Zkušenosti získané v 50.-70. letech 20. století budou i ve století XXI užitečné
Může se zdát zvláštní, že jaderná energie, která je pevně zakořeněná v zemi, v hydrosféře a dokonce i ve vesmíru, se ve vzduchu neujala. To je případ, kdy zjevné bezpečnostní aspekty (i když nejen je) převažují nad zjevnými technickými a provozními přínosy zavedení jaderných elektráren (NPS) v letectví.
Mezitím lze pravděpodobnost vážných následků incidentů s takovými letadly, za předpokladu, že jsou dokonalá, jen stěží považovat za vyšší ve srovnání s vesmírnými systémy využívajícími jaderné elektrárny (JE). A kvůli objektivitě stojí za připomenutí: nehoda sovětského umělého zemského satelitu Kosmos-954 typu US-A, ke které došlo v roce 1978 pádem jejích fragmentů na území Kanady, ke kterému došlo v roce 1978, nevedlo ke zkrácení systému průzkumu námořního prostoru a systému určování cílů. (MKRT) „Legenda“, jejímž prvkem byla zařízení US-A (17F16-K).
Na druhé straně jsou provozní podmínky letecké jaderné elektrárny určené k vytváření tahu generováním tepla v jaderném reaktoru přiváděném do vzduchu v motoru s plynovou turbínou zcela odlišné od podmínek satelitních jaderných elektráren, což jsou termoelektrické generátory. Dnes byly navrženy dva schematický diagram systému řízení jaderného letectví - otevřený a uzavřený typ. Schéma otevřeného typu zajišťuje ohřev stlačeného vzduchu kompresorem přímo v kanálech reaktoru s jeho následným odtokem proudovou tryskou a uzavřený typ zajišťuje ohřev vzduchu pomocí výměníku tepla, v jehož uzavřené smyčce chladicí kapalina cirkuluje. Uzavřený okruh může být jednookruhový nebo dvouokruhový a z hlediska zajištění provozní bezpečnosti vypadá druhá možnost jako nejvýhodnější, protože blok reaktoru s prvním obvodem může být umístěn v ochranném nárazuvzdorném obalu, těsnost z nichž předchází katastrofickým následkům v případě leteckých nehod.
V leteckých jaderných systémech uzavřeného typu lze použít tlakovodní reaktory a rychlé neutronové reaktory. Při implementaci dvouokruhového schématu s „rychlým“reaktorem v prvním okruhu NPS by byly jako chladivo použity kapalné alkalické kovy (sodík, lithium) a inertní plyn (helium) a ve druhém alkalické kovy (tekutý sodík, eutektická tavenina sodíku atd.) draslík).
NA VZDUCHU - REAKTOR
Myšlenku využití jaderné energie v letectví předložil v roce 1942 jeden z vůdců projektu Manhattan Enrico Fermi. Začala se zajímat o velení amerického letectva a v roce 1946 se Američané pustili do projektu NEPA (Nuclear Energy for the Propulsion of Aircraft), určeného k určení možností vytvoření bombardovacího a průzkumného letounu s neomezeným doletem.
Nejprve bylo nutné provést výzkum související s protiradiační ochranou posádky a personálu pozemních služeb a poskytnout pravděpodobnostně-situační posouzení možných nehod. Aby byla práce urychlena, projekt NEPA v roce 1951 byl americkým letectvem rozšířen na cílový program ANP (Aircraft Nuclear Propulsion). V jejím rámci společnost General Electric vyvinula otevřený obvod a společnost Pratt-Whitney vyvinula uzavřený obvod YSU.
Pro testování budoucího leteckého jaderného reaktoru (výhradně v režimu fyzických startů) a biologické ochrany byl určen sériový strategický bombardér B-36H Peacemaker společnosti Convair se šesti pístovými a čtyřmi proudovými motory. Nebylo to jaderné letadlo, ale byla to jen létající laboratoř, kde měl být reaktor testován, ale byl označen NB -36H - Nuclear Bomber („Atomový bombardér“). Kokpit byl přeměněn na olověnou a gumovou kapsli s přídavným ocelovým a olověným štítem. K ochraně před neutronovým zářením byly do trupu vloženy speciální panely naplněné vodou.
Prototyp leteckého reaktoru ARE (Aircraft Reactor Experiment), vytvořený v roce 1954 národní laboratoří Oak Ridge, se stal prvním homogenním jaderným reaktorem na světě s kapacitou 2,5 MW na palivo z roztavené soli - fluorid sodný a zirkonium a tetrafluoridy uranu.
Výhoda tohoto typu reaktorů spočívá v zásadní nemožnosti havárie s destrukcí jádra a samotná směs palivové soli by v případě NSU uzavřeného letectví fungovala jako primární chladivo. Když je jako chladivo použita roztavená sůl, tím vyšší je, ve srovnání například s kapalným sodíkem, tepelná kapacita roztavené soli použití oběhových čerpadel malých rozměrů a těží ze snížení spotřeby kovu konstrukce reaktorové elektrárny jako celku a nízká tepelná vodivost měla zajistit stabilitu jaderného leteckého motoru proti náhlým teplotním skokům. v prvním okruhu.
Na základě reaktoru ARE vyvinuli Američané experimentální letecký YSU HTRE (Heat Transfer Reactor Experiment). General Dynamics bez dalších okolků navrhla pro strategické bombardéry B-36 a B-47 „Stratojet“jaderný motor letadla X-39 na základě sériového proudového motoru J47-místo spalovací komory v něm bylo umístěno jádro reaktoru.
Convair zamýšlel dodat X-39 k X-6-možná by jeho prototypem byl nadzvukový strategický bombardér B-58 Hustler, který poprvé letěl v roce 1956. Kromě toho byla zvažována i atomová verze zkušeného podzvukového bombardéru stejné společnosti YB-60. Američané však opustili systém řízení jaderného letectví s otevřeným okruhem vzhledem k tomu, že eroze stěn vzduchových kanálů jádra reaktoru X-39 povede k tomu, že letadlo za sebou zanechá radioaktivní stopu, která znečišťuje životní prostředí.
Naději na úspěch slibovala radiačně bezpečnější uzavřená jaderná elektrárna společnosti Pratt-Whitney, na jejímž vzniku se podílela i společnost General Dynamics. Pro tyto motory zahájila společnost „Convair“stavbu experimentálních letadel NX-2. Byly zpracovávány proudové i turbovrtulové verze jaderných bombardérů s jadernými elektrárnami tohoto typu.
Přijetí mezikontinentálních balistických raket Atlas v roce 1959, schopných zasáhnout cíle v SSSR z kontinentálních Spojených států, však neutralizovalo program ANP, zejména proto, že vzorky výroby atomových letadel by se před rokem 1970 stěží objevily. V důsledku toho byla v březnu 1961 veškerá práce v této oblasti ve Spojených státech zastavena osobním rozhodnutím prezidenta Johna F. Kennedyho a skutečné atomové letadlo nebylo nikdy postaveno.
Letový vzorek leteckého reaktoru ASTR (Aircraft Shield Test Reactor), umístěného v prostoru pumy létající laboratoře NB-36H, byl 1 MW rychlý neutronový reaktor, který nebyl připojen k motorům a pracoval na oxidu uraničitém a chlazen proud vzduchu odebíraný speciálními přívody vzduchu. Od září 1955 do března 1957 uskutečnil NB-36H 47 letů s ASTR nad neobydlenými oblastmi států Nové Mexiko a Texas, načež vůz nikdy nezvedl na oblohu.
Je třeba poznamenat, že americké letectvo se zabývalo i problémem jaderného motoru pro řízené střely nebo, jak bylo zvykem do 60. let 20. století, pro projektilní letadla. V rámci projektu Pluto vytvořila Livermore Laboratory dva vzorky jaderného náporového motoru Tory, jehož instalace byla plánována na nadzvukovou řízenou střelu SLAM. Princip „atomového ohřevu“vzduchu průchodem přes jádro reaktoru zde byl stejný jako u motorů jaderných plynových turbín otevřeného typu, pouze s jedním rozdílem: v náporovém motoru chybí kompresor a turbína. Toryové, úspěšně testovaní na zemi v letech 1961-1964, jsou první a zatím jedinou skutečně fungující leteckou (přesněji raketovou a leteckou) jadernou elektrárnou. Ale tento projekt byl také uzavřen jako beznadějný na pozadí úspěchů při vytváření balistických raket.
Dohnat a předjet
Myšlenka využití jaderné energie v letectví se nezávisle na Američanech samozřejmě rozvinula také v SSSR. Ve skutečnosti na Západě, ne bez důvodu, měli podezření, že se takové práce provádějí v Sovětském svazu, ale s prvním zveřejněním skutečností o nich se dostali do nepořádku. 1. prosince 1958 Aviation Week hlásil: SSSR vytváří strategický bombardér s jadernými motory, což v Americe vyvolalo značné vzrušení a dokonce pomohlo udržet zájem o program ANP, který už začal mizet. Na kresbách doprovázejících článek však redaktor celkem přesně vykreslil letoun M-50 experimentální konstrukční kanceláře VM Myasishchev, který se v té době ve skutečnosti vyvíjel, se zcela „futuristickým“vzhledem, který měl konvenční proudové motory. Mimochodem, není známo, zda po této publikaci následovalo „zúčtování“v KGB SSSR: práce na letounu M-50 probíhaly v atmosféře nejpřísnějšího utajení, bombardér provedl svůj první let později než zmínka v západním tisku, v říjnu 1959, a vůz byl představen široké veřejnosti až v červenci 1961 na letecké přehlídce v Tushinu.
Pokud jde o sovětský tisk, poprvé o atomové rovině poprvé v nejobecnějších termínech informoval časopis „Technics - Youth“v čísle 8 pro rok 1955: „Atomová energie se stále více využívá v průmyslu, energetice, zemědělství a lék. Ale není daleko doba, kdy bude použit v letectví. Z letišť se do vzduchu snadno zvednou obří stroje. Jaderná letadla budou schopna létat téměř tak dlouho, jak budete chtít, aniž by se měsíce potopila na zem, čímž by desítky nepřetržitých letů po celém světě nadzvukovou rychlostí. “Časopis, který naznačuje vojenský účel vozidla (civilní letadla nemusí být na obloze „jak dlouho chcete“), přesto představil hypotetické schéma nákladního a osobního letadla s otevřenou jadernou elektrárnou.
Myasishchevsky kolektiv, a ne sám, se skutečně zabýval letadly s jadernými elektrárnami. Přestože sovětští fyzici studovali možnost jejich vzniku od konce 40. let, praktická práce v tomto směru v Sovětském svazu začala mnohem později než v USA a začátek byl položen vyhláškou Rady ministrů SSSR č. 1561-868 ze dne 12. srpna 1955. Podle něj měly OKB-23 V. M. Myasishchev a OKB-156 A. N. Tupolev, jakož i letecký motor OKB-165 A. M. Lyulka a OKB-276 N. D. Kuznetsov za úkol vyvinout atomové strategické bombardéry.
Letadlový jaderný reaktor byl navržen pod dohledem akademiků I. V. Kurchatova a A. P. Aleksandrova. Cíl byl stejný jako u Američanů: získat auto, které by po vzletu z území země dokázalo zasáhnout cíle kdekoli na světě (především v USA).
Charakteristickým rysem sovětského programu atomového letectví bylo, že pokračoval, i když bylo téma již ve Spojených státech zapomenuto.
Při vytváření jaderného řídicího systému byla důkladně analyzována schémata otevřeného a uzavřeného obvodu. V rámci schématu otevřeného typu, který obdržel kód „B“, Lyulka Design Bureau vyvinula dva typy atomových proudových motorů -axiální, s průchodem hřídele turbokompresoru prstencovým reaktorem, a „vahadla“- s hřídelí mimo reaktor umístěnou v zakřivené dráze toku. Na druhé straně Kuznetsov Design Bureau pracovala na motorech podle uzavřeného schématu „A“.
Úřad Myasishchev Design Bureau se okamžitě pustil do řešení zjevně nejobtížnějšího úkolu-navrhnout atomové superrychlé těžké bombardéry. I dnes lze při pohledu na schémata budoucích automobilů vyrobených na konci 50. let rozhodně vidět rysy technické estetiky 21. století! Jedná se o projekty letadel „60“, „60M“(jaderný hydroplán), „62“pro lyulkovské motory schématu „B“a „30“- již pod motory Kuznetsova. Očekávané vlastnosti bombardéru „30“jsou působivé: maximální rychlost - 3600 km / h, cestovní rychlost - 3000 km / h.
Záležitost se však nedostala k podrobnému návrhu jaderného letadla Myasishchev kvůli likvidaci OKB-23 v nezávislé kapacitě a jeho zavedení do rakety a prostoru OKB-52 V. N. Chelomeye.
V první fázi účasti v programu měl tým Tupolev vytvořit létající laboratoř účelově podobnou americké NB-36H s reaktorem na palubě. Dostal označení Tu-95LAL a byl postaven na základě sériového turbovrtulového těžkého strategického bombardéru Tu-95M. Náš reaktor, stejně jako americký, nebyl spojen s motory nosného letadla. Zásadní rozdíl mezi sovětským leteckým reaktorem a americkým byl v tom, že byl chlazen vodou, s mnohem nižším výkonem (100 kW).
Domácí reaktor byl chlazen vodou primárního okruhu, která zase dávala teplo vodě sekundárního okruhu, který byl ochlazován proudem vzduchu, který procházel přívodem vzduchu. Tak byl vypracován schematický diagram atomového turbovrtulového motoru NK-14A Kuznetsov.
Létající jaderná laboratoř Tu-95LAL v letech 1961-1962 zvedla reaktor do vzduchu 36krát jak v provozním, tak ve „studeném“stavu, aby studovala účinnost systému biologické ochrany a vliv radiace na systémy letadel. Podle výsledků testů však předseda Státního výboru pro leteckou technologii P. V. Dementyev ve své poznámce vedení země v únoru 1962 poznamenal: s YSU byl vyvinut v OKB -301 SA Lavočkin. - K. Ch.), protože provedená výzkumná práce je pro vývoj prototypů vojenské techniky nedostačující, musí v této práci pokračovat. “
Při vývoji konstrukční rezervy OKB-156 vyvinula Tupolev Design Bureau na základě bombardéru Tu-95 projekt experimentálního letounu Tu-119 s atomovými turbovrtulovými motory NK-14A. Vzhledem k tomu, že úkol vytvořit bombardér ultra dlouhého doletu s výskytem mezikontinentálních balistických raket a balistických raket na moři (na ponorkách) v SSSR ztratil svůj kritický význam, považovali Tupolevové Tu-119 za přechodný model na cesta k vytvoření jaderného protiponorkového letadla na základě dálkového osobního letounu Tu-114, který také „vyrostl“z Tu-95. Tento cíl byl zcela v souladu s obavami sovětského vedení ohledně rozmístění podmořského jaderného raketového systému Američany v 60. letech s ICBM Polaris a poté Poseidonem.
Projekt takového letadla však nebyl realizován. Zůstalo ve fázi návrhu a plánů na vytvoření rodiny nadzvukových bombardérů Tupolev s YSU pod krycím názvem Tu-120, které měly být, podobně jako lovec atomových letadel pro ponorky, testovány v 70. letech …
Kremlu se nicméně líbila myšlenka dát námořnímu letectvu protiponorkové letadlo s neomezeným letovým dosahem pro boj s jadernými ponorkami NATO v jakékoli oblasti oceánů. Tento stroj měl navíc nést co nejvíce munice protiponorkových zbraní - raket, torpéd, hlubinných náloží (včetně jaderných) a sonarových bójí. Proto padla volba na těžké vojenské dopravní letadlo An-22 „Antey“s nosností 60 tun-největší širokopásmové turbovrtulové letadlo na světě. Budoucí letadlo An-22PLO bylo plánováno vybavit čtyřmi atomovými turbovrtulovými motory NK-14A místo standardního NK-12MA.
Program pro vytvoření takového neviditelného v jakékoli jiné flotile okřídleného stroje dostal krycí název „Aist“a reaktor pro NK-14A byl vyvinut pod vedením akademika A. P. Aleksandrova. V roce 1972 začaly testy reaktoru na palubě létající laboratoře An-22 (celkem 23 letů) a byl učiněn závěr o jeho bezpečnosti za normálního provozu. A v případě vážné havárie se počítalo s oddělením reaktorového bloku a primárního okruhu od padajícího letadla měkkým přistáním padákem.
Obecně platí, že letecký reaktor „Aist“se stal nejdokonalejším výdobytkem jaderné vědy a technologie ve své oblasti použití.
Vzhledem k tomu, že na základě letounu An-22 bylo také plánováno vytvoření mezikontinentálního raketového systému strategické letecké dopravy An-22R s podmořskou balistickou raketou R-27, je jasné, jaký silný potenciál by takový dopravce mohl získat, kdyby převedeno na „atomový tah“»S motory NK-14A! A přestože k realizaci jak projektu An-22PLO, tak projektu An-22R nedošlo, je třeba konstatovat, že naše země přesto v oblasti vytváření letecké jaderné elektrárny předstihla Spojené státy.
Není pochyb o tom, že tato zkušenost, navzdory své exotičnosti, může být stále užitečná, ale na vyšší úrovni kvality implementace.
Vývoj bezpilotních průzkumných a útočných letounů s ultra dlouhým doletem může dobře sledovat cestu používání jaderných systémů na ně-takové předpoklady se již dělají v zahraničí.
Vědci také předpovídali, že do konce tohoto století budou miliony cestujících pravděpodobně přepraveny osobními letadly poháněnými jadernou energií. Kromě zjevných ekonomických výhod spojených s výměnou leteckého petroleje za jaderné palivo hovoříme o prudkém snížení příspěvku letectví, které s přechodem na jaderné energetické systémy přestane „obohacovat“atmosféru oxidem uhličitým, ke globálnímu skleníkovému efektu.
Podle názoru autora by letecké jaderné systémy dokonale zapadaly do komerčních leteckých transportních komplexů budoucnosti založených na super těžkých nákladních letadlech: například stejný obří „letecký trajekt“M-90 s nosností 400 tun, navrhli konstruktéři experimentálního závodu na stavbu strojů pojmenovaného po VM Myasishchev.
Samozřejmě existují problémy, pokud jde o změnu veřejného mínění ve prospěch jaderného civilního letectví. Bude také nutné vyřešit vážné problémy související se zajištěním jeho jaderné a protiteroristické bezpečnosti (mimochodem odborníci zmiňují domácí řešení padákovým „vystřelením“reaktoru v případě nouze). Ale cestu, zbitou před více než půl stoletím, zvládne chodec.
