үржүүлэгчид". Захирлын хувьд Блохинцев шинэ чиглэлийг хөгжүүлэх санаачилга гаргасан - сансрын нислэгт зориулсан цөмийн хөдөлгүүрийг бий болгох. Сансар огторгуйг эзэмших нь Дмитрий Ивановичийн олон жилийн мөрөөдөл байсан бөгөөд залуу насандаа тэрээр К.Е. Циолковский. Шилдэг химийн түлшнээс хэдэн сая дахин өндөр илчлэгтэй цөмийн энергийн асар их боломжийг ойлгох нь Д.И. Блохинцева.
“Нүүр тулж харж чадахгүй”... Тэр жилүүдэд бид нэг их юм ойлгодоггүй байсан. 1966 оны 12-р сарын 31-нд нэрээ өөрчилсөн хуучин "Б объект" болох Физик, эрчим хүчний хүрээлэнгийн (ФЭИ) нэрт эрдэмтдийн үйлс, хувь заяаг харьцуулах боломж яг одоо гарч ирэхэд л зөв юм шиг санагдаж байна. Миний хувьд тэр үед гарч ирсэн тэднийг өдөөсөн санааг ойлгох. Хүрээлэнгийн хийх ёстой олон төрлийн үйл ажиллагааны үр дүнд тэргүүлэх физикчдийн ашиг сонирхлын хүрээнд шинжлэх ухааны тэргүүлэх чиглэлүүдийг тодорхойлох боломжтой юм.

AIL-ийн гол сонирхол (александр Ильич Лейпунскийг институтэд ардаа дууддаг байсан) нь хурдан үржүүлэгч реакторууд (цөмийн түлшний нөөцөд хязгаарлалтгүй цөмийн реакторууд) дээр суурилсан дэлхийн эрчим хүчийг хөгжүүлэх явдал юм. Түүний амьдралынхаа сүүлийн дөрөвний нэг зуун жилийг зориулж байсан энэхүү жинхэнэ "сансар огторгуйн" асуудлын ач холбогдлыг хэт үнэлэхэд хэцүү байдаг. Лейпунский улс орноо батлан ​​​​хамгаалахад, ялангуяа шумбагч онгоц, хүнд онгоцонд зориулсан цөмийн хөдөлгүүр бүтээхэд маш их энерги зарцуулсан.

Сонирхол D.I. Блохинцев (тэр "Д.И." хоч авсан) сансрын нислэгт цөмийн энергийг ашиглах асуудлыг шийдвэрлэх зорилготой байв. Харамсалтай нь 1950-иад оны сүүлчээр тэрээр энэ ажлаа орхиж, олон улсын шинжлэх ухааны төв болох Дубна дахь Цөмийн судалгааны нэгдсэн хүрээлэнг байгуулах ажлыг удирдахаас өөр аргагүй болжээ. Тэнд тэрээр импульсийн хурдан реакторууд дээр ажиллаж байсан - IBR. Энэ нь түүний амьдралын сүүлчийн том зүйл болсон юм.

Нэг зорилго - нэг баг

Д.И. 1940-өөд оны сүүлээр Москвагийн Улсын Их Сургуульд багшилж байсан Блохинцев үүнийг анзаарч, дараа нь цөмийн хөдөлгүүртэй сансрын хөлгүүдийн талаар жинхэнэ утгаар нь магтаж байсан залуу физикч Игорь Бондаренког Обнинск хотод ажиллахыг урьжээ. Түүний анхны эрдэм шинжилгээний удирдагч нь А.И. Лейпунский, Игорь нар мэдээжийн хэрэг түүний сэдвийг - хурдан үржүүлэгчдийн талаар ярилцав.

Д.И. Блохинцев, Бондаренкогийн эргэн тойронд байгуулагдсан хэсэг эрдэмтэд сансарт атомын энергийг ашиглах асуудлыг шийдвэрлэхээр нэгдсэн. Бүлэгт Игорь Ильич Бондаренкогаас гадна Виктор Яковлевич Пупко, Эдвин Александрович Стумбур, эдгээр мөрийн зохиогч нар багтжээ. Гол үзэл сурталч нь Игорь байв. Эдвин сансрын байгууламж дахь цөмийн реакторуудын газар дээрх загваруудын туршилтын судалгааг хийсэн. Би ихэвчлэн "бага түлхэлттэй" пуужингийн хөдөлгүүрүүд дээр ажилласан (тэдгээрийн хүч нь сансрын атомын цахилгаан станцын эрчим хүчээр ажилладаг "ион хөдөлгүүр" -ийн нэг төрлийн хурдасгуураар үүсдэг). Бид үйл явцыг судалж үзсэн
ион хөдөлгүүрт урсдаг, газар дээрх .

Виктор Пупко дээр (ирээдүйд
тэр IPPE-ийн сансрын технологийн хэлтсийн дарга болсон) зохион байгуулалтын ажил их байсан. Игорь Ильич Бондаренко бол гайхалтай физикч байсан. Тэрээр туршилт хийх гайхалтай мэдрэмжтэй байсан бөгөөд энгийн, гоёмсог, маш үр дүнтэй туршилтуудыг хийжээ. Ямар ч туршилт судлаач, магадгүй цөөхөн онолч ч суурь физикийг “мэдэрсэн” гэж би боддог. Үргэлж мэдрэмжтэй, нээлттэй, найрсаг Игорь бол үнэхээр хүрээлэнгийн сүнс байсан. Өнөөдрийг хүртэл IPPE түүний санаагаар амьдардаг. Бондаренко үндэслэлгүй богино насалсан. 1964 онд 38 настайдаа эмчийн буруугаас болж харамсалтайгаар нас баржээ. Бурхан хүн ямар их зүйл хийснийг хараад энэ нь хэтэрхий их байна гэж үзээд "Хангалттай" гэж зарлигласан юм шиг санагдав.

Өөр нэг өвөрмөц зан чанарыг дурсахгүй байхын аргагүй юм - "Бурханаас ирсэн" технологич, орчин үеийн Лесковский зүүний Владимир Александрович Малых. Хэрэв дээр дурдсан эрдэмтдийн "бүтээгдэхүүн" нь гол төлөв бодит байдлын талаархи санаа, тооцоолсон тооцоо байсан бол Малыхын бүтээлүүд үргэлж "металлаар" гарсан байдаг. IPPE цэцэглэн хөгжиж байх үед хоёр мянга гаруй ажилтантай байсан түүний технологийн салбар хэтрүүлэггүйгээр юу ч хийж чадна. Түүнээс гадна тэр өөрөө үргэлж гол үүрэг гүйцэтгэдэг байв.

В.А. Малых Москвагийн Улсын Их Сургуулийн Цөмийн Физикийн Судалгааны Хүрээлэнд лаборантаар ажиллаж эхэлсэн бөгөөд физикийн чиглэлээр гурван курс төгссөн боловч дайн түүнд суралцах боломжийг олгосонгүй. 1940-өөд оны сүүлээр тэрээр дулаан дамжуулалт өндөртэй өвөрмөц диэлектрик материал болох бериллийн исэлд суурилсан техникийн керамик үйлдвэрлэх технологийг бүтээж чаджээ. Малыхаас өмнө олон хүн энэ асуудалтай тэмцэж чадаагүй. Түүний анхны атомын цахилгаан станцад зориулан бүтээсэн арилжааны зэвэрдэггүй ган, байгалийн уран дээр суурилсан түлшний эс нь тухайн цаг үед, одоо ч гэсэн гайхамшиг юм. Эсвэл сансрын хөлгийг тэжээхийн тулд Малыхийн бүтээсэн реактор-цахилгаан үүсгүүрийн термион түлшний элемент болох "гарланд". Өнөөг хүртэл энэ хэсэгт илүү сайн зүйл гарч ирээгүй байна. Малыхын бүтээлүүд нь үзүүлэх тоглоом биш, харин цөмийн технологийн элементүүд байв. Тэд сар, жил ажилласан. Владимир Александрович техникийн шинжлэх ухааны доктор, Лениний шагналын эзэн, Социалист хөдөлмөрийн баатар болжээ. 1964 онд тэрээр цэргийн суманд цохиулсны улмаас эмгэнэлтэйгээр нас баржээ.

Алхам алхамаар

С.П. Королев, Д.И. Блохинцев хүнтэй сансарт нисэх мөрөөдлөө удаан хугацаанд тээж ирсэн. Тэдний хооронд ажлын нягт харилцаа бий болсон. Гэвч 1950-иад оны эхээр Хүйтэн дайны ид оргил үед зөвхөн цэргийн зориулалтаар ямар ч зардал гаргаж байгаагүй. Пуужингийн технологийг зөвхөн цөмийн цэнэг тээвэрлэгч гэж үздэг байсан бөгөөд хиймэл дагуулын талаар огт боддоггүй байв. Энэ хооронд Бондаренко пуужингийн эрдэмтдийн хамгийн сүүлийн үеийн ололт амжилтыг мэдэж байсан тул дэлхийн хиймэл дагуул бүтээхийг тууштай дэмжиж байв. Дараа нь хэн ч үүнийг санасангүй.

Манай гарагийн анхны сансрын нисгэгч Юрий Гагариныг сансарт хөөргөсөн пуужинг бүтээсэн түүх сонирхолтой юм. Энэ нь Андрей Дмитриевич Сахаровын нэртэй холбоотой юм. 1940-өөд оны сүүлээр тэрээр "сэрүүлэг" нэртэй ижил төстэй бүтээгдэхүүнийг санал болгосон "устөрөгчийн бөмбөгийн эцэг" Эдвард Теллерээс үл хамааран "хөөрөг" хэмээх термоядролын хосолсон цэнэгийг бүтээжээ. Гэсэн хэдий ч Теллер удалгүй ийм загвартай цөмийн цэнэг нь ~ 500 килотонноос илүүгүй "хязгаарлагдмал" чадалтай болохыг ойлгов. Энэ нь "үнэмлэхүй" зэвсгийн хувьд хангалтгүй тул "сэрүүлэг" -ийг орхисон. Холбоонд 1953 онд Сахаровын RDS-6 хийсвэр зуурмагийг дэлбэлсэн.

Туршилтууд амжилттай болж, Сахаров академичаар сонгогдсоны дараа Дундад машин үйлдвэрлэлийн яамны тэр үеийн дарга В.А. Малышев түүнийг байрандаа урьж, дараагийн үеийн бөмбөгний параметрүүдийг тодорхойлох даалгавар өгөв. Андрей Дмитриевич шинэ, илүү хүчирхэг цэнэгийн жинг (нарийвчилсан судалгаагүйгээр) тооцоолсон. Сахаровын илтгэл нь ЗХУ-ын Төв Хороо, ЗХУ-ын Сайд нарын Зөвлөлийн тогтоолын үндэс болсон бөгөөд С.П. Королев энэ цэнэгт зориулж баллистик зөөгч пуужин бүтээхээр төлөвлөжээ. 1957 онд дэлхийн хиймэл дагуул, 1961 онд Юрий Гагаринтай сансрын хөлөг хөөргөсөн "Восток" хэмээх энэхүү R-7 пуужин юм. Термоядролын зэвсгийн хөгжил өөр замаар явсан тул үүнийг хүнд цөмийн цэнэг тээвэрлэгч болгон ашиглах төлөвлөгөө байгаагүй.

Сансрын цөмийн хөтөлбөрийн эхний шатанд IPPE нь Дизайн товчооны хамт В.Н. Челомея цөмийн далавчит пуужин бүтээж байв. Энэ чиглэл удаан хугацаанд хөгжөөгүй бөгөөд В.А. Малыха. Үндсэндээ бид ramjet цөмийн хөдөлгүүртэй, цөмийн цэнэгт хошуутай нам нисдэг нисгэгчгүй онгоцны тухай ярьж байсан ("цөгцөгт алдаа" -ын нэг төрлийн цөмийн аналог - Германы V-1). Уг системийг ердийн пуужин өргөгч ашиглан хөөргөсөн. Өгөгдсөн хурдад хүрсний дараа баяжуулсан уранаар шингээсэн бериллийн ислийн задралын гинжин урвалаар халсан атмосферийн агаараар түлхэлт үүссэн.

Ерөнхийдөө пуужингийн сансрын нисгэгчдийн тодорхой даалгаврыг гүйцэтгэх чадварыг ажлын шингэн (түлш ба исэлдүүлэгч) -ийг бүрэн ашигласны дараа олж авсан хурдаар тодорхойлогддог. Циолковскийн томъёогоор тооцоолно: V = c×lnMn/ Mk, энд c нь ажлын шингэний ялгарах хурд, Mn ба Mk нь пуужингийн анхны ба эцсийн масс юм. Уламжлалт химийн пуужинд яндангийн хурдыг шатаах камер дахь температур, түлш, исэлдүүлэгчийн төрөл, шаталтын бүтээгдэхүүний молекулын жингээр тодорхойлно. Жишээлбэл, америкчууд сансрын нисэгчдийг саран дээр буулгахын тулд буух модульд устөрөгчийг түлш болгон ашигласан. Түүний шаталтын бүтээгдэхүүн нь молекулын жин нь харьцангуй бага, урсгалын хурд нь керосин шатаах үеийнхээс 1.3 дахин их байдаг ус юм. Энэ нь сансрын нисэгчидтэй бууж буй машиныг сарны гадаргуу дээр хүрч, хиймэл дагуулынхаа тойрог замд эргүүлэхэд хангалттай юм. Хүний амь нас хохирсон ослын улмаас Королевын устөрөгчийн түлштэй ажиллах ажлыг түр зогсоов. Бидэнд саран дээр буух төхөөрөмж бүтээх цаг байгаагүй.

Яндангийн хэмжээг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэх нэг арга бол цөмийн дулааны пуужин бүтээх явдал юм. Бидний хувьд эдгээр нь хэдэн мянган километрийн тусгалтай баллистик цөмийн пуужин (BAR) байсан (OKB-1 ба IPPE-ийн хамтарсан төсөл), харин америкчуудын хувьд "Киви" төрлийн ижил төстэй системийг ашигласан. Хөдөлгүүрүүдийг Семипалатинск, Невада мужийн ойролцоох туршилтын газруудад туршсан. Тэдний үйл ажиллагааны зарчим нь дараах байдалтай байна: устөрөгч нь цөмийн реакторт өндөр температурт халааж, атомын төлөвт шилжиж, энэ хэлбэрээр пуужингаас урсдаг. Энэ тохиолдолд яндангийн хурд нь химийн устөрөгчийн пуужинтай харьцуулахад дөрөв дахин нэмэгддэг. Асуулт нь хатуу түлшний элемент бүхий реакторт устөрөгчийг ямар температурт халааж болохыг олж мэдэх явдал байв. Тооцоолол нь ойролцоогоор 3000 ° К өгсөн.

Шинжлэх ухааны захирал Мстислав Всеволодович Келдыш (тэр үеийн ЗХУ-ын ШУА-ийн ерөнхийлөгч) байсан NII-1-д В.М. Иевлева IPPE-ийн оролцоотойгоор уран ба устөрөгчийн хийн хольцод гинжин урвал явагддаг хийн фазын реакторын гайхалтай схем дээр ажиллаж байв. Ийм реактороос устөрөгч нь хатуу түлшний реактороос арав дахин хурдан урсдаг бол уран нь салж, цөмд үлддэг. Уран ба устөрөгчийн халуун хийн хольц нь орж ирж буй хүйтэн устөрөгчөөр "эргэлдэж", үүний үр дүнд центрифуг шиг уран ба устөрөгчийг салгах үед төвөөс зугтах аргаар тусгаарлах санаануудын нэг байв. Иевлев үнэн хэрэгтээ түлшний шаталтын дулааныг бус, харин задралын гинжин урвалыг эрчим хүчний эх үүсвэр болгон ашиглан химийн пуужингийн шаталтын камер дахь процессыг шууд хуулбарлахыг оролдсон. Энэ нь атомын цөмийн эрчим хүчний чадавхийг бүрэн ашиглах замыг нээсэн юм. Гэхдээ реактороос цэвэр устөрөгч (урангүй) урсах боломжийн тухай асуудал шийдэгдээгүй хэвээр байсан бөгөөд олон зуун атмосферийн даралттай өндөр температурт хийн хольцыг хадгалахтай холбоотой техникийн асуудлуудыг дурдахгүй.

IPPE-ийн баллистик цөмийн пуужингийн ажил 1969-1970 онд Семипалатинскийн туршилтын талбайд хатуу түлшний элемент бүхий цөмийн пуужингийн хөдөлгүүрийн прототипийг "галын туршилтаар" дуусгасан. Үүнийг IPPE нь Воронежийн дизайны товчоотой хамтран бүтээсэн A.D. Конопатов, Москвагийн эрдэм шинжилгээний хүрээлэн-1 болон бусад хэд хэдэн технологийн бүлгүүд. 3.6 тонн хүч чадалтай хөдөлгүүрийн үндэс нь ураны карбид ба цирконы карбидын хатуу уусмалаар хийсэн түлшний элемент бүхий IR-100 цөмийн реактор байв. ~170 МВт реакторын хүчин чадалтай устөрөгчийн температур 3000°К хүрсэн.

Бага түлхэлттэй цөмийн пуужингууд

Бид одоог хүртэл жингээсээ давсан хүч чадалтай, дэлхийн гадаргуугаас хөөргөх боломжтой пуужингийн тухай ярьж байна. Ийм системд яндангийн хурдыг нэмэгдүүлэх нь ажлын шингэний нийлүүлэлтийг багасгах, ачааллыг нэмэгдүүлэх, олон үе шаттай ажиллагааг арилгах боломжийг олгодог. Гэсэн хэдий ч гадагшлах урсгалын бараг хязгааргүй хурдыг бий болгох арга замууд байдаг, жишээлбэл, цахилгаан соронзон орны нөлөөгөөр бодисыг хурдасгах. Би Игорь Бондаренкотой бараг 15 жил энэ чиглэлээр ажилласан.

Цахилгаан хөдөлгүүр (EPE) бүхий пуужингийн хурдатгал нь тэдгээрт суурилуулсан сансрын атомын цахилгаан станцын (SNPP) тодорхой хүчийг яндангийн хурдтай харьцуулсан харьцаагаар тодорхойлогддог. Ойрын ирээдүйд KNPP-ийн хувийн хүч 1 кВт / кг-аас хэтрэхгүй байх болно. Энэ тохиолдолд пуужингийн жингээс хэдэн арав, хэдэн зуу дахин бага түлхэлттэй, ажлын шингэний маш бага зарцуулалттай пуужин бүтээх боломжтой. Ийм пуужин зөвхөн дэлхийн хиймэл дагуулын тойрог замаас хөөрч, аажмаар хурдасч, өндөр хурдтай болно.

Нарны аймгийн доторх нислэгийн хувьд 50-500 км/с яндангийн хурдтай пуужингууд, одод руу нисэхийн тулд гэрлийн хурдтай тэнцэх яндангийн хурдтай бидний төсөөлснөөс давсан “фотон пуужин” хэрэгтэй. Сансрын алсын зайн нислэгийг боломжийн хугацаанд гүйцэтгэхийн тулд цахилгаан станцуудын төсөөлшгүй эрчим хүчний нягтрал шаардагдана. Тэд ямар физик үйл явц дээр тулгуурлаж болохыг төсөөлөхийн аргагүй байна.

Агуу сөргөлдөөний үед Дэлхий, Ангараг гараг хамгийн ойр байх үед нэг жилийн дотор багийн бүрэлдэхүүнтэй цөмийн хөлөг онгоцыг Ангараг гараг руу нисгэж, дэлхийн хиймэл дагуулын тойрог замд эргүүлэн гаргах боломжтойг тооцоолсон байна. Ийм хөлөг онгоцны нийт жин нь ойролцоогоор 5 тонн (ажлын шингэний нийлүүлэлт - цезий, 1.6 тоннтой тэнцэх) юм. Энэ нь голчлон 5 МВт-ын хүчин чадалтай KNPP-ийн массаар тодорхойлогддог бөгөөд тийрэлтэт хүчийг 7 килоэлектронвольт * энергитэй цезийн ионуудын хоёр мегаваттын цацрагаар тодорхойлдог. Уг хөлөг дэлхийн хиймэл дагуулын тойрог замаас хөөрч, Ангараг гаригийн хиймэл дагуулын тойрог замд орж, Америкийн сарны хиймэл дагуултай адил устөрөгчийн химийн хөдөлгүүртэй төхөөрөмж дээр түүний гадаргуу дээр буух ёстой.

Өнөөдөр аль хэдийн боломжтой болсон техникийн шийдлүүд дээр суурилсан IPPE-ийн томоохон цуврал ажлыг энэ чиглэлд зориулжээ.

Ионы хөдөлгөгч хүч

Тэр жилүүдэд "плазмын буу", "тоос" эсвэл шингэний дуслын цахилгаан хурдасгагч гэх мэт сансрын хөлөгт янз бүрийн цахилгаан хөдөлгүүрийг бий болгох арга замыг авч үзсэн. Гэсэн хэдий ч санаануудын аль нь ч тодорхой физик үндэслэлгүй байв. Энэхүү нээлт нь цезийн гадаргуугийн ионжуулалт юм.

Өнгөрсөн зууны 20-иод оны үед Америкийн физикч Ирвинг Лангмуир шүлтлэг металлын гадаргуугийн иончлолыг нээсэн. Цезийн атом нь цезийн иончлолын потенциалаас их байдаг металлын гадаргуугаас (манай тохиолдолд гянтболд) уурших үед бараг 100% тохиолдолд энэ нь сул холбогдсон электроноо алдаж, дан болж хувирдаг. цэнэглэгдсэн ион. Тиймээс вольфрам дээрх цезийн гадаргуугийн ионжуулалт нь ажлын шингэнийг бараг 100% ашигладаг, эрчим хүчний хэмнэлттэй, нэгдмэл байдалд ойр ионы хөдөлгөгч төхөөрөмжийг бий болгох физик процесс юм.

Манай хамтран зүтгэгч Стал Яковлевич Лебедев ийм төрлийн ион хөдөлгүүрийн системийн загварыг бий болгоход чухал үүрэг гүйцэтгэсэн. Төмөр тэсвэр хатуужил, тэсвэр тэвчээрээрээ тэрээр бүх саад бэрхшээлийг даван туулсан. Үүний үр дүнд гурван электродын хавтгай ионы хөдөлгөгч хэлхээг металлаар хуулбарлах боломжтой болсон. Эхний электрод нь ойролцоогоор 10х10 см хэмжээтэй, +7 кВ-ын потенциалтай вольфрамын хавтан, хоёр дахь нь -3 кВ-ын потенциалтай вольфрамын тор, гурав дахь нь тэг потенциалтай вольфрамын тор юм. "Молекул буу" нь цезийн уурын цацрагийг гаргаж, бүх тороор дамжин вольфрамын хавтангийн гадаргуу дээр унав. Тэнцвэртэй, тохируулсан металл хавтан, баланс гэж нэрлэгддэг "хүч" -ийг хэмжихэд үйлчилдэг, өөрөөр хэлбэл ионы цацрагийн түлхэц.

Эхний сүлжээнд хурдасгах хүчдэл нь цезийн ионуудыг 10,000 эВ хүртэл хурдасгадаг бол хоёр дахь сүлжээнд удаашрах хүчдэл нь 7000 эВ хүртэл удаашруулдаг. Энэ нь ионууд түлхэгчийг орхих ёстой энерги бөгөөд яндангийн хурд нь 100 км / с-тэй тэнцэнэ. Гэвч сансрын цэнэгээр хязгаарлагдах ионуудын цацраг нь "сансарт гарч чадахгүй". Ионуудын эзэлхүүний цэнэгийг электронуудаар нөхөж бараг саармаг плазм үүсгэх шаардлагатай бөгөөд энэ нь огторгуйд саадгүй тархаж, реактив түлхэц үүсгэдэг. Ионы цацрагийн эзэлхүүний цэнэгийг нөхөх электронуудын эх үүсвэр нь гүйдлээр халсан гурав дахь сүлжээ (катод) юм. Хоёр дахь "блоклох" сүлжээ нь электронуудыг катодоос вольфрамын хавтан руу орохоос сэргийлдэг.

Ионы хөдөлгүүртэй анхны туршлага нь арав гаруй жилийн ажлын эхлэлийг тавьсан юм. 1965 онд бүтээгдсэн сүвэрхэг вольфрамын ялгаруулагчтай хамгийн сүүлийн үеийн загваруудын нэг нь 20 А-ийн ионы цацрагийн гүйдэлд 20 г орчим "хүчдэл" гаргаж, эрчим хүчний ашиглалтын түвшин 90 орчим хувь, бодисын ашиглалт 95% байв.

Цөмийн дулааныг шууд цахилгаан болгон хувиргах

Цөмийн задралын энергийг шууд цахилгаан энерги болгон хувиргах арга зам хараахан олдоогүй байна. Бид завсрын холбоос - дулааны хөдөлгүүргүйгээр хийж чадахгүй хэвээр байна. Үр ашиг нь үргэлж нэгээс бага байдаг тул "хаягдал" дулааныг хаа нэг газар байрлуулах хэрэгтэй. Үүнд газар, ус, агаарт ямар ч асуудал байхгүй. Сансарт ганцхан арга зам бий - дулааны цацраг. Тиймээс KNPP "хөргөгч-ялгаруулагч"гүйгээр хийж чадахгүй. Цацрагийн нягт нь үнэмлэхүй температурын дөрөв дэх хүчин чадалтай пропорциональ байдаг тул цацрагийн хөргөгчийн температур аль болох өндөр байх ёстой. Дараа нь цацрагийн гадаргуугийн талбай, үүний дагуу цахилгаан станцын массыг багасгах боломжтой болно. Цөмийн дулааныг турбин, генераторгүйгээр "шууд" цахилгаан болгон хувиргах санааг бид гаргасан нь өндөр температурт удаан хугацаанд ажиллахад илүү найдвартай мэт санагдсан.

Уран зохиолоос бид A.F-ийн бүтээлүүдийн талаар мэддэг байсан. Иоффе бол Зөвлөлтийн техникийн физикийн сургуулийг үндэслэгч, ЗХУ-д хагас дамжуулагчийн судалгааны анхдагч юм. Аугаа эх орны дайны үед ашигласан түүний боловсруулсан одоогийн эх сурвалжуудыг одоо цөөхөн хүн санаж байна. Тухайн үед нэгээс олон партизаны отрядууд "керосин" TEG - Ioffe дулааны цахилгаан үүсгүүрийн ачаар эх газартай холбоо тогтоожээ. TEG-ээр хийсэн "титэм" (энэ нь хагас дамжуулагч элементүүдийн багц байсан) керосин чийдэн дээр тавьж, утсыг нь радио төхөөрөмжид холбосон. Элементүүдийн "халуун" үзүүрийг керосин чийдэнгийн дөлөөр халааж, "хүйтэн" үзүүрийг агаарт хөргөнө. Хагас дамжуулагчаар дамжин өнгөрөх дулааны урсгал нь цахилгаан хөдөлгөгч хүчийг үүсгэсэн бөгөөд энэ нь харилцаа холбооны хуралдаанд хангалттай байсан бөгөөд тэдгээрийн хоорондын зайд TEG зайг цэнэглэв. Ялалтаас хойш арван жилийн дараа бид Москвагийн TEG үйлдвэрт очиход тэд зарагдсан хэвээр байсан. Дараа нь тосгоны олон оршин суугчид батерейгаар ажилладаг шууд дулаан чийдэн бүхий хэмнэлттэй Родина радиотой байв. Үүний оронд TAG-г ихэвчлэн ашигладаг байсан.

Керосин TEG-ийн асуудал нь түүний үр ашиг багатай (ердөө 3.5%), хамгийн бага температур (350 ° K) юм. Гэхдээ эдгээр төхөөрөмжүүдийн энгийн, найдвартай байдал нь хөгжүүлэгчдийг татсан. Ийнхүү I.G-ийн бүлгийн боловсруулсан хагас дамжуулагч хувиргагч. Сухумигийн Физик, технологийн дээд сургуулийн Гвердцители Бук төрлийн сансрын суурилуулалтад хэрэглэгдэх боломжтой болсон.

Нэгэн цагт A.F. Иоффе өөр нэг термионик хувиргагчийг санал болгов - вакуум дахь диод. Түүний үйл ажиллагааны зарчим нь дараах байдалтай байна: халсан катод нь электрон ялгаруулдаг, тэдгээрийн зарим нь анодын потенциалыг даван туулж, ажил хийдэг. 1000 ° К-ээс дээш температурт энэ төхөөрөмжөөс илүү өндөр үр ашиг (20-25%) байх ёстой. Үүнээс гадна хагас дамжуулагчаас ялгаатай нь вакуум диод нь нейтроны цацрагаас айдаггүй бөгөөд цөмийн реактортой хослуулах боломжтой. Гэсэн хэдий ч "вакуум" Ioffe хөрвүүлэгчийн санааг хэрэгжүүлэх боломжгүй болсон. Ионы хөдөлгөгч төхөөрөмж шиг вакуум хөрвүүлэгчид сансрын цэнэгээс салах хэрэгтэй, гэхдээ энэ удаад ионууд биш, харин электронууд. А.Ф. Ioffe нь вакуум хувиргагч дахь катод ба анодын хоорондох микрон зайг ашиглах зорилготой байсан бөгөөд энэ нь өндөр температур, дулааны хэв гажилтын нөхцөлд бараг боломжгүй юм. Энд л цезий хэрэг болно: катодын гадаргуугийн иончлолын үр дүнд үүссэн нэг цезийн ион 500 орчим электрон зайны цэнэгийг нөхдөг! Үндсэндээ цезийн хувиргагч нь "урвуу" ион хөдөлгөгч төхөөрөмж юм. Тэдний доторх физик процессууд ойрхон байна.

В.А. Малыха

IPPE-ийн термионик хувиргагч дээр хийсэн ажлын үр дүнгийн нэг нь В.А. Малых болон түүний түлшний элементүүдийн хэлтэст цувралаар холбогдсон термионик хувиргагчаас цуврал үйлдвэрлэл - Топаз реакторын "зүлгэн зүүлт". Тэд 30 В хүртэл хүчдэлийг хангаж өгсөн нь "өрсөлдөгч байгууллагууд" -ын бүтээсэн нэг элементийн хөрвүүлэгчээс зуу дахин их - Ленинградын групп M.B. Барабаш, дараа нь - Атомын энергийн хүрээлэн. Энэ нь реактороос хэдэн арав, зуу дахин их хүчийг "салгах" боломжтой болсон. Гэсэн хэдий ч олон мянган термион элементүүдээр дүүрсэн системийн найдвартай байдал нь эргэлзээ төрүүлэв. Үүний зэрэгцээ уурын болон хийн турбины үйлдвэрүүд доголдолгүй ажиллаж байсан тул цөмийн дулааныг цахилгаан болгон “машин” болгон хувиргахад ч бид анхаарч ажилласан.

Алсын зайн сансрын нислэгийн үед турбогенераторууд нэг жил, хоёр, бүр хэдэн жил ажиллах ёстой тул бүх бэрхшээл нь нөөцөд байсан. Элэгдлийг багасгахын тулд "хувьсгалуудыг" (турбины эргэлтийн хурд) аль болох бага хийх хэрэгтэй. Нөгөөтэйгүүр, хий эсвэл уурын молекулуудын хурд нь ирнийх нь хурдтай ойролцоо байвал турбин үр дүнтэй ажилладаг. Тиймээс эхлээд бид хамгийн хүнд мөнгөн усны уурыг ашиглах талаар авч үзсэн. Гэхдээ мөнгөн усаар хөргөлттэй цөмийн реакторт үүссэн төмөр, зэвэрдэггүй гангийн хүчтэй цацраг идэвхт зэврэлтээс бид айж байсан. Хоёр долоо хоногийн дотор зэврэлт нь Аргонн лабораторийн "Клементин" туршилтын хурдан реакторын түлшний элементүүдийг (АНУ, 1949), IPPE (ЗХУ, Обнинск, 1956) дахь BR-2 реакторыг "идсэн".

Калийн уур нь сэтгэл татам болж хувирав. Кали буцалгаж буй реактор нь бага ачаалалтай сансрын хөлөгт зориулан бүтээж буй цахилгаан станцын үндэс суурь болсон - калийн уур турбогенераторыг эргүүлэв. Дулааныг цахилгаан болгон хувиргах энэхүү "машин" арга нь 40% хүртэл үр ашгийг тооцох боломжийг олгосон бол жинхэнэ термион суурилуулалт нь ердөө 7% -ийн үр ашгийг өгдөг. Гэсэн хэдий ч цөмийн дулааныг цахилгаан болгон хувиргах "машин" бүхий KNPP хөгжөөгүй байна. Нарийвчилсан тайланг гаргаснаар энэ асуудал дуусч, Ангараг гариг ​​руу нисэх бага ачаалалтай сансрын хөлгийн техникийн дизайныг харуулсан "биет тэмдэглэл" юм. Төсөл өөрөө хэзээ ч боловсруулагдаагүй.

Хожим нь цөмийн пуужингийн хөдөлгүүр ашиглан сансрын нислэг хийх сонирхол алга болсон гэж би бодож байна. Сергей Павлович Королевыг нас барсны дараа IPPE-ийн ион хөдөлгүүр ба "машин" атомын цахилгаан станцын ажилд үзүүлэх дэмжлэг мэдэгдэхүйц сулрав. OKB-1-ийг Валентин Петрович Глушко удирдаж байсан бөгөөд зоригтой, ирээдүйтэй төслүүдийг сонирхдоггүй байв. Түүний бүтээсэн “Энержиа” зураг төслийн товчоо нь химийн хүчирхэг пуужингууд болон дэлхий рүү буцах Буран сансрын хөлгийг бүтээжээ.

"Космос" цувралын хиймэл дагуулууд дээр "Бук", "Топаз"

Хүчирхэг радио хиймэл дагуулын (сансрын радарын станц, телевизийн нэвтрүүлэгч) эрчим хүчний эх үүсвэр болох дулааныг шууд цахилгаан болгон хувиргах KNPP байгуулах ажил перестройка эхлэх хүртэл үргэлжилсэн. 1970-1988 онуудад хагас дамжуулагч хувиргагч реактор бүхий Бук атомын цахилгаан станц, Топаз термион станцтай хоёр радарын сансарт 30 орчим хиймэл дагуул хөөргөсөн. Бук нь үнэндээ TEG - хагас дамжуулагч Ioffe хувиргагч байсан боловч керосин чийдэнгийн оронд цөмийн реактор ашигласан. Энэ нь 100 кВт хүртэл хүчин чадалтай хурдан реактор байв. Өндөр баяжуулсан ураны бүрэн ачаалал 30 кг орчим байсан. Цөмөөс дулааныг шингэн металл - натри, калийн эвтектик хайлшаар хагас дамжуулагч батерей руу шилжүүлэв. Цахилгаан эрчим хүч 5 кВт хүрчээ.

IPPE-ийн шинжлэх ухааны удирдлаган дор Бук суурилуулалтыг OKB-670-ийн мэргэжилтнүүд М.М. Бондарюк, дараа нь - "Улаан од" NPO (ерөнхий дизайнер - Г.М. Грязнов). Днепропетровскийн "Южмаш" зохион бүтээх товчоо (ерөнхий зохион бүтээгч - М.К. Янгель) хиймэл дагуулыг тойрог замд гаргах пуужин бүтээх үүрэг хүлээсэн.

"Бук"-ийн ажиллах хугацаа 1-3 сар байна. Хэрэв суурилуулалт амжилтгүй болсон бол хиймэл дагуулыг 1000 км-ийн өндөрт урт хугацааны тойрог замд шилжүүлсэн. Бараг 20 гаруй жилийн турш хөөргөсөн хиймэл дагуул дэлхийд унасан гурван тохиолдол гарсан: хоёр нь далайд, нэг нь хуурай газар, Канадад, Их Боол нуурын ойролцоо. 1978 оны 1-р сарын 24-нд хөөргөсөн Космос-954 тэнд унав. Тэр 3.5 сар ажилласан. Хиймэл дагуулын ураны элементүүд агаар мандалд бүрэн шатсан. Газар дээрээс зөвхөн бериллийн тусгал болон хагас дамжуулагч батерейны үлдэгдэл олдсон. (Энэ бүх мэдээллийг АНУ, Канадын атомын комиссын өглөөний гэрэл ажиллагаатай холбоотой хамтарсан тайланд тусгасан болно.)

Топаз термион атомын цахилгаан станц нь 150 кВт хүртэл хүчин чадалтай дулааны реактор ашигласан. Ураны бүрэн ачаалал 12 кг орчим байсан нь Букийнхаас хамаагүй бага байв. Реакторын үндэс нь түлшний элементүүд байсан - Малыхын группын боловсруулж, үйлдвэрлэсэн "чиргээ". Эдгээр нь термоэлементүүдийн гинжин хэлхээнээс бүрддэг: катод нь ураны ислээр дүүргэсэн вольфрам эсвэл молибденээр хийсэн "хуруувч", анод нь шингэн натри-калийн хөргөлттэй нимгэн ханатай ниоби хоолой байв. Катодын температур 1650 ° C хүрчээ. Суурилуулалтын цахилгаан эрчим хүч 10 кВт хүрэв.

Нислэгийн анхны загвар болох Топаз суурилуулалттай Космос-1818 хиймэл дагуул 1987 оны 2-р сарын 2-нд тойрог замд орж, цезийн нөөц дуустал зургаан сарын турш өө сэвгүй ажилласан. Хоёр дахь хиймэл дагуул "Космос-1876"-ыг жилийн дараа хөөргөсөн. Тэрээр тойрог замд бараг хоёр дахин удаан ажилласан. Топазын гол хөгжүүлэгч нь С.К тэргүүтэй MMZ Союз дизайны товчоо байв. Туманский (нисэх онгоцны хөдөлгүүр зохион бүтээгч А.А. Микулины дизайны товчоо асан).

Энэ бол 1950-иад оны сүүлээр, бид ион хөдөлгүүр дээр ажиллаж байх үед, тэр сарыг тойрон нисч, түүн дээр газардах пуужингийн гурав дахь шатны хөдөлгүүр дээр ажиллаж байсан. Мельниковын лабораторийн тухай дурсамж өнөөг хүртэл шинэлэг хэвээр байна. Энэ нь Подлипкид (одоогийн Королев хот) ОКБ-1-ийн 3-р талбайд байрладаг байв. Ойролцоогоор 3000 м2 талбай бүхий асар том цех, 100 мм-ийн өнхрөх цаасан дээр бичдэг гинжин хэлхээ бүхий осциллограф бүхий олон арван ширээ доторлогоотой (энэ бол өнгөрсөн үе байсан; өнөөдөр нэг хувийн компьютер хангалттай байх болно). Цехийн урд хананд "сар" пуужингийн хөдөлгүүрийн шаталтын камер суурилуулсан тавиур байдаг. Осциллографууд нь хийн хурд, даралт, температур болон бусад үзүүлэлтүүдийн мэдрэгчээс олон мянган утастай байдаг. Өдөр нь 9.00 цагт хөдөлгүүр асаалттай эхэлдэг. Энэ нь хэдэн минутын турш ажилладаг, дараа нь зогссон даруйдаа нэгдүгээр ээлжийн механикийн баг үүнийг задалж, шаталтын камерыг сайтар шалгаж, хэмждэг. Үүний зэрэгцээ осциллографын соронзон хальснуудыг шинжилж, дизайныг өөрчлөх зөвлөмжийг гаргадаг. Хоёр дахь ээлж - дизайнерууд болон цехийн ажилчид санал болгож буй өөрчлөлтүүдийг хийдэг. Гурав дахь ээлжийн үед шинэ шаталтын камер, оношилгооны системийг стенд суурилуулсан. Нэг өдрийн дараа яг 9.00 цагт дараагийн хуралдаан болно. Гэх мэтээр долоо хоног, сараар амралтгүй. Жилд 300 гаруй хөдөлгүүрийн сонголтууд!

20-30 минут л ажиллах ёстой байсан химийн пуужингийн хөдөлгүүрүүд ингэж бүтээгдсэн юм. Атомын цахилгаан станцын туршилт, өөрчлөлтийн талаар бид юу хэлж чадах вэ - тэд нэг жилээс илүү хугацаанд ажиллах ёстой гэж тооцоолсон. Энэ нь үнэхээр асар их хүчин чармайлт шаардсан.

Сергеев Алексей, 9 "А" анги, Хотын боловсролын байгууллага "84-р дунд сургууль"

Шинжлэх ухааны зөвлөх: "Томскийн атомын төв" шинжлэх ухаан, инновацийн үйл ажиллагаа хариуцсан ашгийн бус түншлэлийн дэд захирал

Дарга: , физикийн багш, Хотын боловсролын байгууллагын "84-р дунд сургууль" КАТО Северск

Оршил

Сансрын хөлөг дээрх хөдөлгөгч системүүд нь түлхэлт эсвэл импульс үүсгэх зориулалттай. Ашигласан түлхэлтийн төрлөөс хамааран хөдөлгүүрийн системийг химийн (CHRD) болон химийн бус (NCRD) гэж хуваадаг. CRD нь шингэн түлшний хөдөлгүүр (LPRE), хатуу түлшээр ажилладаг пуужингийн хөдөлгүүр (хатуу түлш хөдөлгүүр) болон хосолсон пуужингийн хөдөлгүүр (RCR) гэж хуваагддаг. Хариуд нь химийн бус хөдөлгүүрийн системийг цөмийн (NRE) болон цахилгаан (EP) гэж хуваадаг. Агуу эрдэмтэн Константин Эдуардович Циолковский зуун жилийн өмнө хатуу болон шингэн түлшээр ажилладаг хөдөлгүүрийн системийн анхны загварыг бүтээжээ. Дараа нь 20-р зууны хоёрдугаар хагаст олон мянган нислэгийг ихэвчлэн шингэн түлш, хатуу түлшээр ажилладаг пуужингийн хөдөлгүүр ашиглан хийжээ.

Гэсэн хэдий ч одоогийн байдлаар бусад гаригууд руу нисэхийн тулд оддыг дурдахгүй байхын тулд олон пуужингийн хөдөлгүүр бүтээгдсэн ч шингэн түлшний пуужингийн хөдөлгүүр, хатуу түлшээр ажилладаг пуужингийн хөдөлгүүрийг ашиглах нь ашиггүй болж байна. Шингэн түлшээр ажилладаг пуужингийн хөдөлгүүр, хатуу түлшээр ажилладаг пуужингийн хөдөлгүүрийн хүчин чадал бүрэн дууссан байх магадлалтай. Энд байгаа шалтгаан нь бүх химийн түлхэгчүүдийн хувийн импульс бага бөгөөд 5000 м / с-ээс хэтрэхгүй бөгөөд энэ нь түлхэгчийг удаан хугацаагаар ажиллуулах шаардлагатай бөгөөд үүний дагуу хангалттай өндөр хурдыг хөгжүүлэхэд их хэмжээний түлшний нөөц шаардагдана. Сансрын нисгэгчдийн заншлын дагуу Циолковскийн тоо, өөрөөр хэлбэл түлшээр ажилладаг пуужингийн массыг хоосон пуужингийн масстай харьцуулах шаардлагатай байдаг. Ийнхүү бага тойрог замд 100 тонн ашигтай ачаа хөөргөдөг “Энергиа” пуужингийн хөөргөх жин нь 3000 орчим тонн бөгөөд энэ нь Циолковскийн дугаарыг 30-ын доторх утгыг өгдөг.

Жишээлбэл, Ангараг руу нисэхийн тулд Циолковскийн тоо бүр илүү өндөр байх ёстой бөгөөд 30-аас 50 хүртэл утгатай байх ёстой. 1000 орчим тонн ачаатай үед хамгийн бага масс нь эдгээр хязгаарт багтдаг гэдгийг тооцоолоход хялбар байдаг. Ангараг гаригт хөөрч эхлэх багийнханд шаардлагатай бүх зүйлийг хангах шаардлагатай. Дэлхий рүү буцах нислэгийн түлшний нөөцийг харгалзан үзэхэд сансрын хөлгийн анхны жин дор хаяж 30,000 тонн байх ёстой бөгөөд энэ нь орчин үеийн сансрын нисгэгчдийн хөгжлийн түвшнээс илт давсан байна. шингэн түлшний хөдөлгүүр болон хатуу түлшээр ажилладаг пуужингийн хөдөлгүүрийг ашиглахад үндэслэсэн.

Тиймээс, нисгэгчтэй багийнхан хамгийн ойрын гаригуудад ч хүрэхийн тулд химийн хөдөлгүүрээс өөр зарчмаар ажилладаг хөдөлгүүр дээр хөөргөх машинуудыг хөгжүүлэх шаардлагатай байна. Энэ талаар хамгийн ирээдүйтэй нь цахилгаан тийрэлтэт хөдөлгүүр (EPE), термохимийн пуужингийн хөдөлгүүр, цөмийн тийрэлтэт хөдөлгүүр (NRE) юм.

1.Үндсэн ойлголтууд

Пуужингийн хөдөлгүүр нь ажиллахад хүрээлэн буй орчныг (агаар, ус) ашигладаггүй тийрэлтэт хөдөлгүүр юм. Химийн пуужингийн хөдөлгүүр нь хамгийн өргөн хэрэглэгддэг. Бусад төрлийн пуужингийн хөдөлгүүрүүдийг боловсруулж, туршиж байна - цахилгаан, цөмийн болон бусад. Шахсан хий дээр ажилладаг хамгийн энгийн пуужингийн хөдөлгүүрийг мөн сансрын станц, тээврийн хэрэгсэлд өргөн ашигладаг. Ихэвчлэн тэд азотыг ажлын шингэн болгон ашигладаг. /1/

Хөдөлгүүрийн системийн ангилал

2. Пуужингийн хөдөлгүүрийн зорилго

Зориулалтын дагуу пуужингийн хөдөлгүүрийг хэд хэдэн үндсэн төрөлд хуваадаг: хурдасгах (эхлэх), тоормослох, хөдөлгөх, удирдах гэх мэт. Пуужингийн хөдөлгүүрийг голчлон пуужинд ашигладаг (иймээс нэр). Үүнээс гадна пуужингийн хөдөлгүүрийг заримдаа нисэхэд ашигладаг. Пуужингийн хөдөлгүүр нь сансрын нисгэгчдийн гол хөдөлгүүр юм.

Цэргийн (байлдааны) пуужингууд нь ихэвчлэн хатуу түлш хөдөлгүүртэй байдаг. Энэ нь ийм хөдөлгүүрийг үйлдвэрт цэнэглэдэг бөгөөд пуужингийн бүхэл бүтэн хадгалалт, ашиглалтын хугацаанд засвар үйлчилгээ шаарддаггүйтэй холбоотой юм. Хатуу түлшний хөдөлгүүрийг ихэвчлэн сансрын пуужингийн өргөгч болгон ашигладаг. Эдгээрийг ялангуяа АНУ, Франц, Япон, Хятадад энэ хүчин чадлаар өргөн ашигладаг.

Шингэн пуужингийн хөдөлгүүр нь хатуу пуужингийн хөдөлгүүрээс өндөр түлхэлтийн шинж чанартай байдаг. Тиймээс тэдгээрийг дэлхийн тойрог замд сансрын пуужин хөөргөх, гариг ​​хоорондын нислэг хийхэд ашигладаг. Пуужингийн гол шингэн түлш нь керосин, гептан (диметилгидразин) ба шингэн устөрөгч юм. Ийм төрлийн түлшний хувьд исэлдүүлэгч (хүчилтөрөгч) шаардлагатай. Азотын хүчил ба шингэрүүлсэн хүчилтөрөгчийг ийм хөдөлгүүрт исэлдүүлэгч болгон ашигладаг. Азотын хүчил нь исэлдүүлэх шинж чанараараа шингэрүүлсэн хүчилтөрөгчөөс доогуур боловч пуужин хадгалах, цэнэглэх, ашиглах явцад тусгай температурын горимыг хадгалах шаардлагагүй юм.

Сансрын нислэгийн хөдөлгүүрүүд нь хамгийн бага масс, эзэлхүүнтэй аль болох их хүчийг үйлдвэрлэх ёстой гэдгээрээ дэлхий дээрх хөдөлгүүрүүдээс ялгаатай. Нэмж дурдахад тэдгээр нь онцгой өндөр үр ашиг, найдвартай байдал, ашиглалтын хугацаа зэрэг шаардлагуудыг дагаж мөрддөг. Ашигласан эрчим хүчний төрлөөс хамааран сансрын хөлгийн хөдөлгүүрийг термохимийн, цөмийн, цахилгаан, нарны далбаат гэж дөрвөн төрөлд хуваадаг. Бүртгэгдсэн төрөл бүр өөрийн гэсэн давуу болон сул талуудтай бөгөөд тодорхой нөхцөлд ашиглах боломжтой.

Одоогоор сансрын хөлөг, тойрог замын станцууд, дэлхийн нисгэгчгүй хиймэл дагуулуудыг хүчирхэг термохимийн хөдөлгүүрээр тоноглогдсон пуужингаар сансарт хөөргөж байна. Мөн бага хүч чадалтай бяцхан хөдөлгүүрүүд байдаг. Энэ бол хүчирхэг хөдөлгүүрүүдийн жижиг хуулбар юм. Тэдний зарим нь таны гарын алганд багтах боломжтой. Ийм хөдөлгүүрийн түлхэх хүч маш бага боловч сансарт хөлөг онгоцны байрлалыг хянахад хангалттай.

3. Термохимийн пуужингийн хөдөлгүүр.

Дотоод шаталтат хөдөлгүүрт уурын зуухны зуух - шаталт хаана ч явагдахад агаар мандлын хүчилтөрөгч хамгийн идэвхтэй хэсгийг эзэлдэг нь мэдэгдэж байна. Сансарт агаар байдаггүй бөгөөд пуужингийн хөдөлгүүрийг сансарт ажиллуулахын тулд түлш, исэлдүүлэгч гэсэн хоёр бүрэлдэхүүн хэсэг байх шаардлагатай.

Шингэн термохимийн пуужингийн хөдөлгүүр нь спирт, керосин, бензин, анилин, гидразин, диметилгидразин, шингэн устөрөгчийг түлш болгон ашигладаг. Шингэн хүчилтөрөгч, устөрөгчийн хэт исэл, азотын хүчлийг исэлдүүлэгч бодис болгон ашигладаг. Ирээдүйд ийм идэвхтэй химийн бодисыг хадгалах, ашиглах аргыг зохион бүтээх үед шингэн фторыг исэлдүүлэгч бодис болгон ашиглах болно.

Шингэн тийрэлтэт хөдөлгүүрт түлш, исэлдүүлэгчийг тусгай саванд тусад нь хадгалж, насос ашиглан шаталтын камерт нийлүүлдэг. Тэдгээрийг шатаах камерт нэгтгэх үед температур 3000-4500 ° C хүрдэг.

Шаталтын бүтээгдэхүүн өргөжиж, 2500-аас 4500 м / с хүртэл хурдтай байдаг. Хөдөлгүүрийн их биеээс түлхэж, тэд тийрэлтэт цохилтыг бий болгодог. Үүний зэрэгцээ хийн урсгалын масс, хурд их байх тусам хөдөлгүүрийн хүч илүү их байх болно.

Хөдөлгүүрийн тодорхой хүчийг ихэвчлэн нэг секундын дотор шатсан түлшний нэгж жинд бий болсон хүч чадлын хэмжээгээр тооцдог. Энэ хэмжигдэхүүнийг пуужингийн хөдөлгүүрийн тодорхой импульс гэж нэрлэдэг бөгөөд секундээр хэмжигддэг (кг түлхэлт / секундэд шатсан түлш). Шилдэг хатуу түлш пуужингийн хөдөлгүүрүүд нь 190 секундын тодорхой импульстэй байдаг, өөрөөр хэлбэл нэг секундэд 1 кг түлш шатаах нь 190 кг түлхэц үүсгэдэг. Устөрөгч-хүчилтөрөгчийн пуужингийн хөдөлгүүр нь 350 секундын тодорхой импульстэй байдаг. Онолын хувьд устөрөгч-фторын хөдөлгүүр нь 400 секундээс илүү тодорхой импульс үүсгэдэг.

Түгээмэл хэрэглэгддэг шингэн пуужингийн хөдөлгүүрийн хэлхээ нь дараах байдлаар ажилладаг. Шахсан хий нь дамжуулах хоолойд хийн бөмбөлөг үүсэхээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд криоген түлш бүхий саванд шаардлагатай даралтыг бий болгодог. Шахуургууд нь пуужингийн хөдөлгүүрт түлш нийлүүлдэг. Олон тооны форсункаар дамжуулан түлшийг шатаах камерт шахдаг. Мөн исэлдүүлэгчийг хошуугаар дамжуулан шатаах камерт шахдаг.

Ямар ч машинд түлш шатаах үед хөдөлгүүрийн ханыг халаадаг их хэмжээний дулааны урсгал үүсдэг. Хэрэв та тасалгааны ханыг хөргөхгүй бол ямар материалаар хийсэн байсан хамаагүй хурдан шатах болно. Шингэн тийрэлтэт хөдөлгүүрийг ихэвчлэн түлшний бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн аль нэгээр нь хөргөдөг. Энэ зорилгоор танхимыг хоёр ханаар хийсэн. Түлшний хүйтэн бүрэлдэхүүн хэсэг нь хананы хоорондох зайд урсдаг.

Хөнгөн цагаан" href="/text/category/alyuminij/" rel="bookmark">хөнгөн цагаан гэх мэт. Ялангуяа устөрөгч-хүчилтөрөгч зэрэг ердийн түлшинд нэмэлт бодис болгон ашигладаг. Ийм "гурвалдаг найрлага" нь химийн бодисын хамгийн өндөр хурдыг хангаж чаддаг. түлшний яндан - 5 км / с хүртэл. Гэхдээ энэ нь химийн нөөцийн хязгаар юм. Энэ нь бараг боломжгүй юм. Хэдийгээр санал болгож буй тайлбарт шингэн пуужингийн хөдөлгүүр давамгайлсан хэвээр байгаа ч түүхэн дэх анхных гэж хэлэх ёстой. Хүн төрөлхтний хатуу түлш ашиглан термохимийн пуужингийн хөдөлгүүр бүтээгдсэн - Хатуу түлшээр ажилладаг пуужингийн мотор.Түлш - жишээлбэл, тусгай дарь - шууд шаталтын камерт байрладаг.Хатуу түлшээр дүүргэсэн тийрэлтэт цорго бүхий шатаах камер - энэ бол бүхэл бүтэн загвар юм. Хатуу түлшний шаталтын горим нь хатуу түлшээр ажилладаг пуужингийн хөдөлгүүрийн зориулалтаас хамаарна (харвах, дэмжигч эсвэл хосолсон) Цэргийн үйл ажиллагаанд ашигладаг хатуу түлшний пуужингууд нь хөөргөх болон хөдөлгөх хөдөлгүүрүүд байдгаараа онцлог юм. пуужин хөөргөгчийг орхиж, анхны хурдатгал хийхэд шаардлагатай маш богино хугацаанд өндөр түлхэлт. Хатуу түлшээр ажилладаг пуужингийн хөдөлгүүр нь нислэгийн замын үндсэн (хөдөлгүүр) хэсэгт пуужингийн тогтмол нислэгийн хурдыг хадгалахад зориулагдсан. Тэдгээрийн хоорондох ялгаа нь голчлон шатаах камерын дизайн, түлшний цэнэгийн шаталтын гадаргуугийн профайлаас хамаардаг бөгөөд энэ нь ажиллах хугацаа, хөдөлгүүрийн хүчнээс хамаардаг түлшний шаталтын хурдыг тодорхойлдог. Ийм пуужингаас ялгаатай нь дэлхийн хиймэл дагуул, тойрог замын станц, сансрын хөлөг хөөргөх сансрын хөөргөх төхөөрөмж, түүнчлэн гариг ​​хоорондын станцууд нь пуужин хөөргөснөөс хойш объектыг дэлхийн тойрог замд эсвэл гариг ​​хоорондын траектор руу хөөргөх хүртэл зөвхөн хөөргөх горимд ажилладаг. Ерөнхийдөө хатуу түлшээр ажилладаг пуужингийн хөдөлгүүр нь шингэн түлшний хөдөлгүүртэй харьцуулахад тийм ч их давуу талтай байдаггүй: тэдгээрийг үйлдвэрлэхэд хялбар, удаан хугацаанд хадгалах боломжтой, үргэлж ажиллахад бэлэн, харьцангуй тэсрэлтэнд тэсвэртэй байдаг. Гэхдээ тодорхой хүч чадлын хувьд хатуу түлш хөдөлгүүр нь шингэн хөдөлгүүрээс 10-30% доогуур байдаг.

4. Пуужингийн цахилгаан хөдөлгүүр

Дээр дурдсан бараг бүх пуужингийн хөдөлгүүрүүд нь асар их хүч чадалтай бөгөөд дэлхийн тойрог замд сансрын хөлөг хөөргөж, гариг ​​хоорондын нислэгийн сансрын хурдыг нэмэгдүүлэхэд зориулагдсан. Шал өөр асуудал бол тойрог замд эсвэл гариг ​​хоорондын зам дээр аль хэдийн хөөргөсөн сансрын хөлөгт зориулсан хөдөлгүүрийн систем юм. Энд дүрмээр бол хэдэн зуун, мянган цагийн турш ажиллах чадвартай, дахин дахин асааж унтраадаг бага чадалтай мотор (хэдэн киловатт эсвэл бүр ватт) хэрэгтэй. Эдгээр нь агаар мандлын дээд давхарга, нарны салхинаас үүссэн нислэгийн эсэргүүцлийг нөхөж, тойрог замд эсвэл өгөгдсөн траекторийн дагуу нислэг үйлдэх боломжийг танд олгоно. Цахилгаан пуужингийн хөдөлгүүрт ажлын шингэнийг цахилгаан эрчим хүчээр халаах замаар тодорхой хурд хүртэл хурдасгадаг. Цахилгаан эрчим хүчийг нарны хавтан эсвэл атомын цахилгаан станцаас авдаг. Ажлын шингэнийг халаах аргууд нь өөр боловч бодит байдал дээр цахилгаан нумыг голчлон ашигладаг. Энэ нь маш найдвартай болох нь батлагдсан бөгөөд олон тооны эхлэлийг тэсвэрлэх чадвартай. Устөрөгчийг цахилгаан нуман хөдөлгүүрт ажлын шингэн болгон ашигладаг. Цахилгаан нумыг ашиглан устөрөгчийг маш өндөр температурт халааж, эерэг ион ба электронуудын цахилгаан саармаг хольц болох плазм болж хувирдаг. Хөдөлгүүрээс плазмын гадагшлах хурд 20 км/с хүрдэг. Эрдэмтэд хөдөлгүүрийн камерын хананаас плазмыг соронзон тусгаарлах асуудлыг шийдэж чадвал плазмын температурыг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлж, яндангийн хурдыг 100 км / с хүртэл нэмэгдүүлэх боломжтой болно. Анхны цахилгаан пуужингийн хөдөлгүүрийг ЗХУ-д хэдэн онд бүтээжээ. удирдлаган дор (дараа нь ЗХУ-ын сансрын пуужингийн хөдөлгүүрийг бүтээгч, академич болсон) алдарт хийн динамикийн лабораторид (GDL) ажилласан./10/

5. Бусад төрлийн хөдөлгүүр

Цөмийн пуужингийн хөдөлгүүрт задрах материал нь шингэн, хий эсвэл бүр плазмын төлөвт байдаг илүү чамин загварууд байдаг ч технологи, технологийн өнөөгийн түвшинд ийм загварыг хэрэгжүүлэх нь бодитой бус юм. Дараахь пуужингийн хөдөлгүүрийн төслүүд онолын болон лабораторийн шатанд байгаа.

Жижиг цөмийн цэнэгийн дэлбэрэлтийн энергийг ашиглан импульсийн цөмийн пуужингийн хөдөлгүүр;

Устөрөгчийн изотопыг түлш болгон ашиглаж болох термоядролын пуужингийн хөдөлгүүр. Ийм урвал дахь устөрөгчийн эрчим хүчний бүтээмж нь 6.8 * 1011 кЖ / кг, өөрөөр хэлбэл цөмийн хуваагдлын урвалын бүтээмжээс ойролцоогоор хоёр дахин их;

Нарны далбаат хөдөлгүүрүүд - нарны гэрлийн даралтыг (нарны салхи) ашигладаг бөгөөд 1899 онд Оросын физикч үүнийг эмпирик байдлаар нотолсон байдаг. Эрдэмтэд тооцоогоор 500 м-ийн диаметртэй дарвуулт онгоцоор тоноглогдсон 1 тонн жинтэй төхөөрөмж дэлхийгээс Ангараг гараг руу 300 орчим хоногийн дотор нисч чадна гэдгийг тогтоожээ. Гэсэн хэдий ч нарны дарвуулын үр ашиг нь нарнаас холдох тусам хурдан буурдаг.

6. Цөмийн пуужингийн хөдөлгүүр

Шингэн түлшээр ажилладаг пуужингийн хөдөлгүүрийн гол сул талуудын нэг нь хийн хязгаарлагдмал урсгалтай холбоотой юм. Цөмийн пуужингийн хөдөлгүүрт цөмийн "түлш" задрах явцад ялгарах асар их энергийг ажлын бодисыг халаахад ашиглах боломжтой юм шиг санагддаг. Цөмийн пуужингийн хөдөлгүүрийн ажиллах зарчим нь термохимийн хөдөлгүүрийн ажиллах зарчмаас бараг ялгаагүй. Үүний ялгаа нь ажлын шингэн нь өөрийн химийн энергийн нөлөөгөөр бус харин цөмийн дотоод урвалын үед ялгардаг "гадны" энергийн улмаас халдаг. Ажлын шингэнийг цөмийн реактороор дамжуулж, атомын цөм (жишээлбэл, уран) хуваагдах урвал явагддаг бөгөөд халаадаг. Цөмийн пуужингийн хөдөлгүүр нь исэлдүүлэгчийн хэрэгцээг арилгадаг тул зөвхөн нэг шингэнийг ашиглах боломжтой. Ажлын шингэний хувьд хөдөлгүүрийг илүү их татах хүчийг бий болгодог бодисыг ашиглахыг зөвлөж байна. Энэ нөхцлийг устөрөгч, дараа нь аммиак, гидразин, усаар бүрэн хангадаг. Цөмийн энерги ялгарах процессыг цацраг идэвхт хувиргалт, хүнд цөмийн задралын урвал, хөнгөн цөмийн нэгдэх урвал гэж хуваадаг. Радиоизотопын хувирал нь изотопын энерги гэж нэрлэгддэг эх үүсвэрт явагддаг. Хиймэл цацраг идэвхт изотопын хувийн массын энерги (1 кг жинтэй бодис ялгаруулж чадах энерги) нь химийн түлшнийхээс хамаагүй өндөр байдаг. Тиймээс 210Po-ийн хувьд энэ нь 5*10 8 КЖ/кг-тай тэнцүү байдаг бол эрчим хүчний хамгийн хэмнэлттэй химийн түлшний хувьд (хүчилтөрөгчтэй бериллий) энэ үзүүлэлт 3*10 4 КЖ/кг-аас хэтрэхгүй байна. Харамсалтай нь ийм хөдөлгүүрийг сансрын хөөргөх төхөөрөмжид ашиглах нь хараахан оновчтой биш байна. Үүний шалтгаан нь изотоп бодисын өндөр өртөг, үйл ажиллагааны хүндрэл юм. Эцсийн эцэст изотоп нь тусгай саванд зөөвөрлөх, пуужинг хөөргөх талбай дээр байрлуулах үед ч байнга энерги ялгаруулдаг. Цөмийн реакторууд эрчим хүчний хэмнэлттэй түлш хэрэглэдэг. Тиймээс 235U (ураны задралын изотоп)-ийн хувийн массын энерги нь 6.75 * 10 9 кЖ / кг-тай тэнцэх бөгөөд өөрөөр хэлбэл 210 По изотопынхоос ойролцоогоор өндөр байна. Эдгээр хөдөлгүүрүүдийг "асаах", "унтраах" боломжтой бөгөөд цөмийн түлш (233U, 235U, 238U, 239Pu) нь изотопын түлшнээс хамаагүй хямд байдаг. Ийм хөдөлгүүрт зөвхөн усыг ажлын шингэн болгон ашиглахаас гадна илүү үр дүнтэй ажиллах бодис болох спирт, аммиак, шингэн устөрөгчийг ашиглаж болно. Шингэн устөрөгчтэй хөдөлгүүрийн хувийн хүч 900 секунд байна. Хатуу цөмийн түлшээр ажилладаг реактор бүхий цөмийн пуужингийн хөдөлгүүрийн хамгийн энгийн загварт ажлын шингэнийг саванд хийдэг. Шахуурга нь үүнийг хөдөлгүүрийн камерт нийлүүлдэг. Цорго ашиглан шүршиж, ажлын шингэн нь түлш үүсгэдэг цөмийн түлштэй шүршиж, халж, өргөжиж, хошуугаар дамжуулан өндөр хурдтайгаар гадагшилдаг. Цөмийн түлш нь эрчим хүчний нөөцөөрөө бусад төрлийн түлшнээс давуу юм. Дараа нь логик асуулт гарч ирнэ: яагаад энэ түлшийг ашигладаг суурилуулалт нь харьцангуй бага хүч чадал, том масстай хэвээр байна вэ? Баримт нь хатуу фазын цөмийн пуужингийн хөдөлгүүрийн тодорхой хүч нь хуваагдмал материалын температураар хязгаарлагддаг бөгөөд цахилгаан станц нь ажиллах явцад амьд организмд хортой нөлөө үзүүлдэг хүчтэй ионжуулагч цацраг ялгаруулдаг. Ийм цацрагаас биологийн хамгаалалт нь маш чухал бөгөөд сансрын хөлөгт хамаарахгүй. Хатуу цөмийн түлш ашиглан цөмийн пуужингийн хөдөлгүүрийг практик хөгжүүлж эхэлсэн нь 20-р зууны 50-аад оны дунд үеэс ЗХУ, АНУ-д анхны атомын цахилгаан станц барихтай зэрэгцэн эхэлсэн. Энэхүү ажил нь нууцлалыг нэмэгдүүлэх уур амьсгалд хийгдсэн боловч ийм пуужингийн хөдөлгүүрүүд сансрын нисгэгчдийн бодит хэрэглээг хараахан аваагүй байгаа нь мэдэгдэж байна. Бүх зүйл өнөөг хүртэл нисгэгчгүй дэлхийн хиймэл дагуул, гариг ​​хоорондын сансрын хөлөг, дэлхийд алдартай Зөвлөлтийн "сарны ровер" дээр харьцангуй бага чадлын цахилгаан эрчим хүчний изотопын эх үүсвэрийг ашиглахаар хязгаарлагдаж байна.

7.Цөмийн тийрэлтэт хөдөлгүүр, ажиллах зарчим, цөмийн хөдөлгүүрт импульс авах арга.

Цөмийн пуужингийн хөдөлгүүрүүд нь цөмийн энерги, өөрөөр хэлбэл цөмийн урвалын үр дүнд ялгардаг энергийг ашиглан түлхэлт үүсгэдэг тул ийм нэрийг авсан. Ерөнхийдөө эдгээр урвалууд нь цөмийн бүтцийн бүтцийн өөрчлөлт эсвэл тэдгээрийн доторх элементийн тоосонцрын өөрчлөлттэй холбоотой атомын цөмийн энергийн төлөв байдлын аливаа өөрчлөлт, түүнчлэн зарим цөмийг бусад болгон хувиргах гэсэн үг юм. нуклонууд. Түүнээс гадна, мэдэгдэж байгаагаар цөмийн урвал нь аяндаа (өөрөөр хэлбэл аяндаа) эсвэл зохиомлоор үүсдэг, жишээлбэл, зарим цөмийг бусад (эсвэл энгийн хэсгүүд) бөмбөгдсөн үед үүсдэг. Цөмийн задрал ба хайлуулах урвал нь энергийн хувьд химийн урвалаас сая, хэдэн арван сая дахин давж гардаг. Үүнийг молекул дахь атомуудын химийн бондын энерги нь цөм дэх нуклонуудын цөмийн бондын энергиээс хэд дахин бага байдагтай холбон тайлбарладаг. Пуужингийн хөдөлгүүрт цөмийн энергийг хоёр аргаар ашиглаж болно.

1. Гарсан энерги нь ердийн пуужингийн хөдөлгүүртэй адил хошуунд өргөсдөг ажлын шингэнийг халаахад зарцуулагддаг.

2. Цөмийн энергийг цахилгаан энерги болгон хувиргаж, дараа нь ажлын шингэний хэсгүүдийг ионжуулж, хурдасгахад ашигладаг.

3. Эцэст нь хэлэхэд, импульсийг задралын бүтээгдэхүүнүүд өөрсдөө үүсгэдэг бөгөөд энэ процесст үүссэн (жишээлбэл, галд тэсвэртэй металлууд - вольфрам, молибден) нь задрах бодисуудад тусгай шинж чанарыг өгөхөд ашиглагддаг.

Хатуу фазын реакторын түлшний элементүүд нь цөмийн хөдөлгүүрийн ажлын шингэн урсдаг сувгуудаар нэвчиж, аажмаар халдаг. Сувгууд нь ойролцоогоор 1-3 мм диаметртэй, тэдгээрийн нийт талбай нь идэвхтэй бүсийн хөндлөн огтлолын 20-30% байна. Цөм нь цахилгаан савны доторх тусгай сүлжээгээр дүүжлэгдсэн бөгөөд реактор халах үед томрох боломжтой (эсвэл дулааны стрессээс болж сүйрэх болно).

Цөм нь урсаж буй ажлын шингэнээс их хэмжээний гидравлик даралтын уналт (хэдэн арван атмосфер хүртэл), дулааны стресс, чичиргээтэй холбоотой өндөр механик ачааллыг мэдэрдэг. Реактор халах үед идэвхтэй бүсийн хэмжээ нэмэгдэх нь хэдэн см хүрдэг. Идэвхтэй бүс ба цацруулагчийг ажлын шингэний даралт болон тийрэлтэт цоргоноос үүссэн түлхэцийг шингээдэг бат бөх цахилгаан орон сууцны дотор байрлуулсан. Кейс нь удаан эдэлгээтэй таглаатай хаалттай байна. Үүнд зохицуулалтын байгууллагуудыг жолоодох хийн, пүрш эсвэл цахилгаан механизм, цөмийн хөдөлгүүрийг сансрын хөлөгт холбох цэг, цөмийн хөдөлгүүрийг ажлын шингэний нийлүүлэлтийн хоолойд холбох фланцууд байрладаг. Турбо насосны төхөөрөмжийг бүрхэвч дээр байрлуулж болно.

8 - Цорго,

9 - Өргөтгөсөн цорго,

10 - Турбинд ажиллах бодис сонгох,

11 - Хүчний корпус,

12 - Удирдах хүрд,

13 - Турбины яндан (байдлаа хянах, түлхэлтийг нэмэгдүүлэхэд ашигладаг),

14 - Хяналтын хүрдний жолооны цагираг)

1957 оны эхээр Лос-Аламос лабораторийн ажлын эцсийн чиглэлийг тодорхойлж, бал чулуунд тархсан ураны түлшээр бал чулууны цөмийн реактор барих шийдвэр гаргажээ. Энэ чиглэлээр бүтээгдсэн Киви-А реакторыг 1959 онд 7-р сарын 1-нд туршсан.

Америкийн хатуу фазын цөмийн тийрэлтэт хөдөлгүүр XE Primeтуршилтын вандан дээр (1968)

Реакторын бүтээн байгуулалтаас гадна Лос-Аламос лаборатори Невада мужид тусгай туршилтын талбай барих ажил эрчимтэй явагдаж байсан бөгөөд АНУ-ын Агаарын цэргийн хүчний хэд хэдэн тусгай захиалгыг холбогдох газруудад (хувь хүний ​​​​хөгжил) гүйцэтгэсэн. TURE нэгж). Лос Аламос лабораторийн нэрийн өмнөөс бие даасан эд анги үйлдвэрлэх бүх тусгай захиалгыг Хойд Америкийн нисэхийн Rocketdyne хэлтэс болох Aerojet General компани гүйцэтгэсэн. 1958 оны зун Ровер программын бүх хяналтыг АНУ-ын Агаарын цэргийн хүчнээс шинээр зохион байгуулагдсан Үндэсний Аэронавтик, Сансрын Удирдлага (НАСА) руу шилжүүлэв. 1960 оны зуны дундуур AEC болон НАСА-гийн хооронд байгуулсан тусгай хэлэлцээрийн үр дүнд Г.Фингерийн удирдлаган дор Сансрын цөмийн хөдөлгүүрийн алба байгуулагдаж, улмаар Ровер программыг удирдаж байжээ.

Цөмийн тийрэлтэт хөдөлгүүрийн зургаан "халуун туршилт"-ын үр дүн маш их урам зоригтой байсан бөгөөд 1961 оны эхээр реакторын нислэгийн туршилтын (RJFT) тайланг бэлтгэсэн. Дараа нь 1961 оны дундуур Нерва төслийг (сансрын пуужинд цөмийн хөдөлгүүр ашиглах) эхлүүлсэн. Ерөнхий гүйцэтгэгчээр Aerojet General, реакторын барилгын ажлыг хариуцах туслан гүйцэтгэгчээр Westinghouse компанийг сонгосон.

10.2 ОХУ-д TURE дээр ажиллах

Америкийн" href="/text/category/amerikanetc/" rel="bookmark">Америкчууд, Оросын эрдэмтэд судалгааны реакторуудад тус тусын түлшний элементүүдийн хамгийн хэмнэлттэй, үр дүнтэй туршилтыг ашигласан. 70-80-аад онд хийсэн бүхэл бүтэн ажил. "Салют" дизайны товчоо, Химийн автоматикийн дизайны товчоо, IAE, NIKIET, NPO "Luch" (PNITI) зэрэг байгууллагуудад сансрын цөмийн хөдөлгүүр, эрлийз атомын цахилгаан станцын янз бүрийн төслүүдийг боловсруулахыг зөвшөөрөв. NIITP-ийн удирдлага (FEI, IAE, NIKIET, NIITVEL, NPO) нь Luch реакторын элементүүдийг хариуцаж, MAI) байгуулагдсан. YARD RD 0411ба хамгийн бага хэмжээтэй цөмийн хөдөлгүүр RD 0410 40 ба 3.6 тонн тус тус .

Үүний үр дүнд устөрөгчийн хий дээр турших зорилгоор реактор, "хүйтэн" хөдөлгүүр, вандан прототипийг үйлдвэрлэсэн. Америкийнхаас ялгаатай нь 8250 м/с-ээс ихгүй хувийн импульстэй Зөвлөлтийн TNRE нь илүү халуунд тэсвэртэй, дэвшилтэт дизайнтай түлшний элементүүд, цөм дэх өндөр температурын ачаар энэ үзүүлэлт 9100 м-тэй тэнцэж байв. /s ба түүнээс дээш. "Луч" NPO-ийн хамтарсан экспедицийн TURE-ийг турших вандан сандал нь Семипалатинск-21 хотоос баруун өмнө зүгт 50 км-т байрладаг байв. Тэрээр 1962 онд ажиллаж эхэлсэн. онд Туршилтын талбайд цөмийн хөдөлгүүрт пуужингийн хөдөлгүүрийн прототипүүдийн бүрэн хэмжээний түлшний элементүүдийг туршсан. Энэ тохиолдолд яндангийн хий нь хаалттай яндангийн системд орсон. Бүрэн хэмжээний цөмийн хөдөлгүүрийг турших Байгаль-1 туршилтын вандан цогцолбор нь Семипалатинск-21-ээс өмнө зүгт 65 км-т оршдог. 1970-1988 он хүртэл 30 орчим реакторын "халуун эхлэл" хийгдсэн. Үүний зэрэгцээ эрчим хүч нь 230 МВт-аас хэтрэхгүй, устөрөгчийн хэрэглээ 16.5 кг / сек хүртэл, реакторын гаралтын температур 3100 К. Бүх хөөргөлт амжилттай, асуудалгүй, төлөвлөгөөний дагуу явагдсан.

Зөвлөлтийн TNRD RD-0410 бол дэлхийн цорын ганц ажиллаж, найдвартай үйлдвэрлэлийн цөмийн пуужингийн хөдөлгүүр юм

Одоогоор уг талбай дээрх ийм ажил зогссон ч тоног төхөөрөмж харьцангуй хэвийн ажиллаж байгаа. NPO Luch-ийн туршилтын бааз нь санхүү, цаг хугацааны ихээхэн зардалгүйгээр цөмийн хөдөлгүүрийн реакторын элементүүдийг турших боломжтой дэлхийн цорын ганц туршилтын цогцолбор юм. Сансрын судалгааны санаачилга хөтөлбөрийн хүрээнд Орос, Казахстаны мэргэжилтнүүдийн оролцоотойгоор Сар, Ангараг гараг руу нислэг үйлдэх цөмийн хөдөлгүүрийн ажлыг АНУ-д сэргээж байгаа нь 2018 оны 07 сарын 01-ний өдрийн 2018 оны 08 сарын 07-ны өдрийн 07:00 цагт эхэлнэ. Семипалатинскийн бааз, 2020-иод онд "Ангараг" экспедицийн хэрэгжилт.

Үндсэн шинж чанарууд

Устөрөгчийн тусгай импульс: 910 - 980 сек(онолын хувьд 1000 хүртэл сек).

· Ажлын шингэний гадагшлах хурд (устөрөгч): 9100 - 9800 м/сек.

· Хүрэх хүчин чадал: зуу, мянган тонн хүртэл.

· Ашиглалтын хамгийн их температур: 3000°С - 3700°С (богино хугацаанд асаах).

· Ашиглалтын хугацаа: хэдэн мянган цаг хүртэл (үе үе идэвхжүүлэх). /5/

11. Төхөөрөмж

ЗХУ-ын хатуу фазын цөмийн пуужингийн хөдөлгүүрийн загвар RD-0410

1 - ажлын шингэний савнаас гарах шугам

2 - турбо насосны төхөөрөмж

3 - хүрдний хөтөчийг удирдах

4 - цацрагийн хамгаалалт

5 - зохицуулах хүрд

6 - удаашруулагч

7 - түлшний угсралт

8 - реакторын хөлөг онгоц

9 - галын ёроол

10 - цорго хөргөх шугам

11- хушууны камер

12 - цорго

12.Үйл ажиллагааны зарчим

Үйл ажиллагааны зарчмын дагуу TNRE нь даралтын дор ажлын шингэнийг (шингэн устөрөгч) оруулдаг өндөр температурт реактор-дулаан солилцогч бөгөөд өндөр температурт (3000 ° C-аас дээш) халах үед түүнийг гадагшлуулах замаар гадагшлуулдаг. хөргөсөн цорго. Цорго дахь дулааны нөхөн сэргэлт нь устөрөгчийг илүү хурдан халаах боломжийг олгодог бөгөөд их хэмжээний дулааны энергийг ашигласнаар хувийн импульсийг 1000 сек (9100-9800 м/с) хүртэл нэмэгдүүлэх боломжтой байдаг.

Цөмийн пуужингийн хөдөлгүүрийн реактор

MsoNormalTable">

Ажлын шингэн

Нягт, г/см3

Тодорхой хүч (халаалтын камерт заасан температурт, ° К), сек

0.071 (шингэн)

0.682 (шингэн)

1000 (шингэн)

Үгүй Данн

Үгүй Данн

Үгүй Данн

(Тэмдэглэл: Халаалтын камер дахь даралт 45.7 атм, ажлын шингэний ижил химийн найрлагатай 1 атм даралт хүртэл тэлэх) /6/

15. Ашиг тус

Химийн пуужингийн хөдөлгүүрээс TNRE-ийн гол давуу тал нь илүү өндөр хувийн импульс, мэдэгдэхүйц эрчим хүчний нөөц, системийн нягтрал, маш өндөр түлхэц (вакуум дотор хэдэн арван, зуу, мянган тонн) авах чадвар юм. Вакуум дахь хувийн импульс нь ашигласан хоёр бүрэлдэхүүн хэсэгтэй химийн пуужингийн түлшнээс (керосин-хүчилтөрөгч, устөрөгч-хүчилтөрөгч) 3-4 дахин, дулааны хамгийн өндөр эрчимтэй ажиллах үед 4-5 дахин их байдаг. АНУ, Орос улс ийм хөдөлгүүрийг хөгжүүлэх, бүтээх талаар ихээхэн туршлага хуримтлуулсан бөгөөд шаардлагатай бол (сансрын хайгуулын тусгай хөтөлбөр) ийм хөдөлгүүрийг богино хугацаанд үйлдвэрлэж, боломжийн өртөгтэй байх болно. Сансрын хөлгийг хурдасгахад TURE ашиглах тохиолдолд сансарт, мөн том гаригуудын (Бархасбадь, Тэнгэрийн ван, Санчир, Далай ван) таталцлын талбарыг ашиглан цочроох маневруудыг нэмэлтээр ашигласнаар нарны аймгийн судалгаанд хүрч болох хил хязгаар мэдэгдэхүйц өргөжиж, алс холын гаригуудад хүрэхэд шаардагдах хугацаа мэдэгдэхүйц нэмэгдэж байна. буурсан. Нэмж дурдахад, TNRE-ийг аварга гаригуудын бага тойрог замд ажилладаг төхөөрөмжид, тэдгээрийн ховордсон уур амьсгалыг ажлын шингэн болгон ашиглах эсвэл агаар мандалд нь ашиглахад амжилттай ашиглаж болно. /8/

16. Сул тал

TNRE-ийн гол сул тал бол нэвтрэн орох цацрагийн хүчтэй урсгал (гамма цацраг, нейтрон), түүнчлэн өндөр цацраг идэвхт ураны нэгдлүүд, өдөөгдсөн цацраг бүхий галд тэсвэртэй нэгдлүүд, цацраг идэвхт хийг ажлын шингэнтэй хамт зайлуулах явдал юм. Үүнтэй холбогдуулан хөөргөх талбай болон агаар мандалд хүрээлэн буй орчны нөхцөл байдал муудахаас зайлсхийхийн тулд TURE нь газар хөөргөхөд хүлээн зөвшөөрөгдөхгүй. /14/

17.ТУРД-ийн шинж чанарыг сайжруулах. Гибрид турбопроп хөдөлгүүр

Аливаа пуужин эсвэл ямар ч хөдөлгүүрийн нэгэн адил хатуу фазын цөмийн тийрэлтэт хөдөлгүүр нь хүрч болох хамгийн чухал шинж чанаруудад ихээхэн хязгаарлалттай байдаг. Эдгээр хязгаарлалтууд нь төхөөрөмж (TJRE) нь хөдөлгүүрийн бүтцийн материалын хамгийн их ажиллах температурын хязгаараас хэтэрсэн температурын хязгаарт ажиллах боломжгүй байгааг харуулж байна. TNRE-ийн чадавхийг өргөжүүлэх, үйл ажиллагааны үндсэн параметрүүдийг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэхийн тулд TNRE нь дулаан, эрчим хүчний эх үүсвэрийн үүрэг гүйцэтгэдэг янз бүрийн эрлийз схемүүдийг ашиглаж, ажлын шингэнийг хурдасгах нэмэлт физик аргуудыг ашиглаж болно. Хамгийн найдвартай, практикт хэрэгжих боломжтой, өндөр өвөрмөц импульс ба түлхэлтийн шинж чанар нь ионжуулсан ажлын шингэнийг (устөрөгч ба тусгай нэмэлт) хурдасгах нэмэлт MHD хэлхээ (соронзон гидродинамик хэлхээ) бүхий эрлийз схем юм. /13/

18. Цөмийн хөдөлгүүрийн цацрагийн аюул.

Ажиллаж буй цөмийн хөдөлгүүр нь цацрагийн хүчирхэг эх үүсвэр болох гамма ба нейтрон цацраг юм. Тусгай арга хэмжээ авахгүй бол цацраг туяа нь сансрын хөлгийн ажлын шингэн, бүтцийг хүлээн зөвшөөрөгдөөгүй халаах, металл хийцийн материал хэврэгших, хуванцарыг устгах, резинэн эд ангиудыг хөгшрүүлэх, цахилгааны кабелийн тусгаарлагчийг гэмтээх, электрон тоног төхөөрөмж эвдэхэд хүргэдэг. Цацраг идэвхжил нь материалын өдөөгдсөн (хиймэл) цацраг идэвхт байдлыг үүсгэж болно.

Одоогийн байдлаар цөмийн хөдөлгүүртэй сансрын хөлгүүдийг цацрагаас хамгаалах асуудал зарчмын хувьд шийдэгдсэн гэж үзэж байна. Туршилтын зогсоол, хөөргөх талбайн цөмийн хөдөлгүүрт засвар үйлчилгээ хийх үндсэн асуудлыг мөн шийдвэрлэсэн. Хэдийгээр ажиллаж байгаа НРЭ нь үйл ажиллагаа явуулж буй ажилтнуудад аюул учруулж байгаа ч НРЭ-ийн ажиллагаа дууссанаас хойш нэг хоногийн дараа ямар нэгэн хувийн хамгаалах хэрэгсэлгүйгээр NRE-ээс 50 м-ийн зайд хэдэн арван минут зогсож, бүр ойртож болно. Хамгаалалтын хамгийн энгийн хэрэгсэл нь туршилтын дараахан үйл ажиллагаа явуулж буй ажилтнуудыг YARD-ийн ажлын хэсэгт нэвтрэх боломжийг олгодог.

Сансрын пуужингийн доод шатанд цөмийн хөдөлгүүрийг ашиглахад хөөргөх цогцолборууд болон хүрээлэн буй орчны бохирдлын түвшин саад болохгүй. Ажлын шингэн болгон ашигладаг устөрөгч нь реактороор дамжин өнгөрөхөд бараг идэвхждэггүй тул хүрээлэн буй орчин, ашиглалтын ажилтнуудад үзүүлэх цацрагийн аюулын асуудал ихээхэн хөнгөвчилдөг. Иймээс цөмийн хөдөлгүүрийн тийрэлтэт урсгал нь шингэн түлшээр ажилладаг пуужингийн хөдөлгүүрийн тийрэлтээс илүү аюултай биш юм./4/

Дүгнэлт

Сансар огторгуйд цөмийн хөдөлгүүрийг хөгжүүлэх, ашиглах хэтийн төлөвийг авч үзэхдээ янз бүрийн төрлийн цөмийн хөдөлгүүрүүдийн хүрсэн болон хүлээгдэж буй шинж чанар, тэдгээрийн хэрэглээ нь сансрын нисгэгчид юу өгч чадах, эцэст нь нягт уялдаа холбоотой байх ёстой. сансарт эрчим хүчний хангамжийн асуудал, эрчим хүчний хөгжлийн асуудал бүхий цөмийн хөдөлгүүрийн асуудал.

Дээр дурьдсанчлан цөмийн хөдөлгүүрийн бүх боломжит төрлөөс хамгийн их хөгжсөн нь дулааны радиоизотоп хөдөлгүүр ба хатуу фазын задралын реактор бүхий хөдөлгүүр юм. Гэхдээ радиоизотопын цөмийн хөдөлгүүрийн шинж чанар нь тэдгээрийг сансрын нисгэгчид өргөнөөр ашиглахыг найдах боломжийг бидэнд олгодоггүй (ядаж ойрын ирээдүйд) бол хатуу фазын цөмийн хөдөлгүүрийг бүтээх нь сансрын нисгэгчдийн хувьд асар их ирээдүйг нээж өгдөг.

Жишээлбэл, анхны жин нь 40,000 тонн (жишээ нь орчин үеийн хамгийн том хөөргөх пуужингийнхаас 10 дахин их) жинтэй төхөөрөмжийг санал болгосон бөгөөд энэ массын 1/10 нь даацын ачаа, 2/3 нь цөмийн зориулалттай. хураамж. Хэрэв та 3 секунд тутамд нэг цэнэгийг дэлбэлвэл тэдгээрийн нийлүүлэлт нь цөмийн хөдөлгүүрийн системийг 10 хоног тасралтгүй ажиллуулахад хангалттай байх болно. Энэ хугацаанд төхөөрөмж нь 10,000 км/с хурдлах ба ирээдүйд 130 жилийн дараа Альфа Центаври одонд хүрэх боломжтой.

Атомын цахилгаан станцууд нь эрчим хүчний бараг хязгааргүй эрчим хүч, хүрээлэн буй орчноос хараат бус ажиллах, гадны нөлөөллөөс (сансар огторгуйн цацраг, солирын гэмтэл, өндөр ба нам температур гэх мэт) дархлаа зэрэг өвөрмөц шинж чанартай байдаг. Гэсэн хэдий ч цөмийн радиоизотопын суурилуулалтын хамгийн их хүч нь хэдэн зуун ваттын дарааллын утгаар хязгаарлагддаг. Атомын реакторын цахилгаан станцуудад ийм хязгаарлалт байхгүй бөгөөд энэ нь дэлхийн ойрын сансарт хүнд сансрын хөлөг онгоцууд урт хугацааны нислэг хийх, нарны аймгийн алслагдсан гаригууд руу нисэх үед болон бусад тохиолдолд ашиглах ашигт ажиллагааг тодорхойлдог.

Хатуу фазын болон задралын реактор бүхий бусад цөмийн хөдөлгүүрүүдийн давуу талууд нь Нарны аймгийн гаригууд руу нисдэг хүнтэй нислэг хийх (жишээлбэл, Ангараг руу хийсэн экспедицийн үеэр) сансрын нарийн төвөгтэй хөтөлбөрүүдийг судлахад хамгийн их илчлэгдсэн байдаг. Энэ тохиолдолд түлхэгчийн тодорхой импульсийн өсөлт нь чанарын хувьд шинэ асуудлыг шийдвэрлэх боломжийг олгодог. Орчин үеийн шингэн түлшээр ажилладаг пуужингийн хөдөлгүүрээс хоёр дахин өндөр тодорхой импульс бүхий хатуу фазын цөмийн хөдөлгүүртэй пуужингийн хөдөлгүүрийг ашиглах үед эдгээр бүх бэрхшээлийг ихээхэн хөнгөвчилдөг. Энэ тохиолдолд нислэгийн хугацааг эрс багасгах боломжтой болно.

Ойрын ирээдүйд хатуу фазын цөмийн хөдөлгүүрүүд нь хамгийн түгээмэл пуужингийн хөдөлгүүрүүдийн нэг болох магадлал өндөр байна. Хатуу фазын цөмийн хөдөлгүүрийг алсын зайн нислэг, жишээлбэл, Далай ван, Плутон зэрэг гаригууд руу нисэх, тэр ч байтугай Нарны аймгийн гадна нисэх төхөөрөмж болгон ашиглаж болно. Гэсэн хэдий ч одод руу нисэхэд задралын зарчимд суурилсан цөмийн хөдөлгүүр тохиромжгүй. Энэ тохиолдолд ирээдүйтэй нь цөмийн хөдөлгүүрүүд, эсвэл илүү нарийвчлалтай бол хайлуулах урвалын зарчим дээр ажилладаг термоядролын тийрэлтэт хөдөлгүүрүүд (TREs) ба матери ба эсрэг бодисыг устгах урвал болох импульсийн эх үүсвэр болох фотоник тийрэлтэт хөдөлгүүрүүд (PREs) юм. . Гэсэн хэдий ч хүн төрөлхтөн од хоорондын орон зайд тийрэлтэт онгоцноос өөр тээврийн хэрэгслийг ашиглах магадлалтай.

Эцэст нь би Эйнштейний алдартай хэллэгийг товч хэлье - хүн төрөлхтөн одод руу аялахын тулд нарийн төвөгтэй байдал, ойлголтын хувьд неандертальд зориулсан цөмийн реактортой харьцуулж болохуйц зүйлийг хийх ёстой!

Уран зохиол

Эх сурвалжууд:

1. "Пуужин ба хүмүүс. Сарны уралдааны 4-р дэвтэр" - М: Знание, 1999.
2. http://www. lpre. de/energomash/index. htm
3. Первушин "Оддын төлөөх тулаан. Сансар огторгуйн сөргөлдөөн" - М: мэдлэг, 1998 он.
4. Л.Гилберг “Тэнгэрийн байлдан дагуулалт” - М: Знание, 1994.
5. http://epizodsspace. *****/библ/молодцов
6. “Хөдөлгүүр”, “Сансрын хөлөгт зориулсан цөмийн хөдөлгүүр”, 1999 оны №5.

7. "Хөдөлгүүр", "Сансрын хөлөгт зориулсан хийн фазын цөмийн хөдөлгүүр",

№ 6, 1999 он
7. http://www. *****/content/numbers/263/03.shtml
8. http://www. lpre. de/energomash/index. htm
9. http://www. *****/агуулгын/тоо/219/37.shtml
10., Ирээдүйн Чекалин тээвэр.

М .: Мэдлэг, 1983.

11. , Чекалин сансрын судалгаа. - М.:

Мэдлэг, 1988.

12. Губанов Б. “Эрчим хүч - Буран” - ирээдүй рүү чиглэсэн алхам // Шинжлэх ухаан ба амьдрал.-

13. Гатланд К. Сансрын технологи.- М.: Мир, 1986.

14., Сергейюк ба худалдаа. - М.: APN, 1989.

15. ЗХУ сансарт. 2005 он - М.: APN, 1989 он.

16. Гүн сансарт хүрэх замд // Эрчим хүч. - 1985. - No6.

ХЭРЭГЛЭЭ

Хатуу фазын цөмийн тийрэлтэт хөдөлгүүрийн үндсэн шинж чанарууд

Үйлдвэрлэгч улс	Хөдөлгүүр	Вакуум дахь шахалт, кН	Тодорхой импульс, сек		Төслийн ажил, жил
	NERVA/Lox холимог мөчлөг