परमाणु थर्मोन्यूक्लियर ईंधन पर रॉकेट। परमाणु ऊर्जा से चलने वाली क्रूज मिसाइल

अक्सर अंतरिक्ष यात्रियों पर सामान्य शैक्षिक प्रकाशनों में, परमाणु रॉकेट इंजन (एनआरई) और परमाणु रॉकेट विद्युत प्रणोदन प्रणाली (एनआरई) के बीच का अंतर प्रतिष्ठित नहीं होता है। हालाँकि, ये संक्षिप्ताक्षर न केवल परमाणु ऊर्जा को रॉकेट थ्रस्ट में परिवर्तित करने के सिद्धांतों में अंतर को छिपाते हैं, बल्कि अंतरिक्ष यात्रियों के विकास का एक बहुत ही नाटकीय इतिहास भी है।

कहानी का नाटक इस तथ्य में निहित है कि यदि परमाणु और परमाणु ऊर्जा संयंत्रों का अध्ययन, जो मुख्य रूप से आर्थिक कारणों से यूएसएसआर और यूएसए दोनों में बंद कर दिया गया था, जारी रहा, तो मंगल पर मानव उड़ानें बहुत पहले ही आम हो गई होतीं। .

यह सब वायुमंडलीय विमानों के साथ एक रैमजेट परमाणु इंजन के साथ शुरू हुआ

प्लूटो परियोजना के तहत विकसित इंजनों को क्रूज मिसाइलों पर स्थापित करने की योजना थी, जिन्हें 1950 के दशक में पदनाम SLAM (सुपरसोनिक लो-एल्टीट्यूड मिसाइल, सुपरसोनिक कम-ऊंचाई वाली मिसाइल) के तहत बनाया गया था।

संयुक्त राज्य में, उन्होंने 26.8 मीटर लंबा, तीन मीटर व्यास और 28 टन वजन वाला एक रॉकेट बनाने की योजना बनाई। मिसाइल निकाय को एक परमाणु हथियार, साथ ही एक परमाणु प्रणोदन प्रणाली, जिसकी लंबाई 1.6 मीटर और व्यास 1.5 मीटर होना चाहिए था। अन्य आयामों की पृष्ठभूमि के खिलाफ, स्थापना बहुत कॉम्पैक्ट दिखती है, जो इसके संचालन के प्रत्यक्ष-प्रवाह सिद्धांत की व्याख्या करती है।

डेवलपर्स का मानना ​​​​था कि परमाणु इंजन के लिए धन्यवाद, एसएलएएम रॉकेट की सीमा कम से कम 182,000 किलोमीटर होगी।

1964 में, अमेरिकी रक्षा विभाग ने परियोजना को बंद कर दिया। आधिकारिक कारण यह था कि उड़ान में, परमाणु ऊर्जा से चलने वाली क्रूज मिसाइल हर चीज को बहुत ज्यादा प्रदूषित करती है। लेकिन वास्तव में, इसका कारण ऐसी मिसाइलों को बनाए रखने की महत्वपूर्ण लागत थी, खासकर जब से रॉकेट विज्ञान तेजी से तरल-प्रणोदक रॉकेट इंजन के आधार पर विकसित हो रहा था, जिसका रखरखाव बहुत सस्ता था।

यूएसएसआर संयुक्त राज्य अमेरिका की तुलना में अधिक समय तक प्रत्यक्ष-प्रवाह एनआरई बनाने के विचार के लिए सही रहा, केवल 1985 में परियोजना को बंद कर दिया। लेकिन परिणाम बहुत अधिक महत्वपूर्ण थे। इस प्रकार, पहला और एकमात्र सोवियत परमाणु रॉकेट इंजन खिमवटोमेटिका डिजाइन ब्यूरो, वोरोनिश में विकसित किया गया था। यह RD-0410 (GRAU इंडेक्स - 11B91, जिसे "इर्बिट" और "IR-100" के नाम से भी जाना जाता है) है।

RD-0410 में, एक विषम थर्मल न्यूट्रॉन रिएक्टर का उपयोग किया गया था, ज़िरकोनियम हाइड्राइड एक मॉडरेटर के रूप में कार्य करता था, न्यूट्रॉन परावर्तक बेरिलियम से बने होते थे, परमाणु ईंधन यूरेनियम और टंगस्टन कार्बाइड पर आधारित एक सामग्री थी, जो 235 आइसोटोप में लगभग 80% समृद्ध थी।

डिजाइन में 37 ईंधन असेंबलियों को शामिल किया गया था जो थर्मल इन्सुलेशन के साथ कवर किए गए थे जो उन्हें मॉडरेटर से अलग करते थे। डिजाइन प्रदान करता है कि हाइड्रोजन प्रवाह पहले परावर्तक और मॉडरेटर के माध्यम से गुजरता है, कमरे के तापमान पर अपना तापमान बनाए रखता है, और फिर कोर में प्रवेश करता है, जहां यह ईंधन असेंबली को ठंडा करता है, 3100 K तक गर्म करता है। स्टैंड पर, परावर्तक और मॉडरेटर थे एक अलग हाइड्रोजन प्रवाह द्वारा ठंडा।

रिएक्टर परीक्षणों की एक महत्वपूर्ण श्रृंखला के माध्यम से चला गया, लेकिन संचालन की पूरी अवधि के लिए कभी भी परीक्षण नहीं किया गया था। हालांकि, रिएक्टर इकाइयों के बाहर पूरी तरह से काम किया गया था।

निर्दिष्टीकरण आरडी 0410

शून्य में जोर: 3.59 tf (35.2 kN)
रिएक्टर की तापीय शक्ति: 196 मेगावाट
निर्वात में विशिष्ट प्रणोद आवेग: 910 kgf s/kg (8927 m/s)
समावेशन की संख्या: 10
कार्य संसाधन: 1 घंटा
ईंधन घटक: कार्यशील द्रव - तरल हाइड्रोजन, सहायक पदार्थ - हेप्टेन
विकिरण सुरक्षा के साथ वजन: 2 टन
इंजन आयाम: ऊंचाई 3.5 मीटर, व्यास 1.6 मीटर।

अपेक्षाकृत छोटे समग्र आयाम और वजन, हाइड्रोजन प्रवाह के साथ एक कुशल शीतलन प्रणाली के साथ परमाणु ईंधन का उच्च तापमान (3100 के) इंगित करता है कि आरडी0410 आधुनिक क्रूज मिसाइलों के लिए लगभग आदर्श एनआरई प्रोटोटाइप है। और, स्व-रोक परमाणु ईंधन प्राप्त करने के लिए आधुनिक तकनीकों को ध्यान में रखते हुए, संसाधन को एक घंटे से कई घंटों तक बढ़ाना एक बहुत ही वास्तविक कार्य है।

परमाणु रॉकेट इंजन डिजाइन

रिएक्टर के लिए ईंधन के प्रकार के अनुसार एनआरई तीन प्रकार के होते हैं:

• सॉलिड फ़ेज़;
• द्रव चरण;
• गैस फेज़।

गैस-चरण परमाणु रॉकेट इंजन में, ईंधन (उदाहरण के लिए, यूरेनियम) और काम कर रहे तरल पदार्थ एक गैसीय अवस्था (प्लाज्मा के रूप में) में होते हैं और एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र द्वारा कार्य क्षेत्र में रखे जाते हैं। हजारों डिग्री तक गर्म किया गया, यूरेनियम प्लाज्मा गर्मी को काम करने वाले तरल पदार्थ (उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन) में स्थानांतरित करता है, जो बदले में, उच्च तापमान पर गर्म होने पर एक जेट बनाता है।

परमाणु प्रतिक्रिया के प्रकार के अनुसार, एक रेडियो आइसोटोप रॉकेट इंजन, एक थर्मोन्यूक्लियर रॉकेट इंजन, और एक परमाणु इंजन उचित (परमाणु विखंडन की ऊर्जा का उपयोग किया जाता है) प्रतिष्ठित हैं।

एक दिलचस्प विकल्प स्पंदित एनआरई भी है - यह एक ऊर्जा स्रोत (ईंधन) के रूप में परमाणु चार्ज का उपयोग करने का प्रस्ताव है। इस तरह के इंस्टॉलेशन आंतरिक और बाहरी प्रकार के हो सकते हैं।

YRD के मुख्य लाभ हैं:

• उच्च विशिष्ट आवेग;
• महत्वपूर्ण ऊर्जा आरक्षित;
• प्रणोदन प्रणाली की कॉम्पैक्टनेस;
• वैक्यूम में बहुत बड़ा जोर - दसियों, सैकड़ों और हजारों टन प्राप्त करने की संभावना।

• परमाणु प्रतिक्रियाओं के दौरान मर्मज्ञ विकिरण (गामा विकिरण, न्यूट्रॉन) के प्रवाह;
• यूरेनियम और इसके मिश्र धातुओं के अत्यधिक रेडियोधर्मी यौगिकों को हटाना;
• काम कर रहे तरल पदार्थ के साथ रेडियोधर्मी गैसों का बहिर्वाह।

परमाणु ऊर्जा संयंत्र

इसलिए, उदाहरण के लिए, एक पेटेंट के तहत आविष्कार के लेखक, उत्कृष्ट रूसी वैज्ञानिक अनातोली सोज़ोनोविच कोरोटीव ने आधुनिक परमाणु ऊर्जा संयंत्र के लिए उपकरणों की संरचना के लिए एक तकनीकी समाधान प्रदान किया। इसके अलावा मैं निर्दिष्ट पेटेंट दस्तावेज़ का एक हिस्सा शब्दशः और बिना किसी टिप्पणी के देता हूं।

प्रस्तावित तकनीकी समाधान का सार चित्र में दिखाए गए आरेख द्वारा सचित्र है। प्रणोदन-ऊर्जा मोड में काम कर रहे परमाणु ऊर्जा संयंत्र में एक विद्युत प्रणोदन प्रणाली (ईपीपी) शामिल है (उदाहरण के लिए, आरेख दो इलेक्ट्रिक रॉकेट इंजन 1 और 2 को संबंधित आपूर्ति प्रणाली 3 और 4 के साथ दिखाता है), एक रिएक्टर प्लांट 5, एक टरबाइन 6, एक कंप्रेसर 7, एक जनरेटर 8, एक हीट एक्सचेंजर-रिक्यूपरेटर 9, एक रैंक-हिल्श भंवर ट्यूब 10, एक रेफ्रिजरेटर-एमिटर 11. इस मामले में, टरबाइन 6, कंप्रेसर 7 और जनरेटर 8 को एक में जोड़ा जाता है एकल इकाई - एक टर्बोजेनरेटर-कंप्रेसर। परमाणु ऊर्जा संयंत्र काम कर रहे तरल पदार्थ की 12 पाइपलाइनों और जनरेटर 8 और विद्युत प्रणोदन प्रणाली को जोड़ने वाली विद्युत लाइनों 13 से सुसज्जित है। हीट एक्सचेंजर-रिक्यूपरेटर 9 में तथाकथित उच्च-तापमान 14 और निम्न-तापमान 15 कार्यशील द्रव के इनपुट, साथ ही उच्च-तापमान 16 और निम्न-तापमान कार्यशील द्रव के 17 आउटलेट हैं।

रिएक्टर प्लांट 5 का आउटलेट टरबाइन 6 के इनलेट से जुड़ा है, टर्बाइन 6 का आउटलेट हीट एक्सचेंजर-रिक्यूपरेटर 9 के उच्च-तापमान इनलेट 14 से जुड़ा है। हीट एक्सचेंजर का निम्न-तापमान आउटलेट 15 -रेक्यूपरेटर 9 इनलेट से रेंक-हिल्श भंवर ट्यूब 10 से जुड़ा है। रैंक-हिल्स्च भंवर ट्यूब 10 में दो आउटपुट हैं, जिनमें से एक ("गर्म" काम कर रहे तरल पदार्थ के माध्यम से) कूलर-रेडिएटर 11 से जुड़ा है, और दूसरा ("कोल्ड" वर्किंग फ्लुइड के माध्यम से) कंप्रेसर 7 के इनलेट से जुड़ा है। कूलर-रेडिएटर 11 का आउटलेट भी कंप्रेसर के इनलेट से जुड़ा है। कंप्रेसर आउटलेट 7 कम तापमान से जुड़ा है। हीट एक्सचेंजर-रिक्यूपरेटर 9 के लिए इनलेट 15। हीट एक्सचेंजर-रिक्यूपरेटर 9 का उच्च-तापमान आउटलेट 16 रिएक्टर प्लांट के इनलेट से जुड़ा है। इस प्रकार, परमाणु ऊर्जा संयंत्र के मुख्य तत्व एक सर्किट द्वारा परस्पर जुड़े हुए हैं। काम कर रहे तरल पदार्थ की।

YaEDU निम्नानुसार काम करता है। रिएक्टर प्लांट 5 में गरम किया गया कार्यशील द्रव टरबाइन 6 को भेजा जाता है, जो कंप्रेसर 7 और टर्बोजेनरेटर-कंप्रेसर के जनरेटर 8 के संचालन को सुनिश्चित करता है। जेनरेटर 8 विद्युत ऊर्जा उत्पन्न करता है, जो विद्युत लाइनों 13 के माध्यम से इलेक्ट्रिक रॉकेट इंजन 1 और 2 और उनकी आपूर्ति प्रणाली 3 और 4 को भेजा जाता है, जिससे उनका संचालन सुनिश्चित होता है। टरबाइन 6 छोड़ने के बाद, काम करने वाले तरल पदार्थ को उच्च तापमान इनलेट 14 के माध्यम से हीट एक्सचेंजर-रिक्यूपरेटर 9 में भेजा जाता है, जहां काम करने वाला तरल आंशिक रूप से ठंडा होता है।

फिर, हीट एक्सचेंजर-रिक्यूपरेटर 9 के निम्न-तापमान आउटलेट 17 से, काम करने वाले तरल पदार्थ को रैंक-हिल्श भंवर ट्यूब 10 में भेजा जाता है, जिसके अंदर काम कर रहे द्रव प्रवाह को "गर्म" और "ठंडे" घटकों में विभाजित किया जाता है। काम करने वाले तरल पदार्थ का "गर्म" हिस्सा तब कूलर-एमिटर 11 में जाता है, जहां काम करने वाले तरल पदार्थ का यह हिस्सा प्रभावी रूप से ठंडा हो जाता है। काम कर रहे तरल पदार्थ का "ठंडा" हिस्सा कंप्रेसर 7 के इनलेट का अनुसरण करता है, और ठंडा होने के बाद, कूलर-रेडिएटर 11 छोड़ने वाले काम करने वाले तरल पदार्थ का हिस्सा वहां चलता है।

कंप्रेसर 7 कम तापमान वाले इनलेट 15 के माध्यम से हीट एक्सचेंजर-रिक्यूपरेटर 9 को कूल्ड वर्किंग फ्लुइड की आपूर्ति करता है। हीट एक्सचेंजर-रिक्यूपरेटर 9 में यह कूल्ड वर्किंग फ्लुइड हीट एक्सचेंजर में प्रवेश करने वाले वर्किंग फ्लुइड के आने वाले प्रवाह को आंशिक रूप से ठंडा करता है- उच्च तापमान इनलेट 14 के माध्यम से टरबाइन 6 से रिकुपरेटर 9। इसके अलावा, आंशिक रूप से गर्म काम कर रहे तरल पदार्थ (टरबाइन 6 से काम कर रहे तरल पदार्थ के काउंटर प्रवाह के साथ गर्मी विनिमय के कारण) हीट एक्सचेंजर-रिक्यूपरेटर 9 से उच्च- तापमान आउटलेट 16 फिर से रिएक्टर प्लांट 5 में प्रवेश करता है, चक्र फिर से दोहराया जाता है।

इस प्रकार, बंद लूप में स्थित एक एकल कार्यशील द्रव परमाणु ऊर्जा संयंत्र के निरंतर संचालन को सुनिश्चित करता है, और प्रस्तावित तकनीकी समाधान के अनुसार परमाणु ऊर्जा संयंत्र के हिस्से के रूप में रैंक-हिल्स्च भंवर ट्यूब का उपयोग वजन और आकार की विशेषताओं में सुधार करता है। परमाणु ऊर्जा संयंत्र, इसके संचालन की विश्वसनीयता को बढ़ाता है, इसकी डिजाइन योजना को सरल बनाता है और समग्र रूप से परमाणु ऊर्जा संयंत्र की दक्षता में वृद्धि करना संभव बनाता है।

कई पत्रों से सावधान रहें।

रूस में एक परमाणु ऊर्जा संयंत्र (एनपीपी) के साथ एक अंतरिक्ष यान का एक उड़ान मॉडल 2025 तक बनाने की योजना है। प्रासंगिक कार्य 2016-2025 (FKP-25) के लिए संघीय अंतरिक्ष कार्यक्रम के मसौदे में शामिल है, जिसे रोस्कोस्मोस द्वारा मंत्रालयों को अनुमोदन के लिए भेजा गया था।

बड़े पैमाने पर अंतरग्रहीय अभियानों की योजना बनाते समय परमाणु ऊर्जा प्रणालियों को अंतरिक्ष में ऊर्जा का मुख्य आशाजनक स्रोत माना जाता है। भविष्य में, परमाणु ऊर्जा संयंत्र, जो वर्तमान में रोसाटॉम उद्यमों द्वारा विकसित किए जा रहे हैं, भविष्य में अंतरिक्ष में मेगावाट बिजली प्रदान करने में सक्षम होंगे।

परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के निर्माण पर सभी कार्य नियोजित समय सीमा के अनुसार आगे बढ़ रहे हैं। हम उच्च स्तर के निश्चितता के साथ कह सकते हैं कि लक्ष्य कार्यक्रम द्वारा निर्धारित समय पर काम पूरा हो जाएगा, - राज्य निगम रोसाटॉम के संचार विभाग के परियोजना प्रबंधक एंड्री इवानोव कहते हैं।

हाल ही में, परियोजना के ढांचे के भीतर दो महत्वपूर्ण चरण पारित किए गए हैं: ईंधन तत्व का एक अनूठा डिजाइन बनाया गया है, जो उच्च तापमान, बड़े तापमान ढाल, और उच्च खुराक विकिरण पर संचालन सुनिश्चित करता है। भविष्य की अंतरिक्ष बिजली इकाई के रिएक्टर पोत के तकनीकी परीक्षण भी सफलतापूर्वक पूरे कर लिए गए हैं। इन परीक्षणों के हिस्से के रूप में, शरीर पर दबाव डाला गया था और आधार धातु, परिधि वेल्ड और शंकु संक्रमण के क्षेत्रों में 3 डी माप किए गए थे।

परिचालन सिद्धांत। सृष्टि का इतिहास।

अंतरिक्ष उपयोग के लिए परमाणु रिएक्टर के साथ कोई मूलभूत कठिनाइयाँ नहीं हैं। 1962 से 1993 की अवधि में, हमारे देश में समान प्रतिष्ठानों के उत्पादन में एक समृद्ध अनुभव जमा हुआ था। इसी तरह का काम यूएसए में किया गया था। 1960 के दशक की शुरुआत से, दुनिया में कई प्रकार के इलेक्ट्रिक जेट इंजन विकसित किए गए हैं: आयन, स्थिर प्लाज्मा, एक एनोड परत इंजन, स्पंदित प्लाज्मा इंजन, मैग्नेटोप्लाज्मा, मैग्नेटोप्लाज्मोडायनामिक।

पिछली शताब्दी में यूएसएसआर और यूएसए में अंतरिक्ष यान के लिए परमाणु इंजन के निर्माण पर सक्रिय रूप से काम किया गया था: अमेरिकियों ने 1994 में, यूएसएसआर - 1988 में परियोजना को बंद कर दिया। काम को बंद करने में काफी हद तक चेरनोबिल आपदा की सुविधा थी, जिसने परमाणु ऊर्जा के उपयोग के बारे में जनता की राय को नकारात्मक रूप से ट्यून किया था। इसके अलावा, अंतरिक्ष में परमाणु प्रतिष्ठानों के परीक्षण हमेशा नियमित रूप से नहीं किए जाते थे: 1978 में, सोवियत उपग्रह कोसमॉस -954 ने वायुमंडल में प्रवेश किया और 100 हजार वर्ग मीटर के क्षेत्र में हजारों रेडियोधर्मी टुकड़ों को बिखेरते हुए अलग हो गया। उत्तर पश्चिमी कनाडा में किमी। सोवियत संघ ने कनाडा को 10 मिलियन डॉलर से अधिक की राशि में मौद्रिक मुआवजे का भुगतान किया।

मई 1988 में, दो संगठनों - फेडरेशन ऑफ अमेरिकन साइंटिस्ट्स और कमेटी ऑफ सोवियत साइंटिस्ट्स फॉर पीस अगेंस्ट द न्यूक्लियर थ्रेट - ने अंतरिक्ष में परमाणु ऊर्जा के उपयोग पर प्रतिबंध लगाने का एक संयुक्त प्रस्ताव रखा। प्रस्ताव को औपचारिक परिणाम नहीं मिले, लेकिन तब से किसी भी देश ने परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के साथ अंतरिक्ष यान का प्रक्षेपण नहीं किया है।

परियोजना के महान लाभ व्यावहारिक रूप से महत्वपूर्ण प्रदर्शन विशेषताएं हैं - एक लंबी सेवा जीवन (ऑपरेशन के 10 वर्ष), एक महत्वपूर्ण ओवरहाल अंतराल और एक स्विच पर संचालन का लंबा समय।

2010 में, परियोजना के लिए तकनीकी प्रस्ताव तैयार किए गए थे। डिजाइन इस साल शुरू हुआ।

परमाणु ऊर्जा संयंत्र में तीन मुख्य उपकरण होते हैं: 1) एक काम कर रहे तरल पदार्थ और सहायक उपकरणों के साथ एक रिएक्टर संयंत्र (एक हीट एक्सचेंजर-रिक्यूपरेटर और एक टर्बोजेनरेटर-कंप्रेसर); 2) इलेक्ट्रिक रॉकेट प्रणोदन प्रणाली; 3) रेफ्रिजरेटर-एमिटर।

रिएक्टर।

भौतिक दृष्टिकोण से, यह एक कॉम्पैक्ट गैस-कूल्ड फास्ट न्यूट्रॉन रिएक्टर है।
उपयोग किया जाने वाला ईंधन यूरेनियम का एक यौगिक (डाइऑक्साइड या कार्बोनिट्राइड) है, लेकिन क्योंकि डिजाइन बहुत कॉम्पैक्ट होना चाहिए, यूरेनियम में पारंपरिक (नागरिक) परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में ईंधन की छड़ की तुलना में 235 आइसोटोप में उच्च संवर्धन होता है, शायद 20% से अधिक। और उनका खोल मोलिब्डेनम पर आधारित दुर्दम्य धातुओं का एक मोनोक्रिस्टलाइन मिश्र धातु है।

इस ईंधन को बहुत अधिक तापमान पर काम करना होगा। इसलिए, ऐसी सामग्री चुनना आवश्यक था जो तापमान से जुड़े नकारात्मक कारकों को रोक सके, और साथ ही ईंधन को अपना मुख्य कार्य करने की अनुमति दे - गैस शीतलक को गर्म करने के लिए, जिसका उपयोग बिजली उत्पादन के लिए किया जाएगा।

फ़्रिज।

परमाणु प्रतिष्ठान के संचालन के दौरान गैस का ठंडा होना नितांत आवश्यक है। बाहरी अंतरिक्ष में गर्मी कैसे डंप करें? एकमात्र संभावना विकिरण शीतलन है। दृश्य प्रकाश सहित, एक विस्तृत श्रृंखला में विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उत्सर्जन करके शून्य में गर्म सतह को ठंडा किया जाता है। परियोजना की विशिष्टता एक विशेष शीतलक - हीलियम-क्सीनन मिश्रण के उपयोग में है। स्थापना एक उच्च दक्षता प्रदान करती है।

यन्त्र।

आयन इंजन के संचालन का सिद्धांत इस प्रकार है। चुंबकीय क्षेत्र में स्थित एनोड और कैथोड ब्लॉक की सहायता से गैस-निर्वहन कक्ष में एक दुर्लभ प्लाज्मा बनाया जाता है। काम कर रहे तरल पदार्थ (क्सीनन या अन्य पदार्थ) के आयनों को उत्सर्जन इलेक्ट्रोड द्वारा "खींचा" जाता है और इसके और त्वरित इलेक्ट्रोड के बीच की खाई में त्वरित होता है।

योजना के कार्यान्वयन के लिए, 2010 से 2018 की अवधि में 17 बिलियन रूबल का वादा किया गया था। इन निधियों में से 7.245 बिलियन रूबल राज्य निगम रोसाटॉम के लिए रिएक्टर बनाने के लिए निर्धारित किए गए थे। अन्य 3.955 बिलियन - परमाणु ऊर्जा प्रणोदन संयंत्र के निर्माण के लिए FSUE "सेंटर ऑफ़ केल्डिश"। एक और 5.8 बिलियन रूबल आरएससी एनर्जिया में जाएंगे, जहां एक ही समय सीमा के भीतर पूरे परिवहन और ऊर्जा मॉड्यूल की कामकाजी छवि बनानी होगी।

योजनाओं के अनुसार, 2017 के अंत तक परिवहन और ऊर्जा मॉड्यूल (अंतरग्रहीय उड़ान मॉड्यूल) को पूरा करने के लिए एक परमाणु ऊर्जा संयंत्र तैयार किया जाएगा। 2018 के अंत तक, परमाणु ऊर्जा संयंत्र उड़ान डिजाइन परीक्षणों के लिए तैयार हो जाएगा। परियोजना संघीय बजट से वित्तपोषित है।

यह कोई रहस्य नहीं है कि पिछली शताब्दी के 60 के दशक में संयुक्त राज्य अमेरिका और यूएसएसआर में परमाणु रॉकेट इंजन के निर्माण पर काम शुरू हुआ था। वे कितनी दूर आ चुके हैं? और रास्ते में आपको किन चुनौतियों का सामना करना पड़ा?

अनातोली कोरोटीव: वास्तव में, अंतरिक्ष में परमाणु ऊर्जा के उपयोग पर काम शुरू किया गया था और 1960 और 70 के दशक में यहां और संयुक्त राज्य अमेरिका में सक्रिय रूप से किया गया था।

प्रारंभ में, कार्य रॉकेट इंजन बनाने का था, जो ईंधन और ऑक्सीडाइज़र के दहन की रासायनिक ऊर्जा के बजाय लगभग 3000 डिग्री के तापमान पर हाइड्रोजन को गर्म करने का उपयोग करेगा। लेकिन यह पता चला कि ऐसा सीधा रास्ता अभी भी अक्षम है। हमें थोड़े समय के लिए उच्च जोर मिलता है, लेकिन साथ ही हम एक जेट को बाहर फेंक देते हैं, जो रिएक्टर के असामान्य संचालन की स्थिति में रेडियोधर्मी रूप से दूषित हो सकता है।

कुछ अनुभव प्राप्त हुआ, लेकिन न तो हम और न ही अमेरिकी विश्वसनीय इंजन बनाने में सक्षम थे। उन्होंने काम किया, लेकिन पर्याप्त नहीं, क्योंकि परमाणु रिएक्टर में हाइड्रोजन को 3000 डिग्री तक गर्म करना एक गंभीर काम है। और इसके अलावा, ऐसे इंजनों के जमीनी परीक्षण के दौरान पर्यावरणीय समस्याएं थीं, क्योंकि रेडियोधर्मी जेट वायुमंडल में उत्सर्जित होते थे। यह अब कोई रहस्य नहीं है कि इस तरह का काम विशेष रूप से परमाणु परीक्षण के लिए तैयार किए गए सेमीप्लाटिंस्क परीक्षण स्थल पर किया गया था, जो कजाकिस्तान में बना रहा।

यानी दो पैरामीटर महत्वपूर्ण निकले- निषेधात्मक तापमान और विकिरण उत्सर्जन?

अनातोली कोरोटीव: सामान्य तौर पर, हाँ। इन और कुछ अन्य कारणों से, हमारे देश और संयुक्त राज्य में काम को समाप्त या निलंबित कर दिया गया था - इसका मूल्यांकन विभिन्न तरीकों से किया जा सकता है। और उन्हें इस तरह से फिर से शुरू करने के लिए, मैं कहूंगा, सामने की तरह, पहले से बताई गई सभी कमियों के साथ एक परमाणु इंजन बनाने के लिए, हमें अनुचित लग रहा था। हमने पूरी तरह से अलग दृष्टिकोण प्रस्तावित किया है। यह पुराने वाले से उसी तरह अलग है जैसे एक हाइब्रिड कार पारंपरिक कार से अलग होती है। एक पारंपरिक कार में, इंजन पहियों को घुमाता है, जबकि हाइब्रिड कारों में, इंजन से बिजली उत्पन्न होती है, और यह बिजली पहियों को घुमाती है। यानी एक निश्चित मध्यवर्ती बिजली संयंत्र बनाया जा रहा है।

इसलिए हमने एक ऐसी योजना प्रस्तावित की जिसमें अंतरिक्ष रिएक्टर इससे बाहर निकले जेट को गर्म नहीं करता, बल्कि बिजली पैदा करता है। रिएक्टर से निकलने वाली गर्म गैस टरबाइन को घुमाती है, टरबाइन विद्युत जनरेटर और कंप्रेसर को घुमाती है, जो एक बंद सर्किट में काम कर रहे तरल पदार्थ को प्रसारित करता है। दूसरी ओर, जनरेटर रासायनिक समकक्षों की तुलना में 20 गुना अधिक विशिष्ट थ्रस्ट वाले प्लाज्मा इंजन के लिए बिजली उत्पन्न करता है।

स्मार्ट योजना। संक्षेप में, यह अंतरिक्ष में एक मिनी-परमाणु ऊर्जा संयंत्र है। और रैमजेट परमाणु इंजन पर इसके क्या फायदे हैं?

अनातोली कोरोटीव: मुख्य बात यह है कि नए इंजन से निकलने वाला जेट रेडियोधर्मी नहीं होगा, क्योंकि एक पूरी तरह से अलग काम करने वाला द्रव रिएक्टर से होकर गुजरता है, जो एक बंद सर्किट में निहित है।

इसके अलावा, हमें इस योजना के साथ हाइड्रोजन को अत्यधिक मूल्यों तक गर्म करने की आवश्यकता नहीं है: एक निष्क्रिय काम करने वाला द्रव रिएक्टर में घूमता है, जो 1500 डिग्री तक गर्म होता है। हम अपने कार्य को गंभीरता से सरल करते हैं। और नतीजतन, हम रासायनिक इंजनों की तुलना में विशिष्ट जोर दो बार नहीं, बल्कि 20 गुना बढ़ाएंगे।

एक और बात भी महत्वपूर्ण है: जटिल पूर्ण-पैमाने पर परीक्षणों की कोई आवश्यकता नहीं है, जिसके लिए पूर्व सेमिपालटिंस्क परीक्षण स्थल के बुनियादी ढांचे की आवश्यकता होती है, विशेष रूप से, बेंच बेस जो कुरचटोव शहर में बना हुआ है।

हमारे मामले में, हमारे राज्य के बाहर परमाणु ऊर्जा के उपयोग पर लंबी अंतरराष्ट्रीय वार्ता में शामिल हुए बिना, रूस के क्षेत्र में सभी आवश्यक परीक्षण किए जा सकते हैं।

क्या इसी तरह के कार्य अन्य देशों में किए जा रहे हैं?

अनातोली कोरोटीव: मैंने नासा के उप प्रमुख के साथ बैठक की, हमने अंतरिक्ष में परमाणु ऊर्जा पर काम पर लौटने से संबंधित मुद्दों पर चर्चा की, और उन्होंने कहा कि अमेरिकी इसमें बहुत रुचि दिखा रहे हैं।

बहुत संभव है कि चीन भी अपनी ओर से सक्रिय कार्रवाइयों का जवाब दे, इसलिए जल्द से जल्द काम करना जरूरी है। और सिर्फ किसी से आधा कदम आगे निकलने की खातिर नहीं।

हमें सबसे पहले तेजी से काम करना चाहिए, ताकि उभरते हुए अंतरराष्ट्रीय सहयोग में, और वास्तव में यह बन रहा है, हम योग्य दिखें।

मैं इस बात से इंकार नहीं करता कि निकट भविष्य में एक परमाणु अंतरिक्ष ऊर्जा संयंत्र के लिए एक अंतरराष्ट्रीय कार्यक्रम शुरू किया जा सकता है, जो अब नियंत्रित थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन के कार्यक्रम के समान है, जिसे अभी लागू किया जा रहा है।

सर्गेव एलेक्सी, 9 "ए" कक्षा एमओयू "माध्यमिक स्कूल नंबर 84"

वैज्ञानिक सलाहकार: , वैज्ञानिक और नवीन गतिविधियों के लिए गैर-लाभकारी साझेदारी के उप निदेशक "टॉम्स्क परमाणु केंद्र"

पर्यवेक्षक: , भौतिकी के शिक्षक, समझौता ज्ञापन "माध्यमिक विद्यालय संख्या 84" ZATO सेवरस्क

परिचय

एक अंतरिक्ष यान बोर्ड पर प्रणोदन प्रणाली को जोर या गति उत्पन्न करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। प्रणोदन प्रणाली द्वारा उपयोग किए जाने वाले जोर के प्रकार के अनुसार, उन्हें रासायनिक (सीआरडी) और गैर-रासायनिक (एनसीआरडी) में विभाजित किया गया है। CRE को लिक्विड (LRE), सॉलिड फ्यूल (RDTT) और कंबाइंड (KRD) में बांटा गया है। बदले में, गैर-रासायनिक प्रणोदन प्रणाली को परमाणु (एनआरई) और इलेक्ट्रिक (ईपी) में विभाजित किया गया है। महान वैज्ञानिक कॉन्स्टेंटिन एडुआर्डोविच त्सोल्कोवस्की ने एक सदी पहले एक प्रणोदन प्रणाली का पहला मॉडल बनाया था जो ठोस और तरल ईंधन पर चलता था। इसके बाद, 20वीं शताब्दी के उत्तरार्ध में, मुख्य रूप से एलआरई और ठोस प्रणोदक रॉकेट इंजनों का उपयोग करके हजारों उड़ानें भरी गईं।

हालांकि, वर्तमान में, अन्य ग्रहों के लिए उड़ानों के लिए, सितारों का उल्लेख नहीं करने के लिए, तरल प्रणोदक रॉकेट इंजन और ठोस प्रणोदक रॉकेट इंजन का उपयोग अधिक से अधिक लाभहीन होता जा रहा है, हालांकि कई रॉकेट इंजन विकसित किए गए हैं। सबसे अधिक संभावना है, एलआरई और ठोस प्रणोदक रॉकेट इंजन की संभावनाएं पूरी तरह से समाप्त हो गई हैं। यहां कारण यह है कि सभी रासायनिक रॉकेट इंजनों का विशिष्ट आवेग कम है और 5000 मीटर/सेकेंड से अधिक नहीं है, जिसके लिए प्रणोदन प्रणाली के दीर्घकालिक संचालन की आवश्यकता होती है और तदनुसार, पर्याप्त उच्च गति विकसित करने के लिए ईंधन के बड़े भंडार, या, जैसा कि अंतरिक्ष यात्रियों में प्रथागत है, Tsiolkovsky संख्या के बड़े मूल्य, t यानी एक ईंधन वाले रॉकेट के द्रव्यमान का अनुपात एक खाली के द्रव्यमान के लिए। इस प्रकार, RN Energia, जो 100 टन पेलोड को कम कक्षा में रखता है, का प्रक्षेपण द्रव्यमान लगभग 3,000 टन है, जो Tsiolkovsky संख्या को 30 की सीमा में एक मान देता है।

मंगल की उड़ान के लिए, उदाहरण के लिए, त्सोल्कोवस्की संख्या और भी अधिक होनी चाहिए, जो 30 से 50 तक के मूल्यों तक पहुंचती है। यह अनुमान लगाना आसान है कि लगभग 1,000 टन के पेलोड के साथ, अर्थात्, न्यूनतम द्रव्यमान जो आवश्यक सब कुछ प्रदान करने के लिए आवश्यक है। पृथ्वी पर वापसी की उड़ान के लिए ईंधन की आपूर्ति को ध्यान में रखते हुए मंगल पर जाने वाले चालक दल के लिए, अंतरिक्ष यान का प्रारंभिक द्रव्यमान कम से कम 30,000 टन होना चाहिए, जो स्पष्ट रूप से तरल के उपयोग के आधार पर आधुनिक अंतरिक्ष यात्रियों के विकास के स्तर से परे है। प्रणोदक रॉकेट इंजन और ठोस प्रणोदक रॉकेट इंजन।

इस प्रकार, मानव चालक दल को निकटतम ग्रहों तक पहुंचने के लिए, रासायनिक प्रणोदन से भिन्न सिद्धांतों पर चलने वाले इंजनों पर प्रक्षेपण यान विकसित करना आवश्यक है। इस संबंध में सबसे आशाजनक इलेक्ट्रिक जेट इंजन (ईपी), थर्मोकेमिकल रॉकेट इंजन और परमाणु जेट इंजन (एनजे) हैं।

1. बुनियादी अवधारणाएं

रॉकेट इंजन एक जेट इंजन है जो संचालन के लिए पर्यावरण (वायु, पानी) का उपयोग नहीं करता है। सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला रासायनिक रॉकेट इंजन। अन्य प्रकार के रॉकेट इंजन विकसित और परीक्षण किए जा रहे हैं - इलेक्ट्रिक, परमाणु और अन्य। अंतरिक्ष स्टेशनों और वाहनों में, संपीड़ित गैसों पर चलने वाले सबसे सरल रॉकेट इंजन भी व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। वे आमतौर पर काम कर रहे तरल पदार्थ के रूप में नाइट्रोजन का उपयोग करते हैं। /एक/

प्रणोदन प्रणाली का वर्गीकरण

2. रॉकेट इंजन का उद्देश्य

उनके उद्देश्य के अनुसार, रॉकेट इंजनों को कई मुख्य प्रकारों में विभाजित किया जाता है: त्वरण (शुरू), ब्रेक लगाना, अनुरक्षक, नियंत्रण और अन्य। रॉकेट इंजन मुख्य रूप से रॉकेट (इसलिए नाम) पर उपयोग किए जाते हैं। इसके अलावा, रॉकेट इंजन का उपयोग कभी-कभी विमानन में किया जाता है। एस्ट्रोनॉटिक्स में रॉकेट इंजन मुख्य इंजन हैं।

सैन्य (लड़ाकू) मिसाइलों में आमतौर पर ठोस प्रणोदक इंजन होते हैं। यह इस तथ्य के कारण है कि इस तरह के इंजन को कारखाने में फिर से भर दिया जाता है और रॉकेट के भंडारण और सेवा की पूरी अवधि के लिए रखरखाव की आवश्यकता नहीं होती है। ठोस प्रणोदक इंजन अक्सर अंतरिक्ष रॉकेट के बूस्टर के रूप में उपयोग किए जाते हैं। विशेष रूप से व्यापक रूप से, इस क्षमता में, वे संयुक्त राज्य अमेरिका, फ्रांस, जापान और चीन में उपयोग किए जाते हैं।

तरल प्रणोदक रॉकेट इंजन में ठोस प्रणोदक की तुलना में उच्च प्रणोदक विशेषताएं होती हैं। इसलिए, उनका उपयोग अंतरिक्ष रॉकेटों को पृथ्वी के चारों ओर कक्षा में और अंतरग्रहीय उड़ानों में लॉन्च करने के लिए किया जाता है। रॉकेट के लिए मुख्य तरल प्रणोदक मिट्टी के तेल, हेप्टेन (डाइमिथाइलहाइड्राज़िन), और तरल हाइड्रोजन हैं। ऐसे ईंधन के लिए, एक ऑक्सीकरण एजेंट (ऑक्सीजन) की आवश्यकता होती है। ऐसे इंजनों में नाइट्रिक एसिड और तरलीकृत ऑक्सीजन का उपयोग ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में किया जाता है। ऑक्सीकरण गुणों के मामले में नाइट्रिक एसिड तरलीकृत ऑक्सीजन से नीच है, लेकिन भंडारण, ईंधन भरने और रॉकेट के उपयोग के दौरान एक विशेष तापमान व्यवस्था बनाए रखने की आवश्यकता नहीं होती है।

अंतरिक्ष उड़ानों के लिए इंजन स्थलीय लोगों से भिन्न होते हैं, जिसमें वे सबसे छोटे संभव द्रव्यमान और आयतन के साथ अधिक से अधिक शक्ति का उत्पादन करते हैं। इसके अलावा, वे अत्यंत उच्च दक्षता और विश्वसनीयता, संचालन के एक महत्वपूर्ण समय जैसी आवश्यकताओं के अधीन हैं। उपयोग की जाने वाली ऊर्जा के प्रकार के अनुसार, अंतरिक्ष यान प्रणोदन प्रणाली को चार प्रकारों में विभाजित किया जाता है: थर्मोकेमिकल, परमाणु, विद्युत, सौर-नौकायन। इनमें से प्रत्येक प्रकार के अपने फायदे और नुकसान हैं और कुछ स्थितियों में इसका उपयोग किया जा सकता है।

वर्तमान में, अंतरिक्ष यान, कक्षीय स्टेशन और मानव रहित पृथ्वी उपग्रहों को शक्तिशाली थर्मोकेमिकल इंजन से लैस रॉकेटों द्वारा अंतरिक्ष में लॉन्च किया जाता है। लघु कम थ्रस्ट इंजन भी हैं। यह शक्तिशाली इंजनों की एक कम प्रति है। उनमें से कुछ आपके हाथ की हथेली में फिट हो सकते हैं। ऐसे इंजनों का थ्रस्ट बल बहुत कम होता है, लेकिन यह अंतरिक्ष में जहाज की स्थिति को नियंत्रित करने के लिए पर्याप्त होता है।

3. थर्मोकेमिकल रॉकेट इंजन।

यह ज्ञात है कि आंतरिक दहन इंजन में, भाप बॉयलर की भट्टी - जहाँ भी दहन होता है, वायुमंडलीय ऑक्सीजन सबसे अधिक सक्रिय भाग लेती है। बाहरी अंतरिक्ष में हवा नहीं होती है, और बाहरी अंतरिक्ष में रॉकेट इंजन के संचालन के लिए दो घटकों - ईंधन और ऑक्सीडाइज़र का होना आवश्यक है।

तरल थर्मोकेमिकल रॉकेट इंजन में, अल्कोहल, मिट्टी के तेल, गैसोलीन, एनिलिन, हाइड्राज़िन, डाइमिथाइलहाइड्राज़िन, तरल हाइड्रोजन का उपयोग ईंधन के रूप में किया जाता है। ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में तरल ऑक्सीजन, हाइड्रोजन पेरोक्साइड, नाइट्रिक एसिड का उपयोग किया जाता है। यह संभव है कि भविष्य में तरल फ्लोरीन का उपयोग ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में किया जाएगा, जब इस तरह के एक सक्रिय रसायन के भंडारण और उपयोग के तरीकों का आविष्कार किया जाएगा।

तरल-प्रणोदक जेट इंजनों के लिए ईंधन और ऑक्सीडाइज़र को अलग-अलग, विशेष टैंकों में संग्रहित किया जाता है और दहन कक्ष में पंप किया जाता है। जब उन्हें दहन कक्ष में जोड़ा जाता है, तो 3000 - 4500 डिग्री सेल्सियस तक का तापमान विकसित होता है।

दहन उत्पाद, विस्तार करते हुए, 2500 से 4500 m/s की गति प्राप्त करते हैं। इंजन हाउसिंग से शुरू होकर, वे जेट थ्रस्ट बनाते हैं। इसी समय, गैसों के बहिर्वाह का द्रव्यमान और गति जितनी अधिक होगी, इंजन का जोर बल उतना ही अधिक होगा।

यह एक सेकंड में जलाए गए ईंधन के एक इकाई द्रव्यमान द्वारा बनाए गए थ्रस्ट की मात्रा से इंजन के विशिष्ट थ्रस्ट का अनुमान लगाने के लिए प्रथागत है। इस मान को रॉकेट इंजन का विशिष्ट आवेग कहा जाता है और इसे सेकंड में मापा जाता है (किलो थ्रस्ट / किग्रा जला हुआ ईंधन प्रति सेकंड)। सबसे अच्छे ठोस प्रणोदक रॉकेट इंजन में 190 s तक का विशिष्ट आवेग होता है, अर्थात एक सेकंड में 1 किलो ईंधन जलने से 190 किलो का जोर पैदा होता है। हाइड्रोजन-ऑक्सीजन रॉकेट इंजन में 350 s का विशिष्ट आवेग होता है। सैद्धांतिक रूप से, एक हाइड्रोजन-फ्लोरीन इंजन 400 s से अधिक का विशिष्ट आवेग विकसित कर सकता है।

तरल प्रणोदक रॉकेट इंजन की आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली योजना निम्नानुसार काम करती है। संपीड़ित गैस पाइपलाइनों में गैस के बुलबुले की घटना को रोकने के लिए क्रायोजेनिक ईंधन के साथ टैंकों में आवश्यक दबाव बनाती है। पंप रॉकेट इंजनों को ईंधन की आपूर्ति करते हैं। बड़ी संख्या में इंजेक्टरों के माध्यम से ईंधन को दहन कक्ष में इंजेक्ट किया जाता है। इसके अलावा, एक ऑक्सीकरण एजेंट को नोजल के माध्यम से दहन कक्ष में इंजेक्ट किया जाता है।

किसी भी कार में, ईंधन के दहन के दौरान, बड़े ताप प्रवाह बनते हैं जो इंजन की दीवारों को गर्म करते हैं। यदि आप कक्ष की दीवारों को ठंडा नहीं करते हैं, तो यह जल्दी से जल जाएगा, चाहे वह किसी भी सामग्री से बना हो। एक तरल-प्रणोदक जेट इंजन को आमतौर पर प्रणोदक घटकों में से एक के साथ ठंडा किया जाता है। ऐसा करने के लिए, कक्ष को दो-दीवार बनाया जाता है। ठंडा ईंधन घटक दीवारों के बीच की खाई में बहता है।

एल्युमिनियम" href="/text/category/aluminij/" rel="bookmark">एल्यूमीनियम, आदि। विशेष रूप से पारंपरिक ईंधन, जैसे हाइड्रोजन-ऑक्सीजन के लिए एक योजक के रूप में। ऐसी "ट्रिपल रचनाएं" उच्चतम संभव गति प्रदान करने में सक्षम हैं रासायनिक ईंधन के बहिर्वाह के लिए - 5 किमी / सेकंड तक। लेकिन यह व्यावहारिक रूप से रसायन विज्ञान के संसाधनों की सीमा है। यह व्यावहारिक रूप से अधिक नहीं कर सकता है। हालांकि प्रस्तावित विवरण में अभी भी तरल रॉकेट इंजन का प्रभुत्व है, यह कहा जाना चाहिए कि पहले में मानव जाति का इतिहास ठोस ईंधन पर एक थर्मोकेमिकल रॉकेट इंजन बनाया गया था - ठोस प्रणोदक रॉकेट इंजन। ईंधन - उदाहरण के लिए, विशेष बारूद - सीधे दहन कक्ष में स्थित है। ठोस ईंधन से भरे जेट नोजल वाला दहन कक्ष - वह है संपूर्ण डिजाइन। ठोस ईंधन का दहन मोड ठोस प्रणोदक रॉकेट इंजन (शुरू, मार्चिंग या संयुक्त) के उद्देश्य पर निर्भर करता है। सैन्य मामलों में उपयोग किए जाने वाले ठोस प्रणोदक रॉकेट के लिए स्टार्टिंग और सस्टेनर इंजन की उपस्थिति की विशेषता होती है। यह एक छोटा समय है, जो रॉकेट के लिए लॉन्चर और उसके प्रारंभिक त्वरण को छोड़ने के लिए आवश्यक है। एक मार्चिंग सॉलिड प्रोपेलेंट रॉकेट इंजन को उड़ान पथ के मुख्य (क्रूज़िंग) खंड में निरंतर रॉकेट उड़ान गति बनाए रखने के लिए डिज़ाइन किया गया है। उनके बीच अंतर मुख्य रूप से दहन कक्ष के डिजाइन और ईंधन चार्ज की दहन सतह की प्रोफाइल में हैं, जो ईंधन जलने की दर निर्धारित करते हैं, जिस पर ऑपरेटिंग समय और इंजन जोर निर्भर करता है। इस तरह के रॉकेटों के विपरीत, पृथ्वी के उपग्रहों, कक्षीय स्टेशनों और अंतरिक्ष यान के साथ-साथ इंटरप्लेनेटरी स्टेशनों को लॉन्च करने के लिए अंतरिक्ष प्रक्षेपण वाहन, रॉकेट के प्रक्षेपण से लेकर पृथ्वी के चारों ओर कक्षा में या किसी इंटरप्लेनेटरी पर किसी वस्तु के प्रक्षेपण तक केवल शुरुआती मोड में काम करते हैं। प्रक्षेपवक्र। सामान्य तौर पर, ठोस रॉकेट इंजनों के तरल ईंधन इंजनों पर कई फायदे नहीं होते हैं: वे निर्माण में आसान होते हैं, लंबे समय तक संग्रहीत किए जा सकते हैं, हमेशा कार्रवाई के लिए तैयार होते हैं, और अपेक्षाकृत विस्फोट-सबूत होते हैं। लेकिन विशिष्ट थ्रस्ट के संदर्भ में, ठोस प्रणोदक इंजन तरल वाले से 10-30% कम होते हैं।

4. इलेक्ट्रिक रॉकेट मोटर्स

ऊपर चर्चा किए गए लगभग सभी रॉकेट इंजन जबरदस्त जोर विकसित करते हैं और अंतरिक्ष यान को पृथ्वी के चारों ओर कक्षा में स्थापित करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं और उन्हें अंतरग्रहीय उड़ानों के लिए अंतरिक्ष की गति में तेजी लाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह एक पूरी तरह से अलग मामला है - अंतरिक्ष यान के लिए प्रणोदन प्रणाली पहले से ही कक्षा में या एक इंटरप्लानेटरी प्रक्षेपवक्र पर लॉन्च हो चुकी है। यहां, एक नियम के रूप में, कम-शक्ति वाले मोटर्स (कई किलोवाट या यहां तक ​​​​कि वाट) की आवश्यकता होती है जो सैकड़ों और हजारों घंटे काम कर सकते हैं और बार-बार चालू और बंद हो सकते हैं। वे आपको कक्षा में या किसी दिए गए प्रक्षेपवक्र के साथ उड़ान बनाए रखने की अनुमति देते हैं, ऊपरी वायुमंडल और सौर हवा द्वारा बनाई गई उड़ान के प्रतिरोध की भरपाई करते हैं। इलेक्ट्रिक रॉकेट इंजन में, काम कर रहे तरल पदार्थ को विद्युत ऊर्जा से गर्म करके एक निश्चित गति से त्वरित किया जाता है। बिजली सौर पैनलों या परमाणु ऊर्जा संयंत्र से आती है। काम कर रहे तरल पदार्थ को गर्म करने के तरीके अलग-अलग होते हैं, लेकिन वास्तव में इसका उपयोग मुख्य रूप से विद्युत चाप द्वारा किया जाता है। यह बहुत विश्वसनीय साबित हुआ और बड़ी संख्या में समावेशन को सहन करता है। हाइड्रोजन का उपयोग इलेक्ट्रिक आर्क इंजन में कार्यशील द्रव के रूप में किया जाता है। एक विद्युत चाप की सहायता से, हाइड्रोजन को बहुत अधिक तापमान तक गर्म किया जाता है और यह प्लाज्मा में बदल जाता है - सकारात्मक आयनों और इलेक्ट्रॉनों का विद्युत रूप से तटस्थ मिश्रण। थ्रस्टर से प्लाज्मा बहिर्वाह वेग 20 किमी/सेकेंड तक पहुंच जाता है। जब वैज्ञानिक इंजन कक्ष की दीवारों से प्लाज्मा के चुंबकीय अलगाव की समस्या को हल करते हैं, तो प्लाज्मा के तापमान में उल्लेखनीय वृद्धि करना और बहिर्वाह वेग को 100 किमी / सेकंड तक लाना संभव होगा। सोवियत संघ में वर्षों में पहला इलेक्ट्रिक रॉकेट इंजन विकसित किया गया था। प्रसिद्ध गैस गतिशील प्रयोगशाला (जीडीएल) में नेतृत्व में (बाद में वह सोवियत अंतरिक्ष रॉकेट और एक शिक्षाविद के लिए इंजन के निर्माता बन गए)। / 10 /

5. अन्य प्रकार के इंजन

परमाणु रॉकेट इंजनों की और भी विदेशी परियोजनाएं हैं, जिनमें विखंडनीय सामग्री तरल, गैसीय या यहां तक ​​कि प्लाज्मा अवस्था में है, लेकिन प्रौद्योगिकी और प्रौद्योगिकी के मौजूदा स्तर पर ऐसे डिजाइनों का कार्यान्वयन अवास्तविक है। सैद्धांतिक या प्रयोगशाला स्तर पर, रॉकेट इंजन की निम्नलिखित परियोजनाएं हैं:

छोटे परमाणु आवेशों के विस्फोटों की ऊर्जा का उपयोग करते हुए पल्स परमाणु रॉकेट इंजन;

थर्मोन्यूक्लियर रॉकेट इंजन जो ईंधन के रूप में हाइड्रोजन के एक समस्थानिक का उपयोग कर सकते हैं। ऐसी प्रतिक्रिया में हाइड्रोजन की ऊर्जा दक्षता 6.8*1011 kJ/kg है, यानी परमाणु विखंडन प्रतिक्रियाओं की उत्पादकता से अधिक परिमाण के लगभग दो आदेश;

सौर सेल इंजन - जो सूर्य के प्रकाश (सौर हवा) के दबाव का उपयोग करते हैं, जिसका अस्तित्व 1899 में एक रूसी भौतिक विज्ञानी द्वारा प्रयोगात्मक रूप से सिद्ध किया गया था। गणना करके, वैज्ञानिकों ने स्थापित किया है कि 1 टन वजन का एक उपकरण, जो 500 मीटर के व्यास के साथ एक पाल से लैस है, लगभग 300 दिनों में पृथ्वी से मंगल पर उड़ सकता है। हालांकि, सूर्य से दूरी के साथ सौर पाल की दक्षता तेजी से घटती है।

6. परमाणु रॉकेट इंजन

तरल प्रणोदक रॉकेट इंजन की मुख्य कमियों में से एक गैसों के बहिर्वाह के सीमित वेग से जुड़ा है। परमाणु रॉकेट इंजनों में, काम करने वाले पदार्थ को गर्म करने के लिए परमाणु "ईंधन" के अपघटन के दौरान जारी विशाल ऊर्जा का उपयोग करना संभव लगता है। परमाणु रॉकेट इंजन के संचालन का सिद्धांत लगभग थर्मोकेमिकल इंजन के संचालन के सिद्धांत के समान है। अंतर इस तथ्य में निहित है कि काम कर रहे तरल पदार्थ को अपनी रासायनिक ऊर्जा के कारण नहीं, बल्कि इंट्रान्यूक्लियर प्रतिक्रिया के दौरान जारी "विदेशी" ऊर्जा के कारण गर्म किया जाता है। काम कर रहे तरल पदार्थ को एक परमाणु रिएक्टर से गुजारा जाता है, जिसमें परमाणु नाभिक (उदाहरण के लिए, यूरेनियम) की विखंडन प्रतिक्रिया होती है, और साथ ही यह गर्म होता है। परमाणु रॉकेट इंजन एक ऑक्सीडाइज़र की आवश्यकता को समाप्त करते हैं और इसलिए केवल एक तरल का उपयोग किया जा सकता है। एक काम कर रहे तरल पदार्थ के रूप में, उन पदार्थों का उपयोग करने की सलाह दी जाती है जो इंजन को एक बड़े कर्षण बल को विकसित करने की अनुमति देते हैं। हाइड्रोजन इस स्थिति को पूरी तरह से संतुष्ट करता है, इसके बाद अमोनिया, हाइड्राज़िन और पानी होता है। जिन प्रक्रियाओं में परमाणु ऊर्जा जारी की जाती है, उन्हें रेडियोधर्मी परिवर्तनों, भारी नाभिक की विखंडन प्रतिक्रियाओं और हल्के नाभिक की संलयन प्रतिक्रियाओं में विभाजित किया जाता है। तथाकथित समस्थानिक ऊर्जा स्रोतों में रेडियोआइसोटोप परिवर्तन का एहसास होता है। कृत्रिम रेडियोधर्मी समस्थानिकों की विशिष्ट द्रव्यमान ऊर्जा (वह ऊर्जा जो 1 किलो वजन का पदार्थ छोड़ सकती है) रासायनिक ईंधन की तुलना में बहुत अधिक है। इस प्रकार, 210Ро के लिए यह 5*10 8 KJ/kg के बराबर है, जबकि सबसे अधिक ऊर्जा कुशल रासायनिक ईंधन (ऑक्सीजन के साथ बेरिलियम) के लिए यह मान 3*10 4 KJ/kg से अधिक नहीं है। दुर्भाग्य से, अंतरिक्ष प्रक्षेपण वाहनों पर ऐसे इंजनों का उपयोग करना अभी तर्कसंगत नहीं है। इसका कारण समस्थानिक पदार्थ की उच्च लागत और संचालन की कठिनाई है। आखिरकार, आइसोटोप लगातार ऊर्जा जारी करता है, तब भी जब इसे एक विशेष कंटेनर में ले जाया जाता है और जब रॉकेट शुरू में खड़ा होता है। परमाणु रिएक्टर अधिक ऊर्जा कुशल ईंधन का उपयोग करते हैं। इस प्रकार, 235यू (यूरेनियम का विखंडनीय समस्थानिक) की विशिष्ट द्रव्यमान ऊर्जा 6.75 * 10 9 kJ / किग्रा है, जो कि लगभग 210Р के समस्थानिक की तुलना में अधिक परिमाण का एक क्रम है। इन इंजनों को "चालू" और "बंद" किया जा सकता है, परमाणु ईंधन (233U, 235U, 238U, 239Pu) आइसोटोप की तुलना में बहुत सस्ता है। ऐसे इंजनों में, न केवल पानी का उपयोग कार्यशील द्रव के रूप में किया जा सकता है, बल्कि अधिक कुशल कार्यशील पदार्थ - शराब, अमोनिया, तरल हाइड्रोजन भी किया जा सकता है। द्रव हाइड्रोजन वाले इंजन का विशिष्ट प्रणोद 900 s है। ठोस परमाणु ईंधन पर चलने वाले रिएक्टर के साथ एक परमाणु रॉकेट इंजन की सबसे सरल योजना में, काम कर रहे तरल पदार्थ को एक टैंक में रखा जाता है। पंप इसे इंजन चैंबर में पहुंचाता है। नोजल की मदद से छिड़काव किया जाता है, काम करने वाला तरल पदार्थ गर्मी पैदा करने वाले परमाणु ईंधन के संपर्क में आता है, गर्म होता है, फैलता है और तेज गति से नोजल के माध्यम से बाहर की ओर निकल जाता है। ऊर्जा भंडार के मामले में परमाणु ईंधन किसी भी अन्य प्रकार के ईंधन से आगे निकल जाता है। फिर एक स्वाभाविक प्रश्न उठता है - इस ईंधन पर प्रतिष्ठानों में अभी भी एक अपेक्षाकृत छोटा विशिष्ट जोर और एक बड़ा द्रव्यमान क्यों है? तथ्य यह है कि एक ठोस-चरण परमाणु रॉकेट इंजन का विशिष्ट जोर विखंडनीय सामग्री के तापमान से सीमित होता है, और बिजली संयंत्र ऑपरेशन के दौरान मजबूत आयनीकरण विकिरण का उत्सर्जन करता है, जिसका जीवित जीवों पर हानिकारक प्रभाव पड़ता है। इस तरह के विकिरण के खिलाफ जैविक सुरक्षा का बहुत महत्व है और यह अंतरिक्ष यान पर लागू नहीं होता है। सोवियत संघ और संयुक्त राज्य अमेरिका में 1950 के दशक के मध्य में ठोस परमाणु ईंधन का उपयोग करने वाले परमाणु रॉकेट इंजनों का व्यावहारिक विकास लगभग एक साथ पहले परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के निर्माण के साथ शुरू हुआ। काम उच्च गोपनीयता के माहौल में किया गया था, लेकिन यह ज्ञात है कि ऐसे रॉकेट इंजनों को अभी तक अंतरिक्ष यात्रियों में वास्तविक उपयोग नहीं मिला है। अब तक, सब कुछ मानव रहित कृत्रिम पृथ्वी उपग्रहों, अंतरग्रहीय अंतरिक्ष यान और विश्व प्रसिद्ध सोवियत "लूनर रोवर" पर अपेक्षाकृत कम शक्ति के बिजली के आइसोटोप स्रोतों के उपयोग तक सीमित रहा है।

7. परमाणु जेट इंजन, संचालन का सिद्धांत, परमाणु रॉकेट इंजन में आवेग प्राप्त करने के तरीके।

एनआरई को इसका नाम इस तथ्य के कारण मिला कि वे परमाणु ऊर्जा के उपयोग के माध्यम से जोर पैदा करते हैं, अर्थात वह ऊर्जा जो परमाणु प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप निकलती है। एक सामान्य अर्थ में, इन प्रतिक्रियाओं का अर्थ है परमाणु नाभिक की ऊर्जा अवस्था में कोई परिवर्तन, साथ ही कुछ नाभिकों का दूसरों में परिवर्तन, नाभिक की संरचना की पुनर्व्यवस्था या उनमें निहित प्राथमिक कणों की संख्या में परिवर्तन से जुड़ा हुआ है। - न्यूक्लियंस। इसके अलावा, परमाणु प्रतिक्रियाएं, जैसा कि ज्ञात है, या तो अनायास (यानी, अनायास) या कृत्रिम रूप से प्रेरित हो सकती हैं, उदाहरण के लिए, जब कुछ नाभिक दूसरों (या प्राथमिक कणों द्वारा) पर बमबारी करते हैं। ऊर्जा के संदर्भ में विखंडन और संलयन की परमाणु प्रतिक्रियाएं रासायनिक प्रतिक्रियाओं से क्रमशः लाखों और दसियों लाख गुना अधिक होती हैं। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि अणुओं में परमाणुओं की रासायनिक बंधन ऊर्जा नाभिक में न्यूक्लियंस की परमाणु बंधन ऊर्जा से कई गुना कम होती है। रॉकेट इंजन में परमाणु ऊर्जा का उपयोग दो तरह से किया जा सकता है:

1. जारी की गई ऊर्जा का उपयोग कार्यशील तरल पदार्थ को गर्म करने के लिए किया जाता है, जो तब एक पारंपरिक रॉकेट इंजन की तरह, नोजल में फैलता है।

2. परमाणु ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है और फिर काम कर रहे तरल पदार्थ के कणों को आयनित और तेज करने के लिए उपयोग किया जाता है।

3. अंत में, DIV_ADBLOCK265"> प्रक्रिया में गठित विखंडन उत्पादों द्वारा आवेग स्वयं बनाया जाता है

एलआरई के अनुरूप, एनआरई के मूल कार्यशील द्रव को प्रणोदन प्रणाली के टैंक में एक तरल अवस्था में संग्रहीत किया जाता है और एक टर्बोपंप इकाई का उपयोग करके आपूर्ति की जाती है। इस इकाई के घूर्णन के लिए एक टरबाइन और एक पंप से युक्त गैस का उत्पादन रिएक्टर में ही किया जा सकता है।

ऐसी प्रणोदन प्रणाली का आरेख चित्र में दिखाया गया है।

विखंडन रिएक्टर के साथ कई एनआरई हैं:

सॉलिड फ़ेज़

गैस फेज़

फ्यूजन रिएक्टर के साथ एनआरई

पल्स यार्ड और अन्य

एनआरई के सभी संभावित प्रकारों में से, सबसे विकसित थर्मल रेडियोआइसोटोप इंजन और एक ठोस-चरण विखंडन रिएक्टर वाला इंजन है। लेकिन अगर रेडियोआइसोटोप एनआरई की विशेषताएं हमें अंतरिक्ष यात्रियों (कम से कम निकट भविष्य में) में उनके व्यापक आवेदन की उम्मीद करने की अनुमति नहीं देती हैं, तो ठोस-चरण एनआरई के निर्माण से अंतरिक्ष यात्रियों के लिए बड़ी संभावनाएं खुलती हैं। इस प्रकार के एक विशिष्ट एनआरई में लगभग 1-2 मीटर की ऊंचाई और व्यास के साथ सिलेंडर के रूप में एक ठोस-चरण रिएक्टर होता है (यदि ये पैरामीटर करीब हैं, तो आसपास के स्थान में विखंडन न्यूट्रॉन का रिसाव न्यूनतम है)।

रिएक्टर में एक सक्रिय क्षेत्र होता है; इस क्षेत्र के आसपास एक परावर्तक; शासकीय निकाय; पावर केस और अन्य तत्व। कोर में परमाणु ईंधन होता है - विखंडनीय सामग्री (समृद्ध यूरेनियम), ईंधन तत्वों में संलग्न, और एक मॉडरेटर या मंदक। चित्र में दिखाया गया रिएक्टर सजातीय है - इसमें मॉडरेटर ईंधन तत्वों का हिस्सा होता है, जिसे सजातीय रूप से ईंधन के साथ मिलाया जाता है। मॉडरेटर को परमाणु ईंधन से अलग भी रखा जा सकता है। इस मामले में, रिएक्टर को विषमांगी कहा जाता है। मंदक (वे हो सकते हैं, उदाहरण के लिए, दुर्दम्य धातु - टंगस्टन, मोलिब्डेनम) का उपयोग विखंडनीय पदार्थों को विशेष गुण प्रदान करने के लिए किया जाता है।

सॉलिड-फेज रिएक्टर के ईंधन तत्वों को चैनलों से छेदा जाता है जिसके माध्यम से एनआरई का कार्यशील द्रव प्रवाहित होता है, धीरे-धीरे गर्म होता है। चैनलों का व्यास लगभग 1-3 मिमी है, और उनका कुल क्षेत्रफल कोर के क्रॉस सेक्शन का 20-30% है। पावर हाउसिंग के अंदर एक विशेष ग्रिड द्वारा कोर को निलंबित कर दिया जाता है ताकि रिएक्टर के गर्म होने पर इसका विस्तार हो सके (अन्यथा यह थर्मल स्ट्रेस के कारण ढह जाएगा)।

कोर बहने वाले तरल पदार्थ, थर्मल तनाव और कंपन से महत्वपूर्ण हाइड्रोलिक दबाव बूंदों (कई दसियों वायुमंडल तक) की कार्रवाई से जुड़े उच्च यांत्रिक भार का अनुभव करता है। रिएक्टर को गर्म करने के दौरान कोर के आकार में वृद्धि कई सेंटीमीटर तक पहुंच जाती है। सक्रिय क्षेत्र और परावर्तक को एक मजबूत पावर हाउसिंग के अंदर रखा जाता है, जो काम कर रहे तरल पदार्थ के दबाव और जेट नोजल द्वारा बनाए गए जोर को मानता है। मामले को एक मजबूत कवर द्वारा बंद किया गया है। यह नियामक निकायों को चलाने के लिए वायवीय, वसंत या विद्युत तंत्र को समायोजित करता है, एनआरई के लिए अंतरिक्ष यान के लिए लगाव बिंदु, एनआरई को काम कर रहे तरल पदार्थ की आपूर्ति पाइपलाइनों से जोड़ने के लिए फ्लैंगेस। एक टर्बोपंप इकाई भी कवर पर स्थित हो सकती है।

8 - नोजल,

9 - नोजल का विस्तार,

10 - टरबाइन के लिए काम करने वाले पदार्थ का चयन,

11 - पावर कोर,

12 - नियंत्रण ड्रम

13 - टर्बाइन निकास (रवैया को नियंत्रित करने और जोर बढ़ाने के लिए प्रयुक्त),

14 - रिंग ड्राइव कंट्रोल ड्रम)

1957 की शुरुआत में, लॉस एलामोस प्रयोगशाला के काम की अंतिम दिशा निर्धारित की गई थी, और ग्रेफाइट में बिखरे हुए यूरेनियम ईंधन के साथ ग्रेफाइट परमाणु रिएक्टर बनाने का निर्णय लिया गया था। इस दिशा में बनाए गए कीवी-ए रिएक्टर का परीक्षण 1959 में पहली जुलाई को किया गया था।

अमेरिकी ठोस चरण परमाणु जेट इंजन एक्सई प्राइमएक परीक्षण बेंच पर (1968)

रिएक्टर के निर्माण के अलावा, लॉस एलामोस प्रयोगशाला नेवादा में एक विशेष परीक्षण स्थल के निर्माण पर पूरे जोरों पर थी, और संबंधित क्षेत्रों में अमेरिकी वायु सेना से कई विशेष आदेश भी किए (व्यक्तिगत TNRE का विकास) इकाइयां)। लॉस एलामोस प्रयोगशाला की ओर से, व्यक्तिगत घटकों के निर्माण के लिए सभी विशेष आदेश फर्मों द्वारा किए गए थे: एरोजेट जनरल, उत्तरी अमेरिकी विमानन के रॉकेटडेन डिवीजन। 1958 की गर्मियों में, रोवर कार्यक्रम का सारा नियंत्रण अमेरिकी वायु सेना से नए संगठित राष्ट्रीय वैमानिकी और अंतरिक्ष प्रशासन (NASA) के पास चला गया। 1960 की गर्मियों के मध्य में AEC और NASA के बीच एक विशेष समझौते के परिणामस्वरूप, G. फ़िंगर के नेतृत्व में ऑफ़िस ऑफ़ स्पेस न्यूक्लियर इंजन का गठन किया गया, जिसने भविष्य में रोवर कार्यक्रम का नेतृत्व किया।

परमाणु जेट इंजनों के छह "गर्म परीक्षणों" के परिणाम बहुत उत्साहजनक थे, और 1961 की शुरुआत में रिएक्टर उड़ान परीक्षण (आरजेएफटी) पर एक रिपोर्ट तैयार की गई थी। फिर, 1961 के मध्य में, Nerva प्रोजेक्ट (अंतरिक्ष रॉकेट के लिए एक परमाणु इंजन का उपयोग) शुरू किया गया था। एयरोजेट जनरल को सामान्य ठेकेदार के रूप में चुना गया था, और वेस्टिंगहाउस को रिएक्टर के निर्माण के लिए जिम्मेदार उप-ठेकेदार के रूप में चुना गया था।

10.2 TNRD रूस में काम करता है

American" href="/text/category/americanetc/" rel="bookmark">अमेरिकियों रूसी वैज्ञानिकों ने अनुसंधान रिएक्टरों में व्यक्तिगत ईंधन तत्वों के सबसे किफायती और कुशल परीक्षण का उपयोग किया। सैल्यूट", डिजाइन ब्यूरो ऑफ केमिकल ऑटोमेशन, IAE, NIKIET और एनपीओ "लुच" (पीएनआईटीआई) अंतरिक्ष की विभिन्न परियोजनाओं को विकसित करने के लिए एनआरई और हाइब्रिड परमाणु ऊर्जा संयंत्र। लुच", एमएआई) बनाए गए थे यार्ड आरडी 0411और न्यूनतम आयाम का परमाणु इंजन आरडी 0410क्रमशः 40 और 3.6 टन का जोर।

नतीजतन, एक रिएक्टर, एक "ठंडा" इंजन और गैसीय हाइड्रोजन पर परीक्षण के लिए एक बेंच प्रोटोटाइप का निर्माण किया गया। अमेरिकी के विपरीत, 8250 m/s से अधिक के विशिष्ट आवेग के साथ, सोवियत TNRE, अधिक गर्मी प्रतिरोधी और उन्नत ईंधन तत्वों और कोर में उच्च तापमान के उपयोग के कारण, यह संकेतक 9100 मीटर / के बराबर था। एस और उच्चतर। NPO Luch के संयुक्त अभियान के TNRD के परीक्षण के लिए बेंच बेस, सेमलिपलाटिंस्क -21 शहर से 50 किमी दक्षिण-पश्चिम में स्थित था। उन्होंने 1962 में काम करना शुरू किया। सालों में परीक्षण स्थल पर एनआरई प्रोटोटाइप के पूर्ण पैमाने पर ईंधन तत्वों का परीक्षण किया गया। उसी समय, निकास गैस बंद उत्सर्जन प्रणाली में प्रवेश कर गई। परमाणु इंजन "बाइकाल -1" के पूर्ण पैमाने पर परीक्षण के लिए बेंच कॉम्प्लेक्स सेमलिपलाटिंस्क -21 शहर से 65 किमी दक्षिण में स्थित है। 1970 से 1988 तक, रिएक्टरों के लगभग 30 "हॉट स्टार्ट" किए गए। इसी समय, 16.5 किग्रा / एस तक की हाइड्रोजन प्रवाह दर पर बिजली 230 मेगावाट से अधिक नहीं थी और इसका तापमान 3100 के रिएक्टर आउटलेट पर था। सभी लॉन्च सफल, दुर्घटना-मुक्त और योजना के अनुसार थे।

सोवियत TYARD RD-0410 - दुनिया में एकमात्र काम करने वाला और विश्वसनीय औद्योगिक परमाणु रॉकेट इंजन

वर्तमान में, लैंडफिल पर इस तरह के काम को रोक दिया गया है, हालांकि उपकरण अपेक्षाकृत संचालन योग्य स्थिति में बनाए रखा गया है। एनपीओ लुच का बेंच बेस दुनिया में एकमात्र प्रायोगिक परिसर है जहां महत्वपूर्ण वित्तीय और समय की लागत के बिना एनआरई रिएक्टरों के तत्वों का परीक्षण करना संभव है। यह संभव है कि रूस और कजाकिस्तान के विशेषज्ञों की नियोजित भागीदारी के साथ अंतरिक्ष अनुसंधान पहल कार्यक्रम के हिस्से के रूप में चंद्रमा और मंगल की उड़ानों के लिए TNRE पर TNRE पर काम फिर से शुरू करने से सेमिपाल्टिंस्क की गतिविधि फिर से शुरू हो जाएगी। आधार और 2020 के दशक में "मार्टियन" अभियान का कार्यान्वयन।

मुख्य विशेषताएं

हाइड्रोजन पर विशिष्ट आवेग: 910 - 980 सेकंड(सिद्धांत। 1000 . तक) सेकंड).

· एक काम कर रहे शरीर (हाइड्रोजन) की समाप्ति की गति: 9100 - 9800 मीटर / सेकंड।

· प्राप्त करने योग्य जोर: सैकड़ों और हजारों टन तक।

· अधिकतम कार्य तापमान: 3000°С - 3700°С (अल्पकालिक समावेश)।

· सेवा जीवन: कई हजार घंटे तक (आवधिक सक्रियण)। /5/

11.डिवाइस

सोवियत ठोस-चरण परमाणु रॉकेट इंजन RD-0410 . का उपकरण

1 - काम कर रहे तरल पदार्थ के टैंक से लाइन

2 - टर्बोपंप यूनिट

3 - नियंत्रण ड्रम ड्राइव

4 - विकिरण सुरक्षा

5 - नियंत्रण ड्रम

6 - मंदबुद्धि

7 - ईंधन विधानसभा

8 - रिएक्टर पोत

9 - आग तल

10 - नोजल कूलिंग लाइन

11- नोजल कक्ष

12 - नोक

12. कार्य सिद्धांत

TNRD, अपने संचालन के सिद्धांत के अनुसार, एक उच्च तापमान रिएक्टर-हीट एक्सचेंजर है, जिसमें एक काम कर रहे तरल पदार्थ (तरल हाइड्रोजन) को दबाव में पेश किया जाता है, और जैसे ही इसे उच्च तापमान (3000 डिग्री सेल्सियस से अधिक) तक गर्म किया जाता है, यह है एक ठंडा नोजल के माध्यम से बाहर निकाल दिया। नोजल में गर्मी की वसूली बहुत फायदेमंद है, क्योंकि यह हाइड्रोजन के बहुत तेजी से हीटिंग की अनुमति देता है और, थर्मल ऊर्जा की एक महत्वपूर्ण मात्रा का उपयोग करके, विशिष्ट आवेग को 1000 सेकंड (9100-9800 मीटर/सेकेंड) तक बढ़ाने के लिए।

परमाणु रॉकेट इंजन रिएक्टर

MsoNormalTable">

काम करने वाला शरीर

घनत्व, जी/सेमी3

विशिष्ट जोर (हीटिंग कक्ष में संकेतित तापमान पर, °K), सेकंड

0.071 (तरल)

0.682 (तरल)

1,000 (तरल)

ना। जानकारी

ना। जानकारी

ना। जानकारी

(नोट: हीटिंग कक्ष में दबाव 45.7 एटीएम है, काम कर रहे तरल पदार्थ की रासायनिक संरचना अपरिवर्तित के साथ 1 एटीएम के दबाव में विस्तार) /6/

15.लाभ

रासायनिक रॉकेट इंजनों पर टीएनआरडी का मुख्य लाभ एक उच्च विशिष्ट आवेग, एक महत्वपूर्ण ऊर्जा आरक्षित, एक कॉम्पैक्ट सिस्टम और बहुत अधिक जोर (दसियों, सैकड़ों और हजारों टन वैक्यूम में प्राप्त करने की क्षमता) प्राप्त करना है। सामान्य तौर पर, विशिष्ट आवेग निर्वात में हासिल किया गया दो-घटक रासायनिक रॉकेट ईंधन (केरोसिन-ऑक्सीजन, हाइड्रोजन-ऑक्सीजन) से 3-4 गुना अधिक है, और जब उच्चतम गर्मी तनाव में 4-5 गुना से अधिक होता है। वर्तमान में, संयुक्त राज्य अमेरिका में और रूस में ऐसे इंजनों के विकास और निर्माण में काफी अनुभव है, और यदि आवश्यक हो (विशेष कार्यक्रम अंतरिक्ष अन्वेषण) ऐसे इंजन थोड़े समय में तैयार किए जा सकते हैं और उनकी उचित लागत होगी। अंतरिक्ष यान में तेजी लाने के लिए टीएनआरडी का उपयोग करने के मामले में अंतरिक्ष, और बड़े ग्रहों (बृहस्पति, यूरेनस, शनि, नेपच्यून) के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र का उपयोग करके गड़बड़ी युद्धाभ्यास के अतिरिक्त उपयोग के अधीन सौर के अध्ययन की प्राप्त करने योग्य सीमाएं सिस्टम का काफी विस्तार होता है, और दूर के ग्रहों तक पहुंचने में लगने वाला समय काफी कम हो जाता है। इसके अलावा, TNRD का उपयोग विशाल ग्रहों की कम कक्षाओं में काम करने वाले तरल पदार्थ के रूप में या उनके वातावरण में काम करने के लिए उनके दुर्लभ वातावरण का उपयोग करने वाले वाहनों के लिए सफलतापूर्वक किया जा सकता है। /आठ/

16. नुकसान

TNRD का मुख्य नुकसान मर्मज्ञ विकिरण (गामा विकिरण, न्यूट्रॉन) के एक शक्तिशाली प्रवाह की उपस्थिति है, साथ ही अत्यधिक रेडियोधर्मी यूरेनियम यौगिकों, प्रेरित विकिरण के साथ दुर्दम्य यौगिकों और काम कर रहे तरल पदार्थ के साथ रेडियोधर्मी गैसों को हटाना है। इस संबंध में, लॉन्च साइट पर और वातावरण में पर्यावरण की स्थिति में गिरावट से बचने के लिए जमीनी लॉन्च के लिए टीएनआरडी अस्वीकार्य है। /चौदह/

17. TJARD की विशेषताओं में सुधार। हाइब्रिड टीएनआरडी

किसी भी रॉकेट या सामान्य रूप से किसी भी इंजन की तरह, एक ठोस-चरण परमाणु जेट इंजन में प्राप्त करने योग्य महत्वपूर्ण विशेषताओं पर महत्वपूर्ण सीमाएं होती हैं। ये प्रतिबंध इंजन संरचनात्मक सामग्री के अधिकतम ऑपरेटिंग तापमान की सीमा से अधिक तापमान सीमा में काम करने के लिए डिवाइस (TNRD) की असंभवता का प्रतिनिधित्व करते हैं। क्षमताओं का विस्तार करने और TNRD के मुख्य ऑपरेटिंग मापदंडों में उल्लेखनीय रूप से वृद्धि करने के लिए, विभिन्न हाइब्रिड योजनाओं को लागू किया जा सकता है जिसमें TNRD गर्मी और ऊर्जा के स्रोत की भूमिका निभाता है और कार्य निकायों को तेज करने के लिए अतिरिक्त भौतिक तरीकों का उपयोग किया जाता है। विशिष्ट आवेग और थ्रस्ट के संदर्भ में सबसे विश्वसनीय, व्यावहारिक और उच्च विशेषताओं वाला एक हाइब्रिड योजना है जिसमें आयनित कार्यशील द्रव (हाइड्रोजन और विशेष योजक) को तेज करने के लिए एक अतिरिक्त एमएचडी सर्किट (मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक सर्किट) होता है। /13/

18. यार्ड से विकिरण का खतरा।

एक कार्यरत एनआरई विकिरण का एक शक्तिशाली स्रोत है - गामा और न्यूट्रॉन विकिरण। विशेष उपाय किए बिना, विकिरण अंतरिक्ष यान में काम कर रहे तरल पदार्थ और संरचना के अस्वीकार्य हीटिंग का कारण बन सकता है, धातु संरचनात्मक सामग्री का उत्सर्जन, प्लास्टिक का विनाश और रबर भागों की उम्र बढ़ने, विद्युत केबलों के इन्सुलेशन को नुकसान और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की विफलता। विकिरण सामग्री की प्रेरित (कृत्रिम) रेडियोधर्मिता का कारण बन सकता है - उनकी सक्रियता।

वर्तमान में, एनआरई के साथ अंतरिक्ष यान के विकिरण संरक्षण की समस्या को सैद्धांतिक रूप से हल माना जाता है। परीक्षण बेंचों और प्रक्षेपण स्थलों पर परमाणु रॉकेट इंजनों के रखरखाव से संबंधित मूलभूत मुद्दों को भी सुलझा लिया गया है। हालांकि एक कार्यरत एनआरई परिचालन कर्मियों के लिए खतरा पैदा करता है, "एनआरई ऑपरेशन की समाप्ति के एक दिन बाद ही, एनआरई से 50 मीटर की दूरी पर बिना किसी व्यक्तिगत सुरक्षा उपकरण और यहां तक ​​कि दृष्टिकोण के कई दसियों मिनट तक रहना संभव है। सुरक्षा का सबसे सरल साधन रखरखाव कर्मियों को परीक्षण के तुरंत बाद कार्य क्षेत्र यार्ड में प्रवेश करने की अनुमति देता है।

प्रक्षेपण परिसरों और पर्यावरण के प्रदूषण का स्तर, जाहिरा तौर पर, अंतरिक्ष रॉकेट के निचले चरणों में परमाणु रॉकेट इंजन के उपयोग के लिए एक बाधा नहीं होगा। पर्यावरण और परिचालन कर्मियों के लिए विकिरण के खतरे की समस्या को काफी हद तक इस तथ्य से कम किया जाता है कि रिएक्टर से गुजरते समय हाइड्रोजन, एक काम कर रहे तरल पदार्थ के रूप में उपयोग किया जाता है, व्यावहारिक रूप से सक्रिय नहीं होता है। इसलिए एनआरई जेट एलआरई जेट से ज्यादा खतरनाक नहीं है। / 4 /

निष्कर्ष

अंतरिक्ष यात्रियों में परमाणु रॉकेट इंजन के विकास और उपयोग की संभावनाओं पर विचार करते समय, किसी को विभिन्न प्रकार के परमाणु रॉकेट इंजनों की प्राप्त और अपेक्षित विशेषताओं से आगे बढ़ना चाहिए, जो वे अंतरिक्ष यात्रियों को दे सकते हैं, उनका आवेदन, और अंत में, से। परमाणु रॉकेट इंजन की समस्या और अंतरिक्ष में ऊर्जा आपूर्ति की समस्या और सामान्य रूप से ऊर्जा के विकास के बीच घनिष्ठ संबंध की उपस्थिति।

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, एनआरई के सभी संभावित प्रकारों में, सबसे विकसित थर्मल रेडियोआइसोटोप इंजन और एक ठोस-चरण विखंडन रिएक्टर वाला इंजन है। लेकिन अगर रेडियोआइसोटोप एनआरई की विशेषताएं हमें अंतरिक्ष यात्रियों (कम से कम निकट भविष्य में) में उनके व्यापक आवेदन की उम्मीद करने की अनुमति नहीं देती हैं, तो ठोस-चरण एनआरई के निर्माण से अंतरिक्ष यात्रियों के लिए बड़ी संभावनाएं खुलती हैं।

उदाहरण के लिए, 40,000 टन के प्रारंभिक द्रव्यमान (यानी, सबसे बड़े आधुनिक प्रक्षेपण वाहनों की तुलना में लगभग 10 गुना अधिक) के साथ एक उपकरण प्रस्तावित किया गया है, जिसमें इस द्रव्यमान का 1/10 पेलोड पर गिर रहा है, और 2/3 परमाणु पर शुल्क। यदि प्रत्येक 3 सेकंड में एक चार्ज उड़ा दिया जाता है, तो परमाणु रॉकेट इंजन के निरंतर संचालन के 10 दिनों के लिए उनकी आपूर्ति पर्याप्त होगी। इस समय के दौरान, डिवाइस 10,000 किमी / सेकंड की गति तक पहुंच जाएगा और भविष्य में, 130 वर्षों के बाद, स्टार अल्फा सेंटौरी तक पहुंच सकता है।

परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में अद्वितीय विशेषताएं होती हैं, जिनमें व्यावहारिक रूप से असीमित ऊर्जा क्षमता, पर्यावरण से संचालन की स्वतंत्रता, बाहरी प्रभावों का प्रतिरोध (ब्रह्मांडीय विकिरण, उल्कापिंड क्षति, उच्च और निम्न तापमान, आदि) शामिल हैं। हालांकि, परमाणु रेडियोआइसोटोप प्रतिष्ठानों की अधिकतम शक्ति कई सौ वाट के क्रम के मूल्य तक सीमित है। यह प्रतिबंध परमाणु रिएक्टर बिजली संयंत्रों के लिए मौजूद नहीं है, जो पृथ्वी के निकट अंतरिक्ष में भारी अंतरिक्ष यान की लंबी अवधि की उड़ानों के दौरान, सौर मंडल के दूर के ग्रहों की उड़ानों के दौरान और अन्य मामलों में उनके उपयोग की लाभप्रदता को पूर्व निर्धारित करता है।

विखंडन रिएक्टरों के साथ सॉलिड-फेज और अन्य एनआरई के फायदे सौर मंडल के ग्रहों के लिए मानवयुक्त उड़ानों (उदाहरण के लिए, मंगल पर एक अभियान के दौरान) जैसे जटिल अंतरिक्ष कार्यक्रमों के अध्ययन में पूरी तरह से प्रकट हुए हैं। इस मामले में, आरडी के विशिष्ट आवेग में वृद्धि से गुणात्मक रूप से नई समस्याओं को हल करना संभव हो जाता है। इन सभी समस्याओं को आधुनिक एलआरई की तुलना में दोगुने विशिष्ट आवेग के साथ एक ठोस-चरण एनआरई के उपयोग से बहुत सुविधा होती है। इस मामले में, उड़ान के समय को काफी कम करना भी संभव हो जाता है।

सबसे अधिक संभावना है, निकट भविष्य में, ठोस-चरण एनआरई सबसे आम आरडी में से एक बन जाएगा। सॉलिड-फेज एनआरई का उपयोग लंबी दूरी की उड़ानों के लिए वाहनों के रूप में किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, नेप्च्यून, प्लूटो जैसे ग्रहों के लिए और यहां तक ​​कि सौर मंडल से बाहर उड़ान भरने के लिए। हालांकि, तारों के लिए उड़ानों के लिए, विखंडन के सिद्धांतों पर आधारित एनआरई उपयुक्त नहीं है। इस मामले में, एनआरई या, अधिक सटीक रूप से, थर्मोन्यूक्लियर जेट इंजन (टीआरडी) संलयन प्रतिक्रियाओं और फोटोनिक जेट इंजन (पीआरडी) के सिद्धांत पर काम कर रहे हैं, जिसमें पदार्थ और एंटीमैटर की विनाश प्रतिक्रिया गति का स्रोत है, आशाजनक हैं। हालांकि, सबसे अधिक संभावना है कि मानवता इंटरस्टेलर स्पेस में यात्रा करने के लिए एक अलग, जेट से अलग, आंदोलन की विधि का उपयोग करेगी।

अंत में, मैं आइंस्टीन के प्रसिद्ध वाक्यांश को दोहराऊंगा - सितारों की यात्रा करने के लिए, मानवता को कुछ ऐसा करना चाहिए जो एक निएंडरथल के लिए परमाणु रिएक्टर की जटिलता और धारणा में तुलनीय हो!

साहित्य

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अनुबंध

ठोस चरण परमाणु जेट इंजन की मुख्य विशेषताएं

टॉमहॉक क्रूज मिसाइलों (0.53 मीटर व्यास और वजन 1400 किलोग्राम) या ख-101 (व्यास में 0.74 मीटर और वजन 2300 किलोग्राम) के आयामों में "एक सुपर-शक्तिशाली परमाणु ऊर्जा संयंत्र के कारण असीमित सीमा" वाली क्रूज मिसाइल के बारे में।

सोवियत प्रोटोटाइप आरडी-0410(GRAU सूचकांक - 11बी91, जिसे "इरगिट" और "आईआर-100" के रूप में भी जाना जाता है) - पहला और एकमात्र सोवियत परमाणु रॉकेट इंजन

आइए जीडीपी की वीडियो प्रस्तुति के साथ शुरुआत करते हैं

दिखाए गए प्रोजेक्ट से संवेदनाओं को सारांशित करते हुए, हम कह सकते हैं कि यह दिखाए गए अविश्वसनीयता के कगार पर एक अत्यधिक आश्चर्य है। मैं समझाने की कोशिश करूंगा कि क्यों।

हां, ऐतिहासिक रूप से रैमजेट परमाणु वायु इंजन के साथ क्रूज मिसाइलों का विकास हुआ है: यह यूएसए में TORY-II रिएक्टर के साथ SLAM मिसाइल है, यूके में एवरो Z-59 अवधारणा और यूएसएसआर में विकास है।

एवरो जेड-59 रॉकेट अवधारणा का एक आधुनिक प्रतिपादन, जिसका वजन लगभग 20 टन है।

हालाँकि, ये सभी कार्य 60 के दशक में गहराई की अलग-अलग डिग्री के अनुसंधान एवं विकास के रूप में चले (संयुक्त राज्य अमेरिका सबसे दूर चला गया, जैसा कि नीचे चर्चा की गई है) और सेवा में मॉडल के रूप में जारी नहीं थे। उन्होंने इसे उसी कारण से प्राप्त नहीं किया जैसा कि कई अन्य परमाणु युग के विकास - विमान, ट्रेन, परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के साथ रॉकेट। ये सभी वाहन विकल्प, कुछ लाभों के साथ, जो परमाणु ईंधन में पागल ऊर्जा घनत्व देता है, बहुत गंभीर नुकसान हैं - उच्च लागत, संचालन की जटिलता, निरंतर सुरक्षा की आवश्यकताएं, और अंत में, असंतोषजनक विकास परिणाम, जिसके बारे में आमतौर पर बहुत कम जाना जाता है (प्रकाशन सभी पक्षों के लिए उपलब्धियों को उजागर करने और विफलताओं को छिपाने के लिए आर एंड डी परिणाम अधिक लाभदायक हैं)।

विशेष रूप से, क्रूज मिसाइलों के लिए एक वाहक (पनडुब्बी या विमान) बनाना बहुत आसान है जो एक छोटे बेड़े के साथ बेवकूफ बनाने की तुलना में लॉन्च साइट पर बहुत सी क्रूज मिसाइलों को "खींच" देगा (और इसमें महारत हासिल करना अविश्वसनीय रूप से कठिन है अपने क्षेत्र से प्रक्षेपित क्रूज मिसाइलों का बड़ा बेड़ा)। एक सार्वभौमिक, सस्ता, बड़े पैमाने पर उत्पाद अंत में एक छोटे पैमाने पर, महंगा और अस्पष्ट प्लस के साथ जीता। परमाणु क्रूज मिसाइलें जमीनी परीक्षणों से आगे नहीं बढ़ीं।

परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के साथ केआर के 60 के दशक का यह वैचारिक मृत अंत, मेरी राय में, अब भी प्रासंगिक है, इसलिए दिखाए गए मुख्य प्रश्न "क्यों ??" है। लेकिन ऐसे हथियारों के विकास, परीक्षण और संचालन में आने वाली समस्याओं से यह और भी उत्तल हो जाता है, जिसके बारे में हम आगे बात करेंगे।

तो चलिए रिएक्टर से शुरू करते हैं। SLAM और Z-59 अवधारणाएं प्रभावशाली आयामों और द्रव्यमान (लॉन्च बूस्टर गिराए जाने के बाद 20+ टन) के तीन-मशीन कम-उड़ान वाले रॉकेट थे। बेहद महंगी कम-उड़ान वाले सुपरसोनिक ने बोर्ड पर ऊर्जा के व्यावहारिक रूप से असीमित स्रोत की उपस्थिति का अधिकतम लाभ उठाना संभव बना दिया, इसके अलावा, परमाणु वायु जेट इंजन की एक महत्वपूर्ण विशेषता संचालन की दक्षता (थर्मोडायनामिक चक्र) में सुधार करना है। बढ़ती गति के साथ, अर्थात्। एक ही विचार, लेकिन 1000 किमी / घंटा की गति से अधिक भारी और समग्र इंजन होगा। अंत में, 1965 में सौ मीटर की ऊंचाई पर 3M का अर्थ वायु रक्षा के लिए अभेद्यता था।

यह पता चला है कि परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के साथ सीआर की अवधारणा से पहले उच्च गति पर "बंधे" थे, जहां अवधारणा के फायदे मजबूत थे, और हाइड्रोकार्बन ईंधन वाले प्रतिस्पर्धी कमजोर थे।

दिखाया गया रॉकेट, मेरी राय में, ट्रांससोनिक या कमजोर सुपरसोनिक है (जब तक, निश्चित रूप से, आप मानते हैं कि यह वह वीडियो में है)। लेकिन साथ ही, एसएलएएम रॉकेट से टोरी-द्वितीय की तुलना में रिएक्टर का आकार काफी कम हो गया, जहां यह ग्रेफाइट से बने रेडियल न्यूट्रॉन परावर्तक सहित 2 मीटर जितना था।

असेंबली के दौरान पहले TORY-II-A परीक्षण रिएक्टर का मूल।

क्या 0.4-0.6 मीटर व्यास वाला रिएक्टर रखना भी संभव है? आइए मौलिक रूप से न्यूनतम रिएक्टर से शुरू करें - Pu239 का एक रिक्त। इस तरह की अवधारणा के कार्यान्वयन का एक अच्छा उदाहरण किलोपावर स्पेस रिएक्टर है, जो हालांकि, U235 का उपयोग करता है। रिएक्टर कोर का व्यास केवल 11 सेंटीमीटर है! यदि हम प्लूटोनियम 239 पर स्विच करते हैं, तो कोर के आयाम 1.5-2 गुना कम हो जाएंगे।

अब, न्यूनतम आकार से, हम जटिलता को याद करते हुए एक वास्तविक परमाणु वायु जेट इंजन की ओर कदम बढ़ाना शुरू करेंगे। रिएक्टर के आकार में जोड़ने वाली पहली चीज परावर्तक का आकार है - विशेष रूप से, किलोपावर में, बीओ आकार को तीन गुना करता है। दूसरे, हम यू या पु ब्लैंक का उपयोग नहीं कर सकते - वे केवल एक मिनट में एक वायु धारा में जल जाएंगे। एक म्यान की आवश्यकता होती है, जैसे कि इंकोलॉय, जो 1000 C तक तात्कालिक ऑक्सीकरण का प्रतिरोध करता है, या अन्य निकल मिश्र धातु एक संभावित सिरेमिक कोटिंग के साथ। कोर में बड़ी मात्रा में शेल सामग्री की शुरूआत तुरंत परमाणु ईंधन की आवश्यक मात्रा को कई गुना बढ़ा देती है - आखिरकार, कोर में न्यूट्रॉन का "अनुत्पादक" अवशोषण अब नाटकीय रूप से बढ़ गया है!

इसके अलावा, यू या पु का धातु रूप अब उपयुक्त नहीं है - ये सामग्री स्वयं अपवर्तक नहीं हैं (प्लूटोनियम आमतौर पर 634 सी पर पिघला देता है), और वे धातु के गोले की सामग्री के साथ भी बातचीत करते हैं। हम ईंधन को UO2 या PuO2 के शास्त्रीय रूप में परिवर्तित करते हैं - हमें कोर में सामग्री का एक और पतलापन मिलता है, अब ऑक्सीजन के साथ।

अंत में, हम रिएक्टर के उद्देश्य को याद करते हैं। हमें इसके माध्यम से बहुत अधिक हवा पंप करने की आवश्यकता है, जिससे हम गर्मी छोड़ देंगे। अंतरिक्ष के लगभग 2/3 हिस्से पर "वायु ट्यूब" का कब्जा होगा।

टोरी-आईआईसी। सक्रिय क्षेत्र में ईंधन की छड़ें UO2 से बनी हेक्सागोनल खोखले ट्यूब होती हैं, जो एक सुरक्षात्मक सिरेमिक शेल से ढकी होती हैं, जो इनकैलो ईंधन असेंबलियों में इकट्ठी होती हैं।

नतीजतन, न्यूनतम कोर व्यास 40-50 सेमी (यूरेनियम के लिए) तक बढ़ता है, और रिएक्टर का व्यास 10-सेमी बेरिलियम परावर्तक के साथ 60-70 सेमी तक होता है। बृहस्पति। यह पूरी तरह से कागजी परियोजना (उदाहरण के लिए, कोर का तापमान 3000 K पर प्रदान किया जाता है, और दीवारें बेरिलियम से बनी होती हैं, जो 1200 K के बल का सामना कर सकती हैं) में 55.4 सेमी के न्यूट्रोनिक्स से गणना की गई कोर का व्यास होता है, इसके बावजूद तथ्य यह है कि हाइड्रोजन के साथ ठंडा करने से चैनलों के आकार को थोड़ा कम करना संभव हो जाता है जिसके माध्यम से शीतलक को पंप किया जाता है।

एमआईटीईई वायुमंडलीय जेट परमाणु इंजन के सक्रिय क्षेत्र का क्रॉस सेक्शन और कोर ज्यामिति के विभिन्न रूपों के लिए न्यूनतम प्राप्त करने योग्य द्रव्यमान - ब्रैकेट में ईंधन रॉड पिच (पहला अंक), ईंधन छड़ की संख्या की लंबाई के अनुपात हैं (दूसरा अंक), विभिन्न रचनाओं के लिए परावर्तक तत्वों (तृतीयक अंक) की संख्या। Americium 242m और एक तरल हाइड्रोजन परावर्तक के रूप में ईंधन के साथ विकल्प बिना ब्याज के नहीं है :)

मेरी राय में, एक हवाई परमाणु जेट इंजन को लगभग एक मीटर के व्यास वाले रॉकेट में धकेला जा सकता है, जो संयोगवश, अभी भी 0.6-0.74 मीटर की आवाज से कार्डिनल रूप से बड़ा नहीं है, लेकिन फिर भी खतरनाक है।

एक तरह से या किसी अन्य, परमाणु ऊर्जा संयंत्र में ~ कई मेगावाट की शक्ति होगी, जो प्रति सेकंड ~ 10 ^ 16 विघटन द्वारा संचालित होगी। इसका मतलब यह है कि रिएक्टर स्वयं सतह के पास कई दसियों हज़ार रेंटजेन का विकिरण क्षेत्र बनाएगा, और पूरे रॉकेट के साथ एक हज़ार रेंटजेन तक। यहां तक ​​कि कई सौ किलो सेक्टर सुरक्षा की स्थापना भी इन स्तरों को कम नहीं करेगी, क्योंकि। न्यूट्रॉन और गामा क्वांटा हवा से परावर्तित होंगे और "सुरक्षा को बायपास" करेंगे। कुछ घंटों में, ऐसा रिएक्टर कई (कई दसियों) पेटाबेकेरल्स की गतिविधि के साथ विखंडन उत्पादों के ~ 10^21-10^22 परमाणुओं का उत्पादन करेगा, जो शटडाउन के बाद भी, कई हजार रेंटजेन की पृष्ठभूमि तैयार करेगा। रिएक्टर रॉकेट डिजाइन को लगभग 10^14 बीक्यू तक सक्रिय किया जाएगा, हालांकि आइसोटोप मुख्य रूप से बीटा उत्सर्जक होंगे और केवल ब्रेम्सस्ट्रालंग द्वारा खतरनाक होते हैं। संरचना से पृष्ठभूमि ही रॉकेट बॉडी से 10 मीटर की दूरी पर दसियों एक्स-रे तक पहुंच सकती है।

SLAM रॉकेट का एक्स-रे। सभी ड्राइव वायवीय हैं, नियंत्रण उपकरण एक कैप्सूल में है जो विकिरण को कम करता है।

ये सभी "उत्साह" यह विचार देते हैं कि ऐसी मिसाइल का विकास और परीक्षण संभव के कगार पर एक कार्य है। विकिरण प्रतिरोधी नेविगेशन और नियंत्रण उपकरण का एक पूरा सेट बनाना आवश्यक है, यह सब एक जटिल तरीके से (विकिरण, तापमान, कंपन - और आंकड़ों के लिए यह सब) परीक्षण करने के लिए। किसी भी समय एक काम कर रहे रिएक्टर के साथ उड़ान परीक्षण एक विकिरण तबाही में बदल सकता है जिसमें सैकड़ों टेराबेकेरल्स से पेटाबेकेरल्स की इकाइयों को रिलीज किया जा सकता है। विपत्तिपूर्ण स्थितियों के बिना भी, व्यक्तिगत ईंधन छड़ों के अवसादन और रेडियोन्यूक्लाइड की रिहाई की बहुत संभावना है।

बेशक, रूस में अभी भी एक नोवाया ज़ेमल्या परीक्षण स्थल है जहाँ इस तरह के परीक्षण किए जा सकते हैं, लेकिन यह तीन वातावरणों में परमाणु हथियारों के परीक्षण पर प्रतिबंध लगाने वाली संधि की भावना के विपरीत होगा (प्रतिबंध को व्यवस्थित संदूषण को रोकने के लिए पेश किया गया था) रेडियोन्यूक्लाइड के साथ वायुमंडल और महासागर)।

अंत में, यह दिलचस्प है कि रूसी संघ में कौन ऐसा रिएक्टर विकसित कर सकता है। परंपरागत रूप से, कुरचटोव संस्थान (सामान्य डिजाइन और गणना), ओबनिंस्क एफईआई (प्रायोगिक परीक्षण और ईंधन), और पोडॉल्स्क (ईंधन और सामग्री प्रौद्योगिकी) में लुच रिसर्च इंस्टीट्यूट शुरू में उच्च तापमान रिएक्टरों में शामिल थे। बाद में, NIKIET टीम ऐसी मशीनों के डिजाइन में शामिल हो गई (उदाहरण के लिए, IGR और IVG रिएक्टर - RD-0410 परमाणु रॉकेट इंजन के सक्रिय क्षेत्र के प्रोटोटाइप)। आज, NIKIET के पास डिजाइनरों की एक टीम है जो रिएक्टरों (उच्च तापमान वाले गैस-कूल्ड RUGK, फास्ट रिएक्टर MBIR, ) के डिजाइन पर काम करती है, जबकि IPPE और Luch क्रमशः संबंधित गणना और तकनीकों से निपटते हैं। कुरचटोव संस्थान, हाल के दशकों में, परमाणु रिएक्टरों के सिद्धांत की ओर अधिक बढ़ गया है।

वायु एनआरई के निकटतम रिश्तेदार हाइड्रोजन से शुद्ध किए गए अंतरिक्ष एनआरई हैं।

संक्षेप में, मैं यह कहना चाहूंगा कि परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के साथ एयर-जेट इंजन के साथ एक क्रूज मिसाइल का निर्माण आम तौर पर एक व्यवहार्य कार्य है, लेकिन साथ ही बेहद महंगा और जटिल है, जिसमें मानव और वित्तीय संसाधनों की महत्वपूर्ण गतिशीलता की आवश्यकता होती है, जैसा कि यह मुझे लगता है, अन्य सभी आवाज वाली परियोजनाओं ("सरमत", "डैगर", "स्थिति -6", "मोहरा") की तुलना में अधिक हद तक। यह बहुत अजीब है कि इस लामबंदी ने जरा भी निशान नहीं छोड़ा। और सबसे महत्वपूर्ण बात, यह बिल्कुल भी स्पष्ट नहीं है कि इस प्रकार के हथियार (मौजूदा वाहकों की पृष्ठभूमि के खिलाफ) प्राप्त करने का क्या लाभ है, और वे कैसे कई नुकसानों से आगे निकल सकते हैं - विकिरण सुरक्षा, उच्च लागत, रणनीतिक हथियारों के साथ असंगति के मुद्दे कमी संधियाँ।

पी.एस. हालांकि, "स्रोत" पहले से ही स्थिति को नरम करना शुरू कर रहे हैं: "सैन्य-औद्योगिक परिसर के करीबी एक सूत्र ने वेदोमोस्ती को बताया कि मिसाइल परीक्षण के दौरान विकिरण सुरक्षा सुनिश्चित की गई थी। बोर्ड पर परमाणु स्थापना एक इलेक्ट्रिक मॉक-अप थी, स्रोत का कहना है ।"

आरडी-0410

RD-0410 में, एक विषम थर्मल न्यूट्रॉन रिएक्टर का उपयोग किया गया था, ज़िरकोनियम हाइड्राइड एक मॉडरेटर के रूप में कार्य करता था, न्यूट्रॉन परावर्तक बेरिलियम से बने होते थे, परमाणु ईंधन यूरेनियम और टंगस्टन कार्बाइड पर आधारित एक सामग्री थी, जो 235 आइसोटोप में लगभग 80% समृद्ध थी। डिजाइन में 37 ईंधन असेंबलियों को शामिल किया गया था जो थर्मल इन्सुलेशन के साथ कवर किए गए थे जो उन्हें मॉडरेटर से अलग करते थे। डिजाइन प्रदान करता है कि हाइड्रोजन प्रवाह पहले परावर्तक और मॉडरेटर के माध्यम से गुजरता है, कमरे के तापमान पर अपना तापमान बनाए रखता है, और फिर कोर में प्रवेश करता है, जहां यह ईंधन असेंबली को ठंडा करता है, 3100 K तक गर्म करता है। स्टैंड पर, परावर्तक और मॉडरेटर थे एक अलग हाइड्रोजन प्रवाह द्वारा ठंडा।

रिएक्टर परीक्षणों की एक महत्वपूर्ण श्रृंखला के माध्यम से चला गया, लेकिन संचालन की पूरी अवधि के लिए कभी भी परीक्षण नहीं किया गया था। अतिरिक्त रिएक्टर नोड्स पूरी तरह से काम कर रहे थे।

बेहद दिलचस्प वीडियो:

काफी दिलचस्प चीजें दिखाई गई हैं। जाहिरा तौर पर, वीडियो 80 के दशक के अंत में आंतरिक मिनस्रेडमाशेव्स्की / मिनस्रेडमाशेव्स्की उपयोग के लिए बनाया गया था, और 90 के दशक की शुरुआत में अमेरिकियों को प्रौद्योगिकी में रुचि के लिए अंग्रेजी उपशीर्षक वहां डाला गया था।

रूस परमाणु अंतरिक्ष ऊर्जा के क्षेत्र में अग्रणी रहा है और अभी भी बना हुआ है। RSC Energia और Roskosmos जैसे संगठनों के पास परमाणु ऊर्जा स्रोत से लैस अंतरिक्ष यान के डिजाइन, निर्माण, प्रक्षेपण और संचालन का अनुभव है। परमाणु इंजन कई वर्षों तक विमान को संचालित करना संभव बनाता है, जिससे उनकी व्यावहारिक उपयुक्तता में काफी वृद्धि होती है।

ऐतिहासिक कालक्रम

इसी समय, सौर मंडल के बाहरी ग्रहों की कक्षाओं में एक शोध उपकरण की डिलीवरी के लिए इस तरह के परमाणु स्थापना के संसाधन में 5-7 साल की वृद्धि की आवश्यकता होती है। यह साबित हो गया है कि एक अनुसंधान अंतरिक्ष यान के हिस्से के रूप में लगभग 1 मेगावाट की शक्ति के साथ परमाणु प्रणोदन प्रणाली वाला एक परिसर इन ग्रहों के प्राकृतिक उपग्रहों की सतह पर सबसे दूर के ग्रहों, ग्रहीय रोवर्स के कृत्रिम उपग्रहों के त्वरित वितरण की अनुमति देगा। और धूमकेतु, क्षुद्रग्रह, बुध और बृहस्पति और शनि के उपग्रहों से मिट्टी का वितरण।

पुन: प्रयोज्य टग (एमबी)

अंतरिक्ष में परिवहन संचालन की दक्षता बढ़ाने के सबसे महत्वपूर्ण तरीकों में से एक परिवहन प्रणाली के तत्वों का पुन: प्रयोज्य उपयोग है। कम से कम 500 kW की शक्ति वाले अंतरिक्ष यान के लिए एक परमाणु इंजन एक पुन: प्रयोज्य टग बनाना संभव बनाता है और इस तरह एक बहु-लिंक अंतरिक्ष परिवहन प्रणाली की दक्षता में उल्लेखनीय वृद्धि करता है। इस तरह की प्रणाली बड़े वार्षिक कार्गो प्रवाह को सुनिश्चित करने के लिए एक कार्यक्रम में विशेष रूप से उपयोगी है। एक उदाहरण लगातार बढ़ते रहने योग्य आधार और प्रयोगात्मक तकनीकी और औद्योगिक परिसरों के निर्माण और रखरखाव के साथ चंद्रमा अन्वेषण कार्यक्रम होगा।

कार्गो टर्नओवर की गणना

आरएससी एनर्जिया के डिजाइन अध्ययनों के अनुसार, बेस के निर्माण के दौरान, लगभग 10 टन वजन वाले मॉड्यूल को चंद्रमा की सतह पर, 30 टन तक चंद्रमा की कक्षा में पहुंचाया जाना चाहिए। , और कामकाज और विकास सुनिश्चित करने के लिए वार्षिक कार्गो प्रवाह। आधार 400-500 टन है।

हालांकि, परमाणु इंजन के संचालन का सिद्धांत ट्रांसपोर्टर को जल्दी से फैलाने की अनुमति नहीं देता है। परिवहन के लंबे समय और, तदनुसार, पृथ्वी के विकिरण बेल्ट में पेलोड द्वारा बिताए गए महत्वपूर्ण समय के कारण, परमाणु-संचालित टगों का उपयोग करके सभी कार्गो को वितरित नहीं किया जा सकता है। इसलिए, एनईपी के आधार पर सुनिश्चित किए जा सकने वाले कार्गो प्रवाह का अनुमान केवल 100-300 टन/वर्ष है।

आर्थिक दक्षता

इंटरऑर्बिटल ट्रांसपोर्ट सिस्टम की आर्थिक दक्षता के लिए एक मानदंड के रूप में, पृथ्वी की सतह से लक्ष्य कक्षा तक पेलोड (पीजी) के एक यूनिट द्रव्यमान के परिवहन की विशिष्ट लागत के मूल्य का उपयोग करने की सलाह दी जाती है। RSC Energia ने एक आर्थिक और गणितीय मॉडल विकसित किया जो परिवहन प्रणाली में मुख्य लागत घटकों को ध्यान में रखता है:

• कक्षा में टग मॉड्यूल के निर्माण और प्रक्षेपण के लिए;
• एक काम कर रहे परमाणु स्थापना की खरीद के लिए;
• परिचालन लागत, साथ ही आर एंड डी लागत और संभावित पूंजीगत लागत।

लागत संकेतक एमबी के इष्टतम मापदंडों पर निर्भर करते हैं। इस मॉडल का उपयोग करते हुए, लगभग 1 मेगावाट की शक्ति के साथ परमाणु प्रणोदन प्रणोदन पर आधारित पुन: प्रयोज्य टग और उन्नत तरल प्रणोदन प्रणालियों पर आधारित एक डिस्पोजेबल टग का उपयोग करने की तुलनात्मक आर्थिक दक्षता का अध्ययन कार्यक्रम में 100 के कुल द्रव्यमान के साथ एक पेलोड वितरित करने के लिए किया गया था। t/वर्ष पृथ्वी से चंद्रमा की कक्षा तक 100 किमी की ऊंचाई के साथ। प्रोटॉन-एम लॉन्च वाहन की वहन क्षमता और परिवहन प्रणाली के निर्माण के लिए दो-लॉन्च योजना के बराबर एक ही लॉन्च वाहन का उपयोग करते समय, एक टग का उपयोग करके पेलोड के एक यूनिट द्रव्यमान को वितरित करने की इकाई लागत एक के आधार पर डीएम -3 प्रकार के तरल इंजन वाले रॉकेट पर आधारित डिस्पोजेबल टग का उपयोग करते समय परमाणु इंजन तीन गुना कम होगा।

निष्कर्ष

अंतरिक्ष के लिए एक कुशल परमाणु इंजन पृथ्वी की पर्यावरणीय समस्याओं को हल करने में योगदान देता है, मंगल पर मानवयुक्त उड़ान, अंतरिक्ष में वायरलेस पावर ट्रांसमिशन की एक प्रणाली का निर्माण, बढ़ी हुई सुरक्षा के साथ लागू करना, विशेष रूप से खतरनाक रेडियोधर्मी कचरे को जमीन पर आधारित परमाणु ऊर्जा से दफनाना , एक रहने योग्य चंद्र आधार बनाना और चंद्रमा की औद्योगिक खोज शुरू करना, क्षुद्रग्रह-धूमकेतु के खतरे से पृथ्वी की सुरक्षा सुनिश्चित करना।