XX sajandi 50–70ndatel saadud kogemused on XXI sajandil endiselt kasulikud
Võib tunduda kummaline, et tuumaenergia, mis on kindlalt juurdunud maasse, hüdrosfääri ja isegi kosmosesse, pole õhus juurdunud. Seda juhul, kui ilmsed ohutuskaalutlused (kuigi mitte ainult need) kaalusid üles ilmsed tehnilised ja operatiivsed eelised tuumaelektrijaamade kasutuselevõtust lennunduses.
Vahepeal ei saa selliste õhusõidukitega toimunud intsidentide tõsiste tagajärgede tõenäosust, kui need on ideaalsed, vaevalt pidada kõrgemaks võrreldes tuumaelektrijaamu kasutavate kosmosesüsteemidega. Ja objektiivsuse huvides tasub meelde tuletada: USA-A tüüpi Nõukogude kunstliku maa satelliidi Kosmos-954 õnnetus, mis juhtus 1978. aastal selle fragmentide kukkumisega Kanada territooriumile, mis juhtus 1978. aastal., ei toonud kaasa mereruumi luure- ja sihtmärkide määramise süsteemi kärpimist. (MKRT) "Legend", mille elemendiks olid seadmed US-A (17F16-K).
Teisest küljest on lennunduse tuumaelektrijaama töötingimused, mille eesmärk on tekitada tõukejõudu gaasiturbiinmootoriga õhku tarnitud tuumareaktoris soojuse tekitamisega, täiesti erinevad satelliittuumaelektrijaamade omadest, mis on termoelektrilised generaatorid. Täna on välja pakutud kaks lennunduse tuumakontrollisüsteemi skemaatilist diagrammi - avatud ja suletud tüüp. Avatud tüüpi skeem näeb ette suruõhu kuumutamise kompressori poolt otse reaktorikanalites ja sellele järgneva väljavoolu läbi jugaotsiku ning suletud tüüpi õhu soojendamine soojusvaheti abil, mille suletud ahelas jahutusvedelik ringleb. Suletud ahel võib olla ühe- või kaheahelaline ning tööohutuse tagamise seisukohast tundub teine variant kõige eelistatavam, kuna esimese vooluahelaga reaktoriploki saab paigutada kaitsekindlasse löögikindlasse kesta, tihedus mis hoiab ära katastroofilised tagajärjed lennuõnnetuste korral.
Suletud tüüpi lennunduse tuumasüsteemides saab kasutada surveveereaktoreid ja kiireid neutronreaktoreid. Kaheahelalise skeemi rakendamisel "kiire" reaktoriga NPS-i esimeses vooluringis kasutatakse jahutusvedelikuna nii vedelaid leelismetalle (naatrium, liitium) kui ka inertgaasi (heelium) ja teises leelist. metallid (vedel naatrium, eutektiline naatriumsulam jne) kaalium).
ÕHUS - REAKTOR
Idee kasutada tuumaenergiat lennunduses esitas 1942. aastal Manhattani projekti üks eestvedajaid Enrico Fermi. Ta hakkas huvi tundma USA õhujõudude juhtimise vastu ning 1946. aastal alustasid ameeriklased projekti NEPA (Nuclear Energy for the Propulsion of Aircraft), mille eesmärk oli määrata kindlaks piiramatu ulatusega pommitajate ja luurelennukite loomise võimalused.
Kõigepealt oli vaja läbi viia meeskonna ja maapealse teenistuse personali kiirgusvastase kaitsega seotud uuringud ning anda võimalike õnnetuste kohta tõenäosuslik-situatsiooniline hinnang. Töö kiirendamiseks laiendas USA õhujõud 1951. aastal NEPA projekti sihtprogrammile ANP (Aircraft Nuclear Propulsion). Selle raames töötas ettevõte General Electric välja avatud vooluringi ja Pratt-Whitney ettevõte suletud YSU ahela.
Tulevase lennunduse tuumareaktori (ainult füüsilise käivitamise režiimis) ja bioloogilise kaitse testimiseks oli ettevõtte Convair seeria strateegiline pommitaja B-36H Peacemaker mõeldud kuue kolvi- ja nelja turboreaktiivmootoriga. See ei olnud tuumalennuk, vaid lihtsalt lendav labor, kus reaktorit tuli katsetada, kuid sai tähise NB -36H - Nuclear Bomber ("Atomic pommitaja"). Kabiin muudeti plii- ja kummist kapsliks, millel oli täiendav teras- ja pliikilp. Neutronkiirguse eest kaitsmiseks sisestati kerele spetsiaalsed veega täidetud paneelid.
Lennukireaktori prototüübist ARE (Aircraft Reactor Experiment), mille lõi 1954. aastal Oak Ridge'i riiklik laboratoorium, sai maailma esimene homogeenne tuumareaktor, mille võimsus oli 2,5 MW sulasoola - naatriumfluoriidi ning tsirkoonium- ja uraanitetrafluoriidide kütusel.
Seda tüüpi reaktorite eelis seisneb südamiku hävimisega juhtunud õnnetuse põhimõttelises võimatus ja kütuse soolasegu ise suletud tüüpi lennunduse NSU korral toimiks esmase jahutusvedelikuna. Kui sulatatud soola kasutatakse jahutusvedelikuna, siis mida kõrgem on, näiteks vedela naatriumiga võrreldes, sulasoola soojusmahtuvus kasutada väikeste mõõtmetega tsirkulatsioonipumpasid ja sellest saab kasu metallide tarbimise vähenemine. reaktorijaama kui terviku konstruktsioon ning madal soojusjuhtivus oleks pidanud tagama tuumalennuki mootori stabiilsuse ootamatute temperatuurihüpete eest.
ARE reaktori baasil on ameeriklased välja töötanud katselise lennunduse YSU HTRE (Heat Transfer Reactor Experiment). Pikemalt mõtlemata kavandas General Dynamics strateegiliste pommitajate B-36 ja B-47 “Stratojet” jaoks J-seeria turboreaktiivmootoril põhineva lennuki X-39 tuumamootori-põlemiskambri asemel paigutati sellesse reaktorisüdamik.
Convair kavatses tarnida X-39 X-6-le-võib-olla oleks selle prototüübiks ülehelikiirusega strateegiline pommitaja B-58 Hustler, mis tegi oma esimese lennu 1956. aastal. Lisaks kaaluti ka sama YB-60 firma kogenud alahelikiirusega pommitaja aatomiversiooni. Kuid ameeriklased loobusid avatud ahelaga lennunduse tuumakontrollisüsteemist, leides, et X-39 reaktorisüdamiku õhukanalite seinte erosioon toob kaasa asjaolu, et lennuk jätab maha radioaktiivse raja, saastades keskkonda.
Edu lootust lubas Pratt-Whitney ettevõtte kiirgusohutum suletud tüüpi tuumaelektrijaam, mille loomisega oli seotud ka General Dynamics. Nende mootorite jaoks alustas ettevõte "Convair" eksperimentaallennukite NX-2 ehitamist. Töötati välja seda tüüpi tuumaelektrijaamadega tuumapommitajate nii turboreaktiiv- kui ka turbopropellerversioone.
Kuid mandritevaheliste ballistiliste rakettide Atlas vastuvõtmine 1959. aastal, mis on võimelised USA mandrilt NSV Liidus sihtmärke tabama, neutraliseeris ANP programmi, eriti kuna aatomlennukite tootmisproove poleks peaaegu enne 1970. aastat ilmunud. Selle tulemusel peatati märtsis 1961 USA -s president John F. Kennedy isikliku otsusega igasugune töö selles piirkonnas USA -s ja kunagi ei ehitatud ka tõelist aatomilennukit.
Lennureaktori NB-36H pommikambris asuva lennukireaktori ASTR (Aircraft Shield Test Reactor) lennuproov oli 1 MW kiire neutronreaktor, mis ei olnud mootoritega ühendatud ja mis töötas uraanidioksiidil ja mida jahutati õhuvool, mis võetakse spetsiaalsete õhuvõtuavade kaudu. Septembrist 1955 kuni märtsini 1957 sooritas NB-36H koos ASTR-iga 47 lendu New Mehhiko ja Texase osariikide asustamata alade järel, misjärel ei tõstetud autot kunagi taevasse.
Tuleb märkida, et USA õhujõud tegelesid ka tiibrakettide või, nagu oli kombeks öelda kuni 1960. aastateni, tuumamootori probleemiga, mis puudutas tiibrakette. Projekti Pluuto raames lõi Livermore Laboratory kaks proovi Tory tuumaraketimootorist, mis plaaniti paigaldada ülehelikiirusel toimuvale tiibraketile SLAM. Õhu "aatomkuumutamise" põhimõte reaktori südamiku läbimisel oli siin sama, mis avatud tüüpi tuumagaasiturbiinmootorite puhul, ainult ühe erinevusega: ramjetmootoril puudub kompressor ja turbiin. Aastatel 1961–1964 kohapeal edukalt katsetatud toorid on esimesed ja siiani ainsad tõesti tegutsevad lennunduse (täpsemalt raketi- ja lennundus) tuumaelektrijaamad. Kuid see projekt suleti ka lootusetuna ballistiliste rakettide loomisel saavutatud edu taustal.
Võta järele ja edesta
Muidugi tekkis idee kasutada tuumaenergiat lennunduses, sõltumata ameeriklastest, ka NSV Liidus. Tegelikult kahtlustasid nad läänes mitte põhjuseta, et sellist tööd tehakse Nõukogude Liidus, kuid nende kohta käiva fakti esmakordsel avalikustamisel läksid nad sassi. 1. detsembril 1958 teatas lennundusnädal: NSV Liit loob tuumamootoritega strateegilise pommitaja, mis tekitas Ameerikas märkimisväärset elevust ja aitas isegi säilitada huvi juba kaduma hakanud ANP -programmi vastu. Artiklile lisatud joonistel kujutas toimetuskunstnik aga üsna täpselt VM Myasishchevi eksperimentaalse disainibüroo lennukit M-50, mida sel ajal tegelikult arendati, täiesti "futuristliku" välimusega, millel olid tavalised turboreaktiivmootorid. Muide, pole teada, kas sellele väljaandele järgnes "showdown" NSV Liidu KGB-s: töö M-50-ga toimus kõige rangema saladuse õhkkonnas, pommitaja tegi oma esimese lennu hiljem kui mainimist lääne ajakirjanduses, oktoobris 1959, ja autot tutvustati laiemale avalikkusele alles 1961. aasta juulis Tushino õhupraadil.
Mis puutub Nõukogude ajakirjandusse, siis esimest korda aatomilennukist rääkis ajakirja "Technics - Youth" 1955. aasta numbris 8 kõige üldisemalt: "Aatomienergiat kasutatakse üha enam tööstuses, energeetikas, põllumajanduses ja ravim. Kuid pole enam kaugel aeg, mil seda lennunduses kasutama hakatakse. Lennuväljadelt tõusevad hiiglaslikud masinad kergesti õhku. Tuumalennukid saavad lennata peaaegu nii kaua, kui soovite, ilma kuude kaupa maapinnale vajumata, tehes ülehelikiirusel kümneid vahemaandumiseta ümbermaailmalende. " Ajakiri, vihjates sõiduki sõjalisele otstarbele (tsiviilõhusõidukid ei pea olema taevas "nii kaua, kui teile meeldib"), esitas sellegipoolest hüpoteetilise skeemi kauba-reisilennukist koos avatud tüüpi tuumaelektrijaamaga.
Kuid Myasishchevsky kollektiiv ja mitte üksi tegeles tõepoolest tuumaelektrijaamadega lennukitega. Kuigi Nõukogude füüsikud on nende loomise võimalust uurinud alates 40ndate lõpust, alustati selles suunas praktilist tööd Nõukogude Liidus palju hiljem kui USA -s ning algus pandi alla ministrite nõukogu määrusega. NSVL nr 1561-868, 12. august 1955. Tema sõnul said OKB-23 V. M. Myasishchev ja OKB-156 A. N. Tupolev, samuti lennukimootor OKB-165 A. M. Lyulka ja OKB-276 N. D. Kuznetsov ülesandeks aatomistrateegiliste pommitajate väljatöötamise.
Lennuki tuumareaktor projekteeriti akadeemikute I. V. Kurchatovi ja A. P. Aleksandrovi järelevalve all. Eesmärk oli sama, mis ameeriklastel: saada auto, mis pärast riigi territooriumilt startimist suudaks tabada sihtmärke kõikjal maailmas (ennekõike muidugi USA -s).
Nõukogude aatomlennundusprogrammi eripära oli see, et see jätkus isegi siis, kui see teema oli USA -s juba unustatud.
Tuumakontrollisüsteemi loomisel analüüsiti põhjalikult avatud ja suletud vooluahela skeeme. Niisiis töötas Lyulka disainibüroo avatud tüüpi skeemi alusel, mis sai koodi "B", kahte tüüpi aatom -turboreaktiivmootoreid -aksiaalseid, mille turbokompressori võll läbis rõngakujulise reaktori, ja "õõtshoobasid" - võlliga väljaspool reaktorit, mis asub kõveras voolutees. Kuznetsovi disainibüroo töötas omakorda mootorite kallal suletud "A" skeemi järgi.
Myasishchevi disainibüroo asus kohe lahendama kõige ilmselt raskemat ülesannet-kavandada ülikiireid aatompommitajaid. Isegi täna, vaadates 50ndate lõpus tehtud tulevaste autode skeeme, võib kindlasti näha 21. sajandi tehnilise esteetika jooni! Need on õhusõidukite "60", "60M" (tuumalennuk), "62" projektid skeemi "B" Lyulkovski mootorite jaoks, samuti "30" - juba Kuznetsovi mootorite all. "30" pommitaja eeldatavad omadused on muljetavaldavad: maksimaalne kiirus - 3600 km / h, reisikiirus - 3000 km / h.
Küll aga ei jõudnud asi Myasištševi tuumalennuki detailse disainini OKB-23 iseseisva likvideerimise ning V. N. Chelomey raketti ja kosmosesse OKB-52 viimise tõttu.
Programmis osalemise esimeses etapis pidi Tupolevi meeskond looma Ameerika NB-36H-ga sarnase lennulabori, mille pardal oli reaktor. Saadi nimetus Tu-95LAL, see ehitati turbopropellermootoriga raske strateegilise pommitaja Tu-95M baasil. Meie reaktorit, nagu ameeriklast, ei ühendatud kandelennuki mootoritega. Põhiline erinevus Nõukogude lennuki reaktori ja Ameerika vahel oli see, et see oli vesijahutusega, palju väiksema võimsusega (100 kW).
Kodumajapidamises kasutatavat reaktorit jahutas primaarringi vesi, mis omakorda andis soojust sekundaarringluse veele, mida jahutas õhu sissevoolu läbiv õhuvool. Nii töötati välja Kuznetsovi aatomiturbiinmootoriga NK-14A skemaatiline diagramm.
Tu-95LAL lendav tuumalabor aastatel 1961-1962 tõstis reaktori nii töö- kui ka "külma" olekus 36 korda õhku, et uurida bioloogilise kaitsesüsteemi tõhusust ja kiirguse mõju lennukisüsteemidele. Katsetulemuste kohaselt märkis lennundustehnoloogia riikliku komitee esimees P. V. Dementjev oma märkuses riigi juhtkonnale veebruaris 1962: koos YSU -ga töötati välja OKB -301 SA Lavochkin. - K. Ch.), kuna läbiviidud uurimistööst ei piisa sõjatehnika prototüüpide väljatöötamiseks, tuleb seda tööd jätkata."
OKB-156 projekteerimisreservi väljatöötamisel töötas Tupolevi projekteerimisbüroo pommitaja Tu-95 baasil välja eksperimentaalse Tu-119 õhusõiduki NK-14A mootoriga projekti. Kuna ülesanne luua ülipikapommitaja, mis esitaks NSV Liidus mandritevahelisi ballistilisi rakette ja merepõhiseid ballistilisi rakette (allveelaevadel), on kaotanud oma kriitilise tähtsuse, pidasid Tupolevid Tu-119 üleminekumudeliks viis tuumaallveetõrjelennuki loomiseks kaugreisilennuki Tu-114 baasil, mis samuti "kasvas" Tu-95-st. See eesmärk oli üsna kooskõlas Nõukogude Liidu juhtkonna murega, et ameeriklased võtsid 1960ndatel kasutusele Polaris ICBM ja seejärel Poseidon allveelaeva tuumaraketisüsteemi.
Sellise õhusõiduki projekti aga ei ellu viidud. Jäi alles projekteerimisetapis ja plaanid luua Tupolevi ülehelikiirusega pommitajate perekond YSU koodnimega Tu-120, mida nagu allveelaevade aatomi õhukütt oli kavas katsetada 70ndatel …
Sellele vaatamata meeldis Kremlile idee anda merelennundusele piiramatu lennuulatusega allveelaevade vastane lennuk, et võidelda NATO tuumaallveelaevadega mis tahes ookeanide piirkonnas. Pealegi pidi see masin kandma võimalikult palju allveelaevavastaste relvade laskemoona - rakette, torpeedosid, sügavuslaenguid (sealhulgas tuumarelvi) ja sonarpoid. Seetõttu langes valik raskele sõjalisele transpordilennukile An-22 "Antey", mille kandevõime oli 60 tonni-maailma suurimale laia kerega turbopropelleriga lennukile. Tulevane lennuk An-22PLO plaaniti standardse NK-12MA asemel varustada nelja aatom-turbopropelleriga mootoriga NK-14A.
Programm sellise nähtamatu loomiseks üheski teises tiibadega masinapargis sai koodnime "Aist" ja NK-14A reaktor töötati välja akadeemik A. P. Aleksandrovi juhtimisel. 1972. aastal alustati reaktori katsetamist lendava labori An-22 pardal (kokku 23 lendu) ja tehti järeldus selle ohutuse kohta normaaltalitluses. Ja tõsise õnnetuse korral nähti ette reaktorisõlme ja primaarringi eraldamine langeva lennukiga pehme maandumisega langevarjuga.
Üldiselt on lennureaktorist "Aist" saanud oma rakendusvaldkonnas kõige täiuslikum tuumateaduse ja -tehnoloogia saavutus.
Arvestades, et lennuki An-22 baasil oli kavas luua ka mandritevaheline strateegiline lennundusrakett An-22R koos allveelaeva ballistilise raketiga R-27, on selge, millise võimsa potentsiaali selline vedaja saaks, kui see oleks üle aatomjõule »NK-14A mootoritega! Ja kuigi asjad ei jõudnud nii projekti An-22PLO kui ka projekti An-22R elluviimiseni, tuleb nentida, et sellegipoolest on meie riik lennunduse tuumaelektrijaama loomise vallas USAst ette jõudnud.
Pole kahtlust, et see kogemus võib vaatamata eksootilisusele siiski olla kasulik, kuid selle rakendamise kõrgemal tasemel.
Mehitamata ülipikamaa luure- ja löögilennukisüsteemide väljatöötamine võib hästi minna tuumasüsteemide kasutamise teed nende peal-selliseid oletusi tehakse juba välismaal.
Samuti ennustasid teadlased, et selle sajandi lõpuks transporditakse tõenäoliselt miljoneid reisijaid tuumajõul töötavate reisilennukitega. Lisaks ilmselgele majanduslikule kasule, mis kaasneb lennunduse petrooleumi asendamisega tuumakütusega, räägime lennunduse panuse järsust vähenemisest, mis tuumaelektrijaamadele üleminekuga lakkab atmosfääri süsinikdioksiidiga rikastamast, globaalse kasvuhooneefekti suhtes.
Autori arvates sobiksid lennunduse tuumasüsteemid suurepäraselt tuleviku kommertslennundus-transpordikompleksidesse, mis põhinevad ülirasketel kaubalennukitel: näiteks sama hiiglaslik “lennukiparvlaev” M-90 kandevõimega 400 tonni, pakkusid välja VM Myasishchevi nimelise eksperimentaalse masinaehitustehase projekteerijad.
Loomulikult on probleeme avaliku arvamuse muutmisega tuumajaama tsiviillennunduse kasuks. Samuti tuleb lahendada tõsised küsimused, mis on seotud selle tuuma- ja terrorismivastase julgeoleku tagamisega (muide, eksperdid mainivad kodumaist lahendust reaktori langevarjuga “tulistamisega” hädaolukorras). Kuid enam kui pool sajandit tagasi pekstud tee saab jalutaja meisterdatud.
