Бұрынғы кезде жетекші елдер зымыран мен ғарыш техникасына арналған қозғалтқыштар саласында түбегейлі жаңа шешімдерді іздеді. Ең батыл ұсыныстар аталғандарды құруға қатысты болды. ядролық зымыран қозғалтқыштары бөлінетін материалдық реакторға негізделген. Біздің елде бұл бағыттағы жұмыс тәжірибелік RD0410 қозғалтқышы түрінде нақты нәтиже берді. Соған қарамастан, бұл өнім перспективалы жобаларда өз орнын таба алмады және отандық және әлемдік астронавтиканың дамуына әсер ете алмады.
Ұсыныстар мен жобалар
Елуінші жылдардың өзінде, бірінші спутник пен басқарылатын ғарыш кемесінің ұшырылуына бірнеше жыл қалғанда, химиялық отын бойынша зымыран қозғалтқыштарының даму перспективалары анықталды. Соңғысы өте жоғары сипаттамаларды алуға мүмкіндік берді, бірақ параметрлердің өсуі шексіз бола алмады. Болашақта қозғалтқыштар өз мүмкіндіктерінің «төбесіне» соғуы керек болды. Осыған байланысты ракеталық және ғарыштық жүйелерді одан әрі дамыту үшін принципті түрде жаңа шешімдер қажет болды.
Құрылған, бірақ RD0410 NRM арқылы тексерілмеген
1955 жылы академик М. В. Келдыш ядролық реактор энергия көзі ретінде әрекет ететін арнайы конструкциядағы зымыран қозғалтқышын құру бастамасымен келді. Бұл идеяны әзірлеу Авиация өнеркәсібі министрлігінің NII-1-ге жүктелді; В. М. Иевлев. Мамандар қысқа мерзімде негізгі мәселелерді пысықтады және ең жақсы сипаттамалары бар перспективалы ҰЭТ екі нұсқасын ұсынды.
Қозғалтқыштың бірінші нұсқасы «А схемасы» ретінде белгіленген, қатты фазалы ядросы мен қатты жылу алмасу беттері бар реакторды қолдануды ұсынды. Екінші нұсқа «В схемасы» газ фазалы активті зонасы бар реакторды қолдануды қарастырды - бөлінетін зат плазмалық күйде болуы керек еді, ал жылу энергиясы сәулелену арқылы жұмысшы сұйықтыққа берілді. Сарапшылар екі схеманы салыстырды және «А» нұсқасын табысты деп санады. Болашақта ол белсенді түрде өңделді және тіпті толыққанды сынақтарға жетті.
NRE оңтайлы дизайнын іздеумен қатар ғылыми, өндірістік және сынақ базасын құру мәселелері пысықталуда. Сонымен, 1957 жылы В. М. Иевлев тестілеу мен дәл баптаудың жаңа тұжырымдамасын ұсынды. Барлық негізгі құрылымдық элементтерді әртүрлі стендтерде сынау керек болды, содан кейін ғана оларды бір құрылымға жинауға болады. А схемасы жағдайында бұл тәсіл тестілеу үшін толық көлемді реакторлар құруды көздеді.
1958 жылы Министрлер Кеңесінің одан әрі жұмыс барысын анықтайтын егжей -тегжейлі қаулысы пайда болды. М. В. Келдыш, И. В. Курчатов пен С. П. Королев. NII-1-де арнайы бөлім құрылды, оны В. М. Иевлев, ол жаңа бағытпен айналысты. Сондай -ақ, жұмысқа бірнеше ондаған ғылыми және конструкторлық ұйымдар тартылды. Қорғаныс министрлігінің қатысуы жоспарланды. Экстенсивті бағдарламаның жұмыс кестесі мен басқа да нюанстары анықталды.
Кейіннен жобаның барлық қатысушылары белсенді түрде өзара әрекеттесті. Сонымен қатар, алпысыншы жылдары екі рет конференциялар өткізілді, олар тек ядролық қаруға және онымен байланысты мәселелерге арналған.
Сынақ базасы
NRE дамыту бағдарламасы аясында қажетті қондырғыларды тестілеу мен сынаудың жаңа тәсілін қолдану ұсынылды. Бұл ретте мамандар күрделі мәселеге тап болды. Кейбір өнімдерді тексеру ядролық реакторда жүргізілуі керек еді, бірақ мұндай әрекеттерді жүргізу өте қиын немесе мүмкін емес еді. Тестілеуге экономикалық, ұйымдастырушылық немесе экологиялық қиындықтар кедергі болуы мүмкін.
IR-100 отынын жинау схемасы
Осыған байланысты ядролық реакторларды қолданбай өнімдерді сынаудың жаңа әдістері жасалды. Мұндай тексерулер үш кезеңге бөлінді. Біріншісі реактордағы процестерді модельдер бойынша зерттеуге қатысты. Содан кейін реактордың немесе қозғалтқыштың компоненттері механикалық және гидравликалық «суық» сынақтардан өтуге мәжбүр болды. Тек содан кейін жиналуларды жоғары температура жағдайында тексеру қажет болды. NRE-дің барлық компоненттерін стендтерде бөлек өңдей отырып, толыққанды эксперименттік реакторды немесе қозғалтқышты жинауға кірісуге болады.
Агрегаттардың үш сатылы сынақтарын өткізу үшін бірнеше кәсіпорын әр түрлі стендтер жасап шығарды. Жоғары температураны сынау техникасы ерекше қызығушылық тудырады. Оның дамуы кезінде газдарды жылытудың жаңа технологияларын құру қажет болды. 1959-1972 жылдар аралығында NII-1 газдарды 3000 ° К дейін қыздыратын және жоғары температуралық сынақтарды жүргізуге мүмкіндік беретін жоғары қуатты плазматрондар шығарды.
Әсіресе «В схемасын» әзірлеу үшін одан да күрделі құрылғыларды жасау қажет болды. Мұндай тапсырмалар үшін жүздеген атмосфералық қысыммен және температурасы 10-15 мың К плазматрон қажет болды. Алпысыншы жылдардың соңына қарай электронды сәулелермен өзара әрекеттесуге негізделген газбен жылыту технологиясы пайда болды, бұл оны жасады. қажетті сипаттамаларды алуға болады.
Министрлер Кеңесінің қаулысымен Семей полигонында жаңа нысанның құрылысы қарастырылды. Онда жанармай тораптары мен NRE басқа компоненттерін одан әрі сынау үшін сынақ стенді мен эксперименттік реактор салу қажет болды. Барлық негізгі құрылымдар 1961 жылға дейін салынды, сонымен бірге реактордың алғашқы іске қосылуы болды. Содан кейін полигонды жабдық бірнеше рет жетілдіріліп, жетілдірілді. Қажетті қорғанысы бар бірнеше жерасты бункерлері реактор мен қызметкерлерді орналастыруға арналған.
Шын мәнінде, перспективалы ҰРМ жобасы өз уақытындағы ең батыл бастамалардың бірі болды, сондықтан бірегей құрылғылар мен сынақ құралдарының массасын жасап шығаруға әкелді. Бұл стендтердің барлығы көптеген эксперименттер жүргізуге және әр түрлі жобаларды әзірлеуге жарамды әр түрлі мәліметтердің үлкен көлемін жинауға мүмкіндік берді.
«А» схемасы
Елуінші жылдардың аяғында қозғалтқыштың «А» түрінің ең табысты және перспективалы нұсқасы. Бұл тұжырымдама газ тәрізді жұмыс сұйықтығын жылытуға жауапты жылу алмастырғыштары бар реакторға негізделген ядролық реактордың құрылысын ұсынды. Соңғысының шүмек арқылы шығарылуы қажетті серпілісті тудыруы керек еді. Тұжырымдаманың қарапайымдылығына қарамастан, мұндай идеяларды жүзеге асыру бірқатар қиындықтармен байланысты болды.
IR-100 реакторына арналған FA үлгісі
Ең алдымен, керннің құрылысы үшін материалдарды таңдау мәселесі туындады. Реактордың конструкциясы жоғары жылу жүктемелеріне төтеп беруі және қажетті беріктікті сақтауы керек еді. Сонымен қатар, ол термиялық нейтрондарды өткізуге мәжбүр болды, бірақ сонымен бірге иондаушы сәулеленудің әсерінен сипаттамаларын жоғалтпады. Ядрода біркелкі емес жылу генерациясы да күтілді, бұл оның дизайнына жаңа талаптар қойды.
Шешімдерді іздестіру және дизайнды жетілдіру үшін NII-1-де арнайы семинар ұйымдастырылды, ол отынның үлгілік тораптары мен басқа да негізгі компоненттерін жасайтын. Жұмыстың осы кезеңінде әр түрлі металдар мен қорытпалар, сонымен қатар басқа материалдар сыналды. Отын құрастыру үшін вольфрам, молибден, графит, жоғары температуралы карбидтер және т.б. Сондай -ақ, құрылымның бұзылуын болдырмау үшін қорғаныш жабындарға іздеу жүргізілді.
Эксперименттер барысында NRE жекелеген компоненттерін өндіруге арналған оңтайлы материалдар табылды. Сонымен қатар, 850-900 с тәртібінің нақты импульсін алудың іргелі мүмкіндігін растау мүмкін болды. Бұл перспективалы қозғалтқышқа жоғары отын мен химиялық отын жүйелерінен айтарлықтай артықшылық берді.
Реактордың ядросы ұзындығы шамамен 1 м және диаметрі 50 мм болатын цилиндр болды. Бұл ретте белгілі бір ерекшеліктері бар отын агрегаттарының 26 нұсқасын құру көзделді. Кейінгі тестілердің нәтижелері бойынша ең табысты және тиімдісі таңдалды. Жанармай қондырғыларының табылған дизайны екі отын композициясын қолдануға мүмкіндік берді. Біріншісі уран-235 (90%) ниобий немесе цирконий карбидімен қоспасы болды. Бұл қоспасы ұзындығы 100 мм және диаметрі 2,2 мм төрт пучок тәрізді бұралған өзек түрінде қалыпталған. Екінші композиция уран мен графиттен тұрды; ол қаптамасы бар 1 мм ішкі арнасы бар ұзындығы 100-200 мм алтыбұрышты призмалар түрінде жасалды. Шыбықтар мен призмалар тығыздалған ыстыққа төзімді металл корпусқа салынған.
Семей полигонында тораптар мен элементтерді сынау 1962 жылы басталды. Екі жыл бойы 41 реактор іске қосылды. Ең алдымен, біз негізгі мазмұнның ең тиімді нұсқасын таба алдық. Барлық негізгі шешімдер мен сипаттамалар да расталды. Атап айтқанда, реактордың барлық қондырғылары термиялық және радиациялық жүктемелерге төтеп берді. Осылайша, дамыған реактор өзінің негізгі міндетін шешуге қабілетті екендігі анықталды - газды сутекті 3000-3100 ° К дейін берілген ағын жылдамдығымен қыздыру. Мұның бәрі толыққанды ядролық зымыран қозғалтқышын жасауға кірісуге мүмкіндік берді.
«Байкал» туралы 11В91
Алпысыншы жылдардың басында қолданыстағы өнімдер мен әзірлемелерге негізделген толыққанды NRE құру бойынша жұмыс басталды. Біріншіден, NII-1 әр түрлі зымырандық технологиялық жобаларда қолдануға жарамды әр түрлі параметрлері бар зымыран қозғалтқыштарының тұтас отбасын құру мүмкіндігін зерттеді. Бұл отбасынан олар бірінші болып 36 кН төмен қозғалтқыштың конструкциясын жасап шығарды. Мұндай өнімді кейінірек басқа аспан денелеріне ғарыш аппараттарын жіберуге жарамды перспективалы жоғарғы сатыда қолдануға болады.
IRGIT реакторы құрастыру кезінде
1966 жылы NII-1 мен Химиялық автоматика конструкторлық бюросы болашақ ядролық зымыран қозғалтқышын қалыптастыру мен жобалау бойынша бірлескен жұмысты бастады. Көп ұзамай қозғалтқыш 11B91 және RD0410 индекстерін алды. Оның негізгі элементі IR-100 деп аталатын реактор болды. Кейінірек реактор IRGIT («TVEL -ді топтық зерттеулерге арналған зерттеу реакторы») деп аталды. Бастапқыда екі түрлі ядролық проектор құру жоспарланған болатын. Біріншісі - полигонда сынауға арналған эксперименттік өнім, екіншісі - ұшу моделі. Алайда, 1970 жылы екі жоба далалық сынақтарды өткізу мақсатында біріктірілді. Осыдан кейін KBHA жаңа жүйенің жетекші әзірлеушісі болды.
Ядролық қозғалыс саласындағы алдын ала зерттеулердегі әзірлемелерді қолдана отырып, сондай-ақ қолданыстағы сынақ базасын қолдана отырып, болашақ 11В91 түрін тез анықтауға және толыққанды техникалық жобалауды бастауға болады.
Бұл кезде полигонда болашақ сынақтар үшін «Байкал» стендтік кешені құрылды. Жаңа қозғалтқышты қорғаудың толық спектрі бар жер асты қондырғысында сынау ұсынылды. Газ тәрізді жұмыс сұйықтығын жинауға және тұндыруға арналған құралдар қарастырылған. Сәуле шығаруды болдырмау үшін газды газгольдерлерде ұстау керек болды, содан кейін ғана оны атмосфераға жіберуге болады. Жұмыстың ерекше күрделілігіне байланысты Байкал кешені шамамен 15 жыл бойы салынып келеді. Оның соңғы объектілері біріншісінде сынақтар басталғаннан кейін аяқталды.
1977 жылы Байкал кешенінде пилоттық қондырғыларға арналған сутегі түріндегі жұмысшы сұйықты беретін құралмен жабдықталған екінші жұмыс станциясы пайдалануға берілді. 17 қыркүйекте 11В91 өнімінің физикалық іске қосылуы орындалды. Қуатты іске қосу 27 наурыз 1978 ж. 3 шілде мен 11 тамызда өнімнің ядролық реактор ретінде толық жұмыс істеуімен екі өрт сынағы өткізілді. Бұл сынақтарда реактор біртіндеп 24, 33 және 42 МВт қуатқа келтірілді. Сутегі 2630 ° К дейін қыздырылды. Сексенінші жылдардың басында тағы екі прототип сыналды. Олар 62-63 МВт дейінгі қуатты және 2500 ° К дейін қыздырылған газды көрсетті.
RD0410 жобасы
Жетпісінші және сексенінші жылдардың аяғында бұл зымырандарға немесе жоғарғы сатыларға орнатуға толық жарамды толыққанды ҰРМ құру туралы мәселе болды. Мұндай өнімнің соңғы көрінісі қалыптасты және Семей полигонындағы сынақтар барлық негізгі конструкциялық сипаттамаларды растады.
Аяқталған RD0410 қозғалтқышы қолданыстағы өнімдерден айтарлықтай ерекшеленді. Ол басқа жұмыс принциптеріне байланысты қондырғылардың құрамымен, орналасуымен және тіпті сыртқы түрімен ерекшеленді. Шын мәнінде, RD0410 бірнеше негізгі блоктарға бөлінді: реактор, жұмысшы сұйықтық пен жылу алмастырғыш пен саптаманы жеткізуге арналған құрал. Шағын реактор орталық орынды иеленді, ал қалған құрылғылар оның қасына орналастырылды. Сондай -ақ, YARD сұйық сутегі үшін бөлек резервуар қажет болды.
RD0410 / 11B91 өнімінің жалпы биіктігі 3,5 м -ге жетті, максималды диаметрі 1,6 м болды. Радиациялық қорғанысты ескере отырып, салмағы 2 тоннаны құрады. Қозғалтқыштың қуысындағы есептелген күші 35,2 кН немесе 3,59 тф жетті. Бос жердегі меншікті импульс 910 кгс • с / кг немесе 8927 м / с. Қозғалтқышты 10 рет қосуға болады. Ресурс - 1 сағат. Келешекте белгілі бір модификациялау арқылы сипаттамаларды қажетті деңгейге дейін көтеруге мүмкіндік болды.
Мұндай ядролық реактордың қыздырылған жұмыс сұйықтығының радиоактивтілігі шектеулі болғаны белгілі. Соған қарамастан, сынақтардан кейін оны қорғады, ал стенд орналасқан аумақты бір күнге жабуға тура келді. Мұндай қозғалтқышты Жер атмосферасында қолдану қауіпті деп саналды. Сонымен қатар, оны атмосферадан тыс жұмыстарды бастайтын жоғарғы сатылардың бөлігі ретінде пайдалануға болады. Қолданғаннан кейін мұндай блоктарды жою орбитасына жіберу керек.
Алпысыншы жылдары ядролық реакторға негізделген электр станциясын құру идеясы пайда болды. Қыздырылған жұмыс сұйықтығы генераторға қосылған турбинаға берілуі мүмкін. Мұндай электр станциялары астронавтиканың одан әрі дамуы үшін қызығушылық туғызды, өйткені олар борттық жабдықтарға электр энергиясын өндіру саласындағы бар проблемалар мен шектеулерден арылуға мүмкіндік берді.
Сексенінші жылдары электр станциясы идеясы жобалау кезеңіне жетті. RD0410 қозғалтқышына негізделген осындай өнімнің жобасы әзірленді. IR-100 / IRGIT эксперименттік реакторларының бірі осы тақырып бойынша эксперименттерге қатысты, оның барысында ол 200 кВт генератордың жұмысын қамтамасыз етті.
Жаңа орта
Қатты фазалы ядросы бар кеңестік НРЭ пәні бойынша негізгі теориялық және практикалық жұмыстар сексенінші жылдардың ортасында аяқталды. Өнеркәсіп қолданыстағы RD0410 қозғалтқышы үшін күшейткіш блокты немесе басқа зымырандық және ғарыштық технологияны әзірлеуге кірісуі мүмкін. Алайда, мұндай жұмыстар ешқашан уақытында басталмады және көп ұзамай олардың басталуы мүмкін болмады.
Бұл кезде ғарыш саласы барлық жоспарлар мен идеяларды уақытында жүзеге асыру үшін жеткілікті ресурстарға ие болмады. Сонымен қатар, көп ұзамай әйгілі қайта құру басталды, ол көптеген ұсыныстар мен әзірлемелерге нүкте қойды. Чернобыль апатынан ядролық технологияның беделіне қатты әсер етті. Ақырында, сол кезеңде саяси проблемалар болды. 1988 жылы YARD 11B91 / RD0410 бойынша барлық жұмыстар тоқтатылды.
Әр түрлі мәліметтер бойынша, кем дегенде 2000 жылдардың басына дейін Байкал кешенінің кейбір объектілері әлі де Семей полигонында қалды. Сонымен қатар, аталғандардың бірінде. эксперименттік реактор әлі де жұмыс орнында болды. KBKhA болашақ жоғарғы сатыға орнатуға жарамды RD0410 толыққанды қозғалтқышын шығарды. Алайда оны қолдану техникасы жоспарда қалды.
RD0410 кейін
Ядролық зымыран қозғалтқыштары саласындағы жаңалықтар жаңа жобада қолданылды. 1992 жылы бірқатар ресейлік кәсіпорындар бірлесіп қатты фазалы ядро мен сутегі түріндегі жұмысшы сұйықтығы бар екі режимді қозғалтқышты жасады. Ракеталық қозғалтқыш режимінде мұндай өнім 920 с нақты импульспен 70 кН серпілісті дамытуы керек, ал қуат режимі 25 кВт электр қуатын қамтамасыз етеді. Мұндай ҰШЖ планетааралық ғарыш аппараттарының жобаларында қолдану үшін ұсынылды.
Өкінішке орай, сол кездегі жағдай жаңа және батыл зымырандық -ғарыштық техниканы құруға қолайлы болмады, сондықтан ядролық зымыран қозғалтқышының екінші нұсқасы қағазда қалды. Белгілі болғандай, отандық кәсіпорындар NRE пәніне әлі де белгілі бір қызығушылық танытып отыр, бірақ мұндай жобаларды іске асыру әлі мүмкін емес немесе орынды емес сияқты. Соған қарамастан, алдыңғы жобалар аясында кеңестік және ресейлік ғалымдар мен инженерлер айтарлықтай ақпарат жинап, маңызды тәжірибе жинай алғанын атап өткен жөн. Бұл дегеніміз, біздің елде қажеттілік туындаған кезде және оған сәйкес тәртіп пайда болған кезде, бұрын сыналғанға ұқсас жаңа ҰЭҚ құруға болады.
