Өткен ғасырдың елуінші жылдары ядролық технологияның қарқынды даму кезеңі болды. Алып державалар ядролық арсеналдарын құрды, жол бойында атом электр станцияларын, мұзжарғыштарды, сүңгуір қайықтарды және атом электр станцияларымен әскери кемелерді салды. Жаңа технологиялар үлкен уәде берді. Мысалы, сүңгуір қайықта су астындағы круиздік диапазонда ешқандай шектеулер болған жоқ, ал электр станциясына «жанармай құю» әр бірнеше жыл сайын жасалуы мүмкін. Әрине, ядролық реакторлардың кемшіліктері де болды, бірақ олардың өзіндік артықшылықтары қауіпсіздіктің барлық шығындарын өтеуге қарағанда. Уақыт өте келе атом энергетикалық жүйелерінің жоғары әлеуеті тек әскери -теңіз күштерінің қолбасшылығын ғана емес, сонымен қатар әскери авиацияны да қызықтырды. Бортында реакторы бар ұшақ бензинге немесе керосинге қарағанда әлдеқайда жақсы ұшу сипаттамаларына ие болуы мүмкін. Ең алдымен, әскерді осындай бомбалаушы, көліктік немесе сүңгуір қайыққа қарсы ұшақтардың теориялық ұшу қашықтығы қызықтырды.
1940 жылдардың соңында Германия мен Жапониямен соғыстағы бұрынғы одақтастар - АҚШ пен КСРО кенеттен қас жауға айналды. Екі елдің өзара орналасуының географиялық ерекшеліктері құрлықаралық диапазоны бар стратегиялық бомбалаушыларды құруды талап етті. Ескі технология атомдық оқ -дәрілерді басқа құрлыққа жеткізуді қамтамасыз ете алмады, бұл жаңа ұшақтар жасауды, зымыран техникасын дамытуды және т.б. Қырқыншы жылдардың өзінде американдық инженерлердің санасында ұшаққа ядролық реактор орнату идеясы пісіп жетілді. Сол кездегі есептеулер көрсеткендей, В-29 бомбалаушысымен салмағы, көлемі мен ұшу параметрлері бойынша салыстырылатын әуе кемесі ядролық отын құю кезінде ауада кем дегенде бес мың сағат уақыт өткізе алады. Басқаша айтқанда, сол кездегі жетілдірілмеген технологиялардың өзінде, борттағы бір ғана жанармай құйылатын ядролық реактор ұшақты бүкіл қызмет ету мерзімінде энергиямен қамтамасыз ете алады.
Сол кездегі гипотетикалық атомолеттердің екінші артықшылығы реактордың қол жеткізген температурасы болды. АЭС дұрыс жобаланған кезде реактордың көмегімен жұмыс істейтін затты қыздыру арқылы қолданыстағы турбоагрегаттық қозғалтқыштарды жақсартуға болар еді. Осылайша, қозғалтқыштың реактивті газдарының энергиясын және олардың температурасын жоғарылату мүмкін болды, бұл мұндай қозғалтқыштың тартылуын айтарлықтай арттыруға әкеледі. Барлық теориялық ойлар мен есептеулердің нәтижесінде кейбір бастары ядролық қозғалтқыштары бар ұшақтар атом бомбаларын жеткізетін әмбебап және жеңілмейтін көлікке айналды. Алайда, әрі қарайғы практикалық жұмыс мұндай «арманшылдардың» жігерін суытты.
NEPA бағдарламасы
1946 жылы АҚШ -тың жаңадан құрылған қорғаныс министрлігі NEPA (ұшақтардың қозғалысы үшін ядролық энергия) жобасын ашты. Бұл бағдарламаның мақсаты ұшақтарға арналған озық атом электр станцияларының барлық аспектілерін зерттеу болды. Fairchild NEPA бағдарламасының жетекші мердігері болып тағайындалды. Оған стратегиялық бомбалаушылар мен атом электр стансаларымен жабдықталған жоғары жылдамдықты барлаушы ұшақтардың келешегін зерделеу, сондай-ақ соңғысының келбетін қалыптастыру тапсырылды. Fairchild қызметкерлері бағдарлама бойынша жұмысты ең өзекті мәселемен бастауға шешім қабылдады: ұшқыштар мен қызмет көрсетуші персоналдың қауіпсіздігі. Ол үшін ұшатын зертхана ретінде пайдаланылатын бомбалаушының жүк бөліміне бірнеше грамм радийі бар капсула салынды. Кәдімгі экипаждың бір бөлігінің орнына Гейгер есептегіштерімен «қаруланған» компания қызметкерлері тәжірибелік ұшуларға қатысты. Жүк бөлімінде радиоактивті металдың аз мөлшеріне қарамастан, фондық радиация әуе кемесінің өмір сүруге болатын барлық көлемінде рұқсат етілген деңгейден асып түсті. Осы зерттеулердің нәтижесінде Fairchild қызметкерлері есептеулерге көшіп, тиісті қауіпсіздікті қамтамасыз ету үшін реакторға қандай қорғаныс қажет болатынын білуге мәжбүр болды. Алдын ала есептеулер В-29 ұшағы мұндай массаны көтере алмайтынын және қолданыстағы жүк бөлімінің көлемі реакторды бомба тіректерін бөлшектемей орналастыруға мүмкіндік бермейтінін анық көрсетті. Басқаша айтқанда, В-29 жағдайында ұзақ ұшу диапазоны (және тіпті алыс болашақта) мен кем дегенде қандай да бір пайдалы жүктемені таңдау керек болады.
Әуе кемесінің реакторының алдын -ала жобасын құру бойынша жұмыс жаңа және жаңа проблемаларға тап болды. Рұқсат етілмейтін салмақ пен өлшем параметрлерінен кейін реакторды ұшу кезінде бақылау, экипажды және құрылымды тиімді қорғау, реактордан пропеллерге энергия беру және т.б. Ақырында, жеткілікті маңызды қорғаныс кезінде де, реактордан келетін сәуле электронды жабдықтар мен экипажды айтпағанда, ұшақтың қуат жиынтығына және тіпті қозғалтқыштардың майлануына теріс әсер етуі мүмкін екені белгілі болды. Алдын ала жүргізілген жұмыстардың нәтижелері бойынша, 1948 жылға дейінгі NEPA бағдарламасы он миллион доллар жұмсалғанына қарамастан, өте күмәнді нәтижелерге ие болды. 48 жылдың жазында Массачусетс технологиялық институтында ұшақтарға арналған атом электр станцияларының болашағы тақырыбында жабық конференция өтті. Бірқатар даулар мен консультациялардан кейін, іс-шараға қатысушы инженерлер мен ғалымдар атомдық ұшақты жасау мүмкін екендігі туралы қорытындыға келді, бірақ оның алғашқы ұшулары тек алпысыншы жылдардың ортасына, тіпті одан да кешірек болды. күні
MIT -де өткен конференцияда ашық және жабық ядролық қозғалтқыштардың екі тұжырымдамасын құру туралы жарияланды. «Ашық» ядролық реактивті қозғалтқыш кіретін ауаны ыстық ядролық реактордың көмегімен қыздыратын, кәдімгі турбожетті қозғалтқыш болды. Ыстық ауа саптама арқылы шығарылып, турбинаны бір мезгілде айналдырды. Соңғысы компрессорлық дөңгелектерді қозғалысқа келтірді. Мұндай жүйенің кемшіліктері бірден талқыланды. Реактордың қыздырғыш бөліктерімен ауамен байланыс қажеттілігіне байланысты, бүкіл жүйенің ядролық қауіпсіздігі ерекше мәселелер туғызды. Сонымен қатар, ұшақтың қолайлы орналасуы үшін мұндай қозғалтқыштың реакторы өте кішкентай болуы керек еді, бұл оның қуаты мен қорғаныс деңгейіне әсер етті.
Жабық типті ядролық реактивті қозғалтқыш дәл осылай жұмыс істеуге мәжбүр болды, айырмашылығы-қозғалтқыш ішіндегі ауа реактордың жанасуымен қызады, бірақ арнайы жылу алмастырғышта. Реактордан тікелей бұл жағдайда белгілі бір салқындатқышты жылыту ұсынылды, ал қозғалтқыш ішіндегі бастапқы тізбектің радиаторларымен байланысқан кезде ауа температурасын көтеруі керек болды. Турбина мен компрессор орнында қалды және турбожеттердегі немесе ашық типті ядролық қозғалтқыштардағыдай жұмыс жасады. Тұйықталған қозғалтқыш реактордың өлшемдеріне арнайы шектеулер қоймады және қоршаған ортаға эмиссияны айтарлықтай төмендетуге мүмкіндік берді. Екінші жағынан, реактордың энергиясын ауаға беру үшін салқындатқышты таңдау ерекше мәселе болды. Әр түрлі салқындатқыш-сұйықтықтар тиімділікті қамтамасыз етпеді, ал металдар қозғалтқышты іске қоспас бұрын алдын ала қыздыруды қажет етті.
Конференция барысында экипаждың қорғаныс деңгейін жоғарылатудың бірнеше өзіндік әдістері ұсынылды. Ең алдымен, олар экипажды реактордың сәулеленуінен өздігінен қорғайтын тиісті конструкцияның көтергіш элементтерін құруға қатысты болды. Аз оптимист ғалымдар ұшқыштарға немесе, кем дегенде, олардың репродуктивті функциясына қауіп төндірмеуді ұсынды. Сондықтан қорғаныстың барынша жоғары деңгейін қамтамасыз ету және егде жастағы ұшқыштардан экипаждарды тарту туралы ұсыныс болды. Ақырында, перспективалы атомдық ұшақты қашықтан басқару жүйесімен жабдықтау туралы ойлар пайда болды, осылайша ұшу кезінде адамдар денсаулығына мүлде қауіп төндірмейді. Соңғы нұсқаны талқылау кезінде экипажды шағын планерде орналастыру идеясы келді, ол атомдық ұшақтың артында жеткілікті ұзындықтағы кабельде сүйрелуі керек еді.
ANP бағдарламасы
MIT-дегі конференция ми шабуылының бір түрі болды, атомдық ұшақтар жасау бағдарламасының одан әрі дамуына оң әсер етті. 1949 жылдың ортасында АҚШ әскерилері ANP (Aircraft Nuclear Propulsion) атты жаңа бағдарламаны іске қосты. Бұл жолы жұмыс жоспары бортында атом электр стансасы бар толыққанды әуе кемесін құруға дайындықты қамтыды. Басқа басымдықтарға байланысты бағдарламаға қатысатын кәсіпорындардың тізімі өзгертілді. Осылайша, Локхид пен Конвэйр перспективалы ұшақтың ұшақ конструкциясын жасаушылар ретінде жалданды, ал General Electric пен Pratt & Whitney -ге Fairchild -тің ядролық реактивті қозғалтқыш бойынша жұмысын жалғастыру тапсырылды.
ANP бағдарламасының бастапқы кезеңінде тапсырыс беруші қауіпсіз жабық қозғалтқышқа көбірек көңіл бөлді, бірақ General Electric әскери және мемлекеттік қызметкерлерге «түсіндіру» жүргізді. General Electric қызметкерлері ашық қозғалтқыштың қарапайымдылығы мен нәтижесінде арзан болуын талап етті. Олар жауаптыларды сендіре алды, нәтижесінде АНП бағдарламасының қозғаушы бағыты екі тәуелсіз жобаға бөлінді: General Electric жасаған «ашық» қозғалтқыш және Pratt & Whitney компаниясының тұйықталған моторы. Көп ұзамай General Electric өз жобасын жүзеге асыра алды және оған ерекше басымдыққа қол жеткізді, нәтижесінде қосымша қаржыландыру.
ANP бағдарламасы барысында ядролық қозғалтқыштың бұрыннан бар нұсқаларына тағы біреуі қосылды. Бұл жолы өз құрылымында атом электр станциясына ұқсайтын қозғалтқыш жасау ұсынылды: реактор суды қыздырады, ал алынған бу турбинаны басқарады. Соңғысы қуатты винтке береді. Басқалармен салыстырғанда тиімділігі төмен мұндай жүйе ең қарапайым өндіріс үшін ең қарапайым және ыңғайлы болып шықты. Соған қарамастан, атомдық ұшақтарға арналған электр станциясының бұл нұсқасы негізгіге айналмады. Бірнеше салыстырудан кейін тапсырыс беруші мен ANP мердігерлері бу турбинасын резерв ретінде қалдырып, «ашық» және «жабық» қозғалтқыштарды дамытуды жалғастыруды шешті.
Алғашқы үлгілер
1951-52 жылдары ANP бағдарламасы бірінші ұшақтың прототипін құру мүмкіндігін жақындатты. Оған сол кезде әзірленіп жатқан Convair YB-60 бомбалаушысы негіз болды, бұл қанатты және турбожетті қозғалтқыштары бар В-36-ны терең модернизациялау болды. Р-1 электр станциясы YB-60 үшін арнайы жасалған. Ол цилиндрлік қондырғыға негізделген, оның ішінде реакторы бар. Ядролық қондырғы шамамен 50 мегаватт жылу қуатын берді. Реакторға құбыр жүйесі арқылы төрт GE XJ53 турбожетті қозғалтқышы қосылды. Қозғалтқыш компрессорынан кейін ауа реактордың өзегінен өткен құбырлар арқылы өтіп, сол жерде қыздырылған кезде саптамадан шығарылды. Есептеулер реакторды салқындату үшін тек ауа жеткіліксіз болатынын көрсетті, сондықтан жүйеге бор суының ерітіндісіне арналған резервуарлар мен құбырлар енгізілді. Реакторға қосылған барлық электр станциялары бомбалаушының артқы жүк бөліміне мүмкіндігінше өмір сүру көлемінен алыс орнатылатын болды.
YB-60 прототипі
Айта кету керек, сонымен қатар отандық турбо-қозғалтқыштарды YB-60 ұшақтарында қалдыру жоспарланған болатын. Ашық ядролық қозғалтқыштар қоршаған ортаны ластайды және ешкім бұны аэродромдарға немесе елді мекендерге жақын жерде жасауға рұқсат бермейді. Сонымен қатар, АЭС техникалық ерекшеліктеріне байланысты дроссельге нашар жауап берді. Сондықтан оны пайдалану крейсерлік жылдамдықпен ұзақ ұшулар үшін ғана ыңғайлы және қолайлы болды.
Тағы бір сақтық шарасы, бірақ басқа сипатта, екі қосымша ұшу зертханасын құру болды. Олардың біріншісі, NB-36H және Crusader («Crusader») деп аталатын экипаждың қауіпсіздігін тексеруге арналған. В-36 сериясында қалың болат пластиналардан, қорғасын панельдерден және 20 см шыныдан жиналған он екі тонналық кокпит қондырғысы орнатылды. Қосымша қорғаныс үшін кабинаның артында боры бар су ыдысы болды. Крест жорығының құйрық бөлігінде, YB-60 ұшағының кабинасынан бірдей қашықтықта, қуаттылығы шамамен бір мегаваттық ASTR эксперименттік ASTR реакторы (Aircraft Shield Test Reactor) орнатылды. Реактор сумен салқындатылды, ол өзектің жылуын фюзеляждың сыртқы бетіндегі жылуалмастырғыштарға берді. ASTR реакторы ешқандай практикалық тапсырманы орындамады және тек эксперименттік сәулелену көзі ретінде жұмыс жасады.
NB-36H (X-6)
NB-36H зертханасының сынақ ұшулары келесідей көрінді: ұшқыштар реакторы сөндірілген ұшақты ауаға көтерді, барлық эксперименттер жүргізілген ең жақын шөлдегі сынақ алаңына ұшып кетті. Тәжірибелер аяқталғаннан кейін реактор өшіріліп, ұшақ базаға оралды. Крест жорығымен бірге Карсвелл аэродромынан тағы бір В-36 бомбалаушы құрал-саймандары мен теңіз десантшылары бар көлік ұшты. Әуе кемесінің прототипі апатқа ұшыраған жағдайда теңіз жаяу әскерлері сынықтардың қасына қонып, аумақты қоршауға алып, апат салдарын жоюға қатысуы тиіс еді. Бақытымызға орай, жұмыс істейтін реакторы бар барлық 47 рейс құтқарудың мәжбүрлі қонуынсыз орындалды. Сынақ ұшулары ядролық ұшақтың қоршаған ортаға ешқандай қатер төндірмейтінін көрсетті, әрине, дұрыс жұмыс істегенде және апатсыз.
Х-6 деп аталатын екінші ұшу зертханасы да В-36 бомбалаушыдан конверсиялануы керек еді. Олар бұл ұшаққа «Крест жорығы» қондырғысына ұқсас кабинаны орнатып, фюзеляждың ортасына АЭС орнатпақшы болды. Соңғысы P-1 қондырғысының негізінде жасалған және J47 турбожеттерінің негізінде жасалған жаңа GE XJ39 қозғалтқыштарымен жабдықталған. Төрт қозғалтқыштың әрқайсысының күші 3100 кгс болды. Бір қызығы, атом электр станциясы ұшу алдында ұшаққа орнатуға арналған моноблок болды. Қонғаннан кейін Х-6-ны арнайы жабдықталған ангарға апару, қозғалтқыштары бар реакторды алып тастау және оларды арнайы қоймаға салу жоспарланды. Жұмыстың осы кезеңінде арнайы тазарту қондырғысы да құрылды. Факт мынада: реактивті қозғалтқыштардың компрессорлары өшірілгеннен кейін реактор жеткілікті тиімділікпен салқындатуды тоқтатты және реактордың қауіпсіз өшуін қамтамасыз ететін қосымша құрал қажет болды.
Ұшу алдындағы тексеру
Толыққанды атом электр станциясымен ұшақтардың ұшуы басталмас бұрын американдық инженерлер жердегі зертханаларда тиісті зерттеулер жүргізуге шешім қабылдады. 1955 жылы HTRE-1 эксперименттік қондырғысы (жылу тасымалдау реакторы бойынша эксперименттер) жиналды. Елу тонналық қондырғы теміржол платформасы негізінде жиналды. Осылайша, эксперименттерді бастамас бұрын оны адамдардан алуға болады. HTRE-1 қондырғысында бериллий мен сынап қолданылған экрандалған ықшам уран реакторы қолданылды. Сондай -ақ, платформаға екі JX39 қозғалтқышы орналастырылды. Олар керосинді қолдана бастады, содан кейін қозғалтқыштар жұмыс жылдамдығына жетті, содан кейін басқару панелінің пәрмені бойынша компрессордан ауа реактордың жұмыс аймағына бағытталды. HTRE-1 көмегімен әдеттегі эксперимент бомбалаушының ұзақ ұшуын модельдейтін бірнеше сағатқа созылды. 56 жылдың ортасында тәжірибелік қондырғы 20 мегаваттан астам жылу қуаттылығына жетті.
HTRE-1
Кейіннен HTRE-1 қондырғысы жаңартылған жобаға сәйкес қайта жасалды, содан кейін ол HTRE-2 деп аталды. Жаңа реактор мен жаңа техникалық шешімдер 14 МВт қуатты қамтамасыз етті. Алайда, эксперименттік электр станциясының екінші нұсқасы ұшақтарға орнату үшін тым үлкен болды. Сондықтан 1957 жылға қарай HTRE-3 жүйесін жобалау басталды. Бұл екі турбожетті қозғалтқышпен жұмыс істеуге бейімделген, терең жаңартылған Р-1 жүйесі болды. Ықшам және жеңіл HTRE-3 жүйесі 35 мегаватт жылу қуатын берді. 1958 жылдың көктемінде жердегі сынақ кешенінің үшінші нұсқасының сынақтары басталды, ол барлық есептеулерді және ең бастысы мұндай электростанцияның болашағын толық растады.
Қиын тұйықталған тізбек
General Electric ашық тізбекті қозғалтқыштарға басымдық бергенде, Pratt & Whitney жабық атом электр станциясының жеке нұсқасын жасауға уақыт жоғалтпады. Pratt & Whitney -де олар бірден осындай жүйелердің екі нұсқасын зерттей бастады. Біріншісі қондырғының ең айқын құрылымы мен жұмысын білдіреді: салқындатқыш ядрода айналады және жылуды реактивті қозғалтқыштың тиісті бөлігіне береді. Екінші жағдайда, ядролық отынды ұнтақтап, оны тікелей салқындатқышқа салу ұсынылды. Мұндай жүйеде отын салқындатқыш сұйықтықтың бүкіл тізбегі бойынша айналады, алайда ядролық бөліну тек ядрода болады. Бұған реактор мен құбырлардың негізгі көлемінің дұрыс формасының көмегімен қол жеткізу керек еді. Зерттеу нәтижесінде реактордың тиімді жұмысын қамтамасыз ететін және радиациядан жақсы қорғауды қамтамасыз етуге көмектесетін салқындатқышты отынмен айналдыруға арналған мұндай құбырлар жүйесінің ең тиімді пішіндері мен өлшемдерін анықтауға мүмкіндік туды..
Сонымен қатар, айналымдағы отын жүйесі тым күрделі болып шықты. Одан әрі даму негізінен металл салқындатқышпен жуылатын «стационарлық» отын элементтерінің жолымен жүрді. Соңғысы ретінде әр түрлі материалдар қарастырылды, алайда құбырлардың коррозияға төзімділігі мен сұйық металдың айналымын қамтамасыз етудегі қиындықтар металл салқындатқышына тоқталуға мүмкіндік бермеді. Нәтижесінде реактор қатты қызып кеткен суды қолдануға арналған болуы керек еді. Есеп бойынша, реакторда су шамамен 810-820 ° температураға жетуі керек еді. Оны сұйық күйде ұстау үшін жүйеде шамамен 350 кг / см2 қысымды құру қажет болды. Жүйе металл салқындатқышы бар реакторға қарағанда өте күрделі, бірақ әлдеқайда қарапайым және қолайлы болып шықты. 1960 жылға қарай Pratt & Whitney өздерінің атомдық электр станциясындағы ұшақтарды салуды аяқтады. Дайын жүйені сынауға дайындық басталды, бірақ соңында бұл сынақтар болмады.
Қайғылы аяқталуы
NEPA және ANP бағдарламалары ондаған жаңа технологияларды, сондай-ақ бірқатар қызықты ноу-хауды құруға көмектесті. Алайда, олардың негізгі мақсаты - атомдық ұшақ құру - тіпті 1960 жылы да таяу жылдар ішінде қол жеткізе алмады. 1961 жылы Дж. Кеннеди билікке келді, ол бірден авиация үшін ядролық технологияның жетістіктеріне қызығушылық танытты. Олар сақталмағандықтан және бағдарламалардың құны әдепсіз мәнге жеткендіктен, АНП мен барлық атомдық ұшақтардың тағдыры үлкен мәселе болып шықты. Он жарым жыл ішінде әр түрлі сынақ қондырғыларын зерттеуге, жобалауға және салуға миллиардтан астам доллар жұмсалды. Сонымен бірге атом электр станциясы бар дайын ұшақтың құрылысы әлі де алыс болашақтың мәселесі болды. Әрине, қосымша ақша мен уақыт шығыны атомдық ұшақты практикалық пайдалануға әкелуі мүмкін. Алайда Кеннеди әкімшілігі басқаша шешім қабылдады. АНП бағдарламасының құны үнемі өсіп отырды, бірақ нәтиже болмады. Сонымен қатар, баллистикалық зымырандар өзінің жоғары әлеуетін толық дәлелдеді. 61-ші жылдың бірінші жартысында жаңа президент атомдық ұшақтардағы барлық жұмыстар тоқтатылуы тиіс құжатқа қол қойды. Айта кетерлігі, көп ұзамай, 60-шы жылы Пентагон даулы шешім қабылдады, оған сәйкес ашық типті электр станцияларындағы барлық жұмыстар тоқтатылды, ал барлық қаржыландыру «жабық» жүйелерге бөлінді.
Авиацияға арналған атом электр станцияларын құру саласындағы кейбір жетістіктерге қарамастан, ANP бағдарламасы сәтсіз деп танылды. Біраз уақыт АНП -мен бір мезгілде перспективалы зымырандарға арналған ядролық қозғалтқыштар жасалды. Алайда бұл жобалар күткен нәтиже бермеді. Уақыт өте келе олар да жабылды, ұшақтар мен зымырандарға арналған АЭС бағытында жұмыс толығымен тоқтады. Уақыт өте келе, әр түрлі жеке компаниялар мұндай әзірлемелерді өз бастамасымен жүргізуге тырысты, бірақ бұл жобалардың ешқайсысы мемлекеттік қолдау таппады. Американдық басшылық атомдық ұшақтардың болашағы туралы сенімін жоғалтқаннан кейін флот пен атом электр станциялары үшін атом электр станцияларын жасай бастады.
