محرك الصواريخ النووية RD0410. تطوير جريء بدون آفاق
في الماضي ، كانت الدول الرائدة تبحث عن حلول جديدة بشكل أساسي في مجال محركات الصواريخ وتكنولوجيا الفضاء. كانت أكثر الاقتراحات جرأة تتعلق بإنشاء ما يسمى ب. محركات الصواريخ النووية القائمة على مفاعل المواد الانشطارية. في بلدنا ، أعطى العمل في هذا الاتجاه نتيجة حقيقية في شكل محرك RD0410 التجريبي. ومع ذلك ، لم ينجح هذا المنتج في إيجاد مكانه في المشاريع الواعدة والتأثير على تطوير رواد الفضاء المحليين والعالميين.
العروض والمشاريع
بالفعل في الخمسينيات ، قبل بضع سنوات من إطلاق أول قمر صناعي ومركبة فضائية مأهولة ، تم تحديد آفاق تطوير محركات الصواريخ على الوقود الكيميائي. هذا الأخير جعل من الممكن الحصول على أداء عالٍ للغاية ، لكن نمو المعلمات لا يمكن أن يكون بلا حدود. في المستقبل ، كان على المحركات أن "ترتاح ضد سقف" قدراتها. في هذا الصدد ، كانت هناك حاجة إلى حلول جديدة بشكل أساسي لمواصلة تطوير أنظمة الصواريخ والفضاء.
بنيت ولكن لم تختبر نوع YRD RD0410
في عام 1955 ، حصل الأكاديمي م. أخذ Keldysh زمام المبادرة لإنشاء محرك صاروخي بتصميم خاص ، حيث يعمل المفاعل النووي كمصدر للطاقة. عُهد بتطوير هذه الفكرة إلى NII-1 للوزارة طيران صناعة؛ أصبح V.M. رئيس العمل. إيفليف. في أقصر وقت ممكن ، عمل المتخصصون على القضايا الرئيسية واقترحوا خيارين ل NRE واعد مع أفضل الخصائص.
اقترحت النسخة الأولى من المحرك ، المسماة "المخطط أ" ، استخدام مفاعل المرحلة الصلبة وأسطح التبادل الحراري الصلبة. الخيار الثاني ، "المخطط B" ، الذي تم توفيره لاستخدام مفاعل ذو قلب طور غازي - يجب أن تكون المادة الانشطارية في حالة البلازما ، وتم نقل الطاقة الحرارية إلى مائع العمل من خلال الإشعاع. قارن الخبراء بين المخططين واعتبروا الخيار "أ" ليكون أكثر نجاحًا. في المستقبل ، كان هو الأكثر نشاطًا حتى وصل إلى اختبارات كاملة.
بالتوازي مع البحث عن تصاميم NRE المثلى ، تم العمل على قضايا إنشاء قاعدة علمية وصناعية واختبار. لذلك ، في عام 1957 ، قام V.M. اقترح Ievlev مفهومًا جديدًا للاختبار والتصحيح. كان لابد من اختبار جميع العناصر الهيكلية الرئيسية في منصات مختلفة ، وبعد ذلك فقط يمكن تجميعها في هيكل واحد. في حالة "المخطط أ" ، تضمن هذا النهج إنشاء مفاعلات واسعة النطاق للاختبار.
في عام 1958 ، ظهر قرار مفصل من مجلس الوزراء ، والذي حدد مسار العمل الإضافي. تم تعيين M.V. مسؤولاً عن تطوير NRE. Keldysh ، I.V. كورتشاتوف و س. كوروليف. تم تشكيل قسم خاص في NII-1 ، برئاسة V.M. إيفليف ، الذي كان عليه التعامل مع اتجاه جديد. أيضًا ، شاركت عدة عشرات من المنظمات العلمية والتصميمية في العمل. تم التخطيط لمشاركة وزارة الدفاع. تم تحديد جدول العمل والفروق الدقيقة الأخرى للبرنامج الموسع.
بعد ذلك ، تفاعل جميع المشاركين في المشروع بنشاط بطريقة أو بأخرى. بالإضافة إلى ذلك ، في الستينيات ، تم عقد مؤتمرات مرتين مخصصة حصريًا لموضوع YARD والقضايا ذات الصلة.
قاعدة الاختبار
كجزء من برنامج تطوير NRE ، تم اقتراح تطبيق نهج جديد لاختبار وتطوير الوحدات اللازمة. في الوقت نفسه ، واجه المتخصصون مشكلة خطيرة. كان لابد من إجراء اختبار لبعض المنتجات في مفاعل نووي ، لكن مثل هذه الأنشطة كانت صعبة للغاية أو حتى مستحيلة. قد تعوق الاختبارات صعوبات ذات طبيعة اقتصادية أو تنظيمية أو بيئية.
مخطط تجميع الوقود لـ IR-100
في هذا الصدد ، تم تطوير طرق جديدة لاختبار المنتجات دون استخدام المفاعلات النووية. تم تقسيم هذه الفحوصات إلى ثلاث مراحل. الأول يتضمن دراسة العمليات في المفاعل على النماذج. ثم يجب أن يخضع المفاعل أو مكونات المحرك لاختبارات "باردة" ميكانيكية وهيدروليكية. بعد ذلك فقط ، يجب فحص العقد في ظروف درجات الحرارة العالية. بعد الانتهاء من جميع مكونات NRE بشكل منفصل على المدرجات ، كان من الممكن البدء في تجميع مفاعل أو محرك تجريبي كامل.
لإجراء اختبار على ثلاث مراحل للوحدات ، طورت العديد من الشركات وبنت منصات مختلفة. تحظى تقنية اختبار درجات الحرارة العالية بأهمية خاصة. أثناء تطويره ، كان من الضروري إنشاء تقنيات جديدة لتسخين الغازات. من عام 1959 إلى عام 1972 ، طور NII-1 عددًا من البلازماترونات عالية الطاقة التي تسخن الغازات حتى 3000 درجة كلفن وجعل من الممكن إجراء اختبارات درجات الحرارة العالية.
خاصة للعمل على "المخطط B" ، كان لابد من تطوير أجهزة أكثر تعقيدًا. لمثل هذه المهام ، كانت هناك حاجة إلى مشعل بلازما بضغط خرج من مئات الغلاف الجوي ودرجة حرارة تتراوح بين 10 و 15 ألف درجة كلفن. وبحلول نهاية الستينيات ، ظهرت تقنية تسخين الغاز بناءً على تفاعلها مع حزم الإلكترون ، مما جعل من الممكن الحصول على الخصائص المطلوبة.
نص قرار مجلس الوزراء على بناء مرفق جديد في موقع اختبار سيميبالاتينسك. يجب بناء طاولة اختبار ومفاعل تجريبي هناك لإجراء مزيد من الاختبارات لتجميعات الوقود والمكونات الأخرى في NRE. تم بناء جميع الهياكل الرئيسية بحلول عام 1961 ، وتم بدء التشغيل الأول للمفاعل في نفس الوقت. ثم تم صقل معدات المضلع وتحسينها عدة مرات. تم تصميم العديد من المخابئ تحت الأرض مع الحماية اللازمة لاستيعاب المفاعل والموظفين.
في الواقع ، كان مشروع YRD الواعد أحد أكثر المشاريع جرأة في وقته ، وبالتالي أدى إلى تطوير وبناء كتلة من الأجهزة الفريدة وأجهزة الاختبار. كل هذه المواقف جعلت من الممكن إجراء الكثير من التجارب وجمع كمية كبيرة من البيانات من مختلف الأنواع ، مناسبة لتطوير المشاريع المختلفة.
"المخطط ألف"
مرة أخرى في أواخر الخمسينيات ، تم النظر في أنجح نسخة واعدة من المحرك من النوع "أ". اقترح هذا المفهوم بناء محرك صاروخي نووي يعتمد على مفاعل بمبادلات حرارية مسؤولة عن تسخين سائل العمل الغازي. كان على طرد الأخير من خلال الفوهة أن يخلق الاتجاه المطلوب. على الرغم من بساطة المفهوم ، ارتبط تنفيذ هذه الأفكار بعدد من الصعوبات.
نموذج لتجميعات الوقود لمفاعل IR-100
بادئ ذي بدء ، ظهرت مشكلة اختيار المواد لبناء النواة. كان على تصميم المفاعل أن يتحمل الأحمال الحرارية العالية ويحافظ على القوة المطلوبة. بالإضافة إلى ذلك ، كان عليه أن يمر بالنيوترونات الحرارية ، ولكن في نفس الوقت لا يفقد خصائصه بسبب الإشعاع المؤين. أيضًا ، كان من المتوقع إطلاق حرارة غير متساوية في القلب ، مما فرض متطلبات جديدة على تصميمه.
للبحث عن حلول وتحسين التصميم ، نظمت NII-1 ورشة عمل خاصة ، والتي كان من المفترض أن تصنع تجميعات وقود نموذجية ومكونات أساسية أخرى. في هذه المرحلة من العمل ، تم اختبار العديد من المعادن والسبائك ، وكذلك المواد الأخرى. لتصنيع مجموعات الوقود ، يمكن استخدام التنجستن والموليبدينوم والجرافيت والكربيدات ذات درجة الحرارة العالية وما إلى ذلك. كما تم إجراء بحث عن الطلاءات الواقية التي تمنع تدمير الهيكل.
خلال التجارب ، تم العثور على المواد المثلى لتصنيع المكونات الفردية من NRE. بالإضافة إلى ذلك ، كان من الممكن تأكيد الإمكانية الأساسية للحصول على دفعة محددة لترتيب 850-900 ثانية. أعطى هذا المحرك الواعد أعلى أداء وميزة كبيرة على أنظمة الوقود الكيميائية.
كان قلب المفاعل عبارة عن أسطوانة يبلغ طولها حوالي 1 متر وقطرها 50 مم. في الوقت نفسه ، كان من المتصور إنشاء 26 نوعًا مختلفًا من مجموعات الوقود بميزات معينة. بناءً على نتائج الاختبارات اللاحقة ، تم اختيار أكثر الاختبارات نجاحًا وفعالية. تم توفير التصميم الموجود لتجميعات الوقود لاستخدام تكوينين للوقود. الأول عبارة عن خليط من اليورانيوم 235 (90٪) مع النيوبيوم أو كربيد الزركونيوم. تم تشكيل هذا الخليط على شكل قضيب ملتوي بأربعة شعاع بطول 100 مم وقطره 2,2 مم. يتكون التكوين الثاني من اليورانيوم والجرافيت. تم صنعه على شكل مناشير سداسية بطول 100-200 مم مع قناة داخلية 1 مم ، والتي كانت لها بطانة. تم وضع القضبان والمنشورات في علبة معدنية محكمة الغلق ومقاومة للحرارة.
بدأ اختبار التجميعات والعناصر في موقع اختبار سيميبالاتينسك في عام 1962. لمدة عامين من العمل ، تم إطلاق 41 عملية إطلاق للمفاعل. بادئ ذي بدء ، تمكنا من العثور على الإصدار الأكثر فعالية من المحتوى الأساسي. كما تم تأكيد جميع القرارات والخصائص الرئيسية. على وجه الخصوص ، تعاملت جميع وحدات المفاعل مع الأحمال الحرارية والإشعاعية. وهكذا ، وجد أن المفاعل المطور قادر على حل مهمته الرئيسية - لتسخين الهيدروجين الغازي إلى 3000-3100 درجة كلفن بمعدل تدفق معين. كل هذا جعل من الممكن البدء في تطوير محرك صاروخي نووي كامل.
11B91 في بايكال
في أوائل الستينيات ، بدأ العمل في إنشاء محرك صاروخي نووي كامل بناءً على المنتجات والتطورات الحالية. بادئ ذي بدء ، درس NII-1 إمكانية إنشاء عائلة كاملة من محركات الصواريخ بمعايير مختلفة ، ومناسبة للاستخدام في مشاريع تكنولوجيا الصواريخ المختلفة. من بين هذه العائلة ، كانوا أول من قرر تصميم وبناء محرك منخفض الدفع - 36 كيلو نيوتن. يمكن استخدام مثل هذا المنتج لاحقًا في مرحلة عليا واعدة مناسبة لإرسال مركبات فضائية إلى أجرام سماوية أخرى.
مفاعل IRGIT أثناء التجميع
في عام 1966 ، بدأ NII-1 ومكتب تصميم الأتمتة الكيميائية العمل المشترك على تشكيل المظهر وتصميم مستقبل محرك الصاروخ النووي. سرعان ما تلقى المحرك المؤشرات 11B91 و RD0410. كان عنصره الرئيسي هو المفاعل المسمى IR-100. في وقت لاحق ، تم تسمية المفاعل باسم IRGIT ("مفاعل أبحاث للدراسات الجماعية لـ TVEL"). كان من المخطط في الأصل إنشاء ساحتين مختلفتين. الأول كان منتجًا تجريبيًا للاختبار في الموقع ، والثاني كان نموذجًا للطيران. ومع ذلك ، في عام 1970 ، تم دمج مشروعين مع اختبار عين إلى ميداني. بعد ذلك ، أصبحت KBHA المطور الرئيسي للنظام الجديد.
باستخدام التطورات في البحث الأولي في مجال NRE ، بالإضافة إلى استخدام قاعدة الاختبار الحالية ، كان من الممكن تحديد شكل المستقبل 11B91 بسرعة والبدء في التصميم الفني الكامل.
في الوقت نفسه ، تم إنشاء مجمع مقاعد بايكال للاختبارات المستقبلية في موقع الاختبار. تم اقتراح اختبار المحرك الجديد في منشأة تحت الأرض مع مجموعة كاملة من الحماية. تم توفير وسائل لجمع وترسيب سائل العمل الغازي. لتجنب انبعاثات الإشعاع ، كان لا بد من الاحتفاظ بالغاز في حوامل الغاز ، وبعد ذلك فقط يمكن إطلاقه في الغلاف الجوي. بسبب التعقيد الخاص للعمل ، تم بناء مجمع بايكال لمدة 15 عامًا تقريبًا. تم الانتهاء من كائناته الأخيرة بعد بدء الاختبار على الأشياء الأولى.
في عام 1977 ، في مجمع بايكال ، تم تشغيل مكان عمل ثانٍ للمحطات التجريبية ، ومجهز بوسائل لتزويد سائل العمل على شكل هيدروجين. في 17 سبتمبر ، تم الانتهاء من الإطلاق الفعلي لمنتج 11B91. في 27 مارس 1978 ، تم إطلاق الطاقة. في 3 يوليو و 11 أغسطس ، تم إجراء اختبارين للحريق مع التشغيل الكامل للمنتج كمحرك صاروخي نووي. في هذه الاختبارات ، تم رفع طاقة المفاعل تدريجيًا إلى 24 و 33 و 42 ميجاوات. تم تسخين الهيدروجين حتى 2630 درجة مئوية. في أوائل الثمانينيات ، تم اختبار نموذجين آخرين. لقد أظهروا قوة تصل إلى 62-63 ميجاوات وقاموا بتسخين الغاز حتى 2500 درجة مئوية.
مشروع RD0410
في مطلع السبعينيات والثمانينيات ، كان الأمر يتعلق بإنشاء محرك صاروخي نووي كامل ، مناسب تمامًا للتركيب على الصواريخ أو المراحل العليا. تم تشكيل المظهر النهائي لمثل هذا المنتج ، وأكدت الاختبارات في موقع اختبار سيميبالاتينسك جميع خصائص التصميم الرئيسية.
كان محرك RD0410 النهائي مختلفًا بشكل ملحوظ عن المنتجات الحالية. تميز بتكوين الوحدات والتخطيط وحتى المظهر ، بسبب مبادئ التشغيل الأخرى. في الواقع ، تم تقسيم RD0410 إلى عدة كتل رئيسية: المفاعل ووسيلة تزويد سائل العمل والمبادل الحراري والفوهة. شغل المفاعل المضغوط الموقع المركزي ، ووضعت بقية الأجهزة بجانبه. أيضًا ، كانت الفناء بحاجة إلى خزان منفصل للهيدروجين السائل.
بلغ الارتفاع الإجمالي لمنتج RD0410 / 11B91 3,5 متر ، وكان أقصى قطر له 1,6 متر ، وكان الوزن مع مراعاة الحماية من الإشعاع 2 طن ، وبلغت قوة الدفع المحسوبة للمحرك في الفراغ 35,2 كيلو نيوتن أو 3,59 تريليون قدم. النبضة النوعية في الفراغ هي 910 kgf • s / kg أو 8927 m / s. يمكن تشغيل المحرك 10 مرات. المورد - ساعة واحدة من خلال تحسينات معينة في المستقبل ، كان من الممكن زيادة الخصائص إلى المستوى المطلوب.
من المعروف أن مائع العمل المسخن لمثل هذا NRE له نشاط إشعاعي محدود. ومع ذلك ، بعد الاختبارات ، تم الدفاع عنه ، وتعين إغلاق المنطقة التي يقع فيها المدرج لمدة يوم. يعتبر استخدام مثل هذا المحرك في الغلاف الجوي للأرض غير آمن. في الوقت نفسه ، يمكن استخدامه كجزء من المراحل العليا ، وبدء العمل خارج الغلاف الجوي. بعد الاستخدام ، يجب إرسال هذه الكتل إلى مدار التخلص.
مرة أخرى في الستينيات ، ظهرت فكرة إنشاء محطة للطاقة على أساس YARD. يمكن تغذية سائل العمل المسخن إلى توربين متصل بمولد. كانت محطات الطاقة هذه ذات أهمية لمواصلة تطوير الملاحة الفضائية ، لأنها أتاحت التخلص من المشاكل والقيود الحالية في مجال توليد الكهرباء للمعدات الموجودة على متن الطائرة.
في الثمانينيات ، وصلت فكرة محطة الطاقة إلى مرحلة التصميم. كان يجري العمل على مشروع لمثل هذا المنتج يعتمد على محرك RD0410. شارك أحد المفاعلات التجريبية IR-100 / IRGIT في تجارب حول هذا الموضوع ، تضمن خلالها تشغيل مولد 200 كيلووات.
بيئة جديدة
تم الانتهاء من العمل النظري والعملي الرئيسي حول موضوع NRE السوفيتي بنواة المرحلة الصلبة بحلول منتصف الثمانينيات. يمكن أن تبدأ الصناعة في تطوير مرحلة عليا أو غيرها من تكنولوجيا الصواريخ والفضاء لمحرك RD0410 الحالي. ومع ذلك ، لم يكن من الممكن بدء هذا العمل في الوقت المحدد ، وسرعان ما أصبحت بدايته مستحيلة.
في ذلك الوقت ، لم يعد لدى صناعة الفضاء موارد كافية لتنفيذ جميع الخطط والأفكار في الوقت المناسب. بالإضافة إلى ذلك ، سرعان ما بدأت البيريسترويكا سيئة السمعة ، مما وضع حدًا لكتلة المقترحات والتطورات. تضررت سمعة التكنولوجيا النووية بشدة من جراء حادث تشيرنوبيل. أخيرًا ، لم تكن الفترة خالية من المشاكل ذات الطابع السياسي. في عام 1988 ، تم إيقاف جميع الأعمال المتعلقة بالموضوع YARD 11B91 / RD0410.
وفقًا لمصادر مختلفة ، على الأقل حتى بداية العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، كانت بعض كائنات مجمع بايكال لا تزال موجودة في موقع اختبار سيميبالاتينسك. علاوة على ذلك ، على أحد ما يسمى ب. وظائف كانت لا تزال موجودة مفاعل تجريبي. تمكنت KBHA من إنتاج محرك RD0410 كامل ، مناسب للتركيب في مرحلة عليا مستقبلية. ومع ذلك ، ظلت تقنية استخدامه في الخطط.
بعد RD0410
وجدت التطورات حول موضوع محركات الصواريخ النووية تطبيقًا في المشروع الجديد. في عام 1992 ، طور عدد من الشركات الروسية بشكل مشترك محركًا ثنائي الوضع بنواة صلبة وسائل عامل على شكل هيدروجين. في وضع محرك الصاروخ ، يجب أن يطور مثل هذا المنتج قوة دفع تبلغ 70 كيلو نيوتن مع دفعة محددة تبلغ 920 ثانية ، ويوفر وضع الطاقة 25 كيلو واط من الطاقة الكهربائية. تم اقتراح مثل هذا NRE للاستخدام في مشاريع المركبات الفضائية بين الكواكب.
لسوء الحظ ، في ذلك الوقت لم يكن الوضع مواتًا لإنشاء صاروخ جديد وجريء وتكنولوجيا الفضاء ، وبالتالي بقي الإصدار الثاني من محرك الصاروخ النووي على الورق. بقدر ما هو معروف ، لا تزال الشركات المحلية تظهر اهتمامًا معينًا بموضوع NRE ، لكن تنفيذ مثل هذه المشاريع ليس ممكنًا أو مناسبًا بعد. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أنه في إطار المشاريع السابقة ، تمكن العلماء والمهندسون السوفييت والروس من تجميع قدر كبير من المعلومات واكتساب خبرة نقدية. هذا يعني أنه عند ظهور حاجة وظهور أمر مقابل في بلدنا ، يمكن إنشاء ساحة جديدة وفقًا للنوع الذي تم اختباره في الماضي.
على أساس:
http://kbkha.ru/
https://popmech.ru/
http://cosmoworld.ru/
http://tehnoomsk.ru/
Akimov V.N. ، Koroteev A.S. ، Gafarov A.A. الخ. سمي مركز الأبحاث على اسم M. V. Keldysh. 1933-2003: 70 عامًا في طليعة الصواريخ وتكنولوجيا الفضاء. - م: "الهندسة" ، 2003.
العروض والمشاريع
بالفعل في الخمسينيات ، قبل بضع سنوات من إطلاق أول قمر صناعي ومركبة فضائية مأهولة ، تم تحديد آفاق تطوير محركات الصواريخ على الوقود الكيميائي. هذا الأخير جعل من الممكن الحصول على أداء عالٍ للغاية ، لكن نمو المعلمات لا يمكن أن يكون بلا حدود. في المستقبل ، كان على المحركات أن "ترتاح ضد سقف" قدراتها. في هذا الصدد ، كانت هناك حاجة إلى حلول جديدة بشكل أساسي لمواصلة تطوير أنظمة الصواريخ والفضاء.
بنيت ولكن لم تختبر نوع YRD RD0410
في عام 1955 ، حصل الأكاديمي م. أخذ Keldysh زمام المبادرة لإنشاء محرك صاروخي بتصميم خاص ، حيث يعمل المفاعل النووي كمصدر للطاقة. عُهد بتطوير هذه الفكرة إلى NII-1 للوزارة طيران صناعة؛ أصبح V.M. رئيس العمل. إيفليف. في أقصر وقت ممكن ، عمل المتخصصون على القضايا الرئيسية واقترحوا خيارين ل NRE واعد مع أفضل الخصائص.
اقترحت النسخة الأولى من المحرك ، المسماة "المخطط أ" ، استخدام مفاعل المرحلة الصلبة وأسطح التبادل الحراري الصلبة. الخيار الثاني ، "المخطط B" ، الذي تم توفيره لاستخدام مفاعل ذو قلب طور غازي - يجب أن تكون المادة الانشطارية في حالة البلازما ، وتم نقل الطاقة الحرارية إلى مائع العمل من خلال الإشعاع. قارن الخبراء بين المخططين واعتبروا الخيار "أ" ليكون أكثر نجاحًا. في المستقبل ، كان هو الأكثر نشاطًا حتى وصل إلى اختبارات كاملة.
بالتوازي مع البحث عن تصاميم NRE المثلى ، تم العمل على قضايا إنشاء قاعدة علمية وصناعية واختبار. لذلك ، في عام 1957 ، قام V.M. اقترح Ievlev مفهومًا جديدًا للاختبار والتصحيح. كان لابد من اختبار جميع العناصر الهيكلية الرئيسية في منصات مختلفة ، وبعد ذلك فقط يمكن تجميعها في هيكل واحد. في حالة "المخطط أ" ، تضمن هذا النهج إنشاء مفاعلات واسعة النطاق للاختبار.
في عام 1958 ، ظهر قرار مفصل من مجلس الوزراء ، والذي حدد مسار العمل الإضافي. تم تعيين M.V. مسؤولاً عن تطوير NRE. Keldysh ، I.V. كورتشاتوف و س. كوروليف. تم تشكيل قسم خاص في NII-1 ، برئاسة V.M. إيفليف ، الذي كان عليه التعامل مع اتجاه جديد. أيضًا ، شاركت عدة عشرات من المنظمات العلمية والتصميمية في العمل. تم التخطيط لمشاركة وزارة الدفاع. تم تحديد جدول العمل والفروق الدقيقة الأخرى للبرنامج الموسع.
بعد ذلك ، تفاعل جميع المشاركين في المشروع بنشاط بطريقة أو بأخرى. بالإضافة إلى ذلك ، في الستينيات ، تم عقد مؤتمرات مرتين مخصصة حصريًا لموضوع YARD والقضايا ذات الصلة.
قاعدة الاختبار
كجزء من برنامج تطوير NRE ، تم اقتراح تطبيق نهج جديد لاختبار وتطوير الوحدات اللازمة. في الوقت نفسه ، واجه المتخصصون مشكلة خطيرة. كان لابد من إجراء اختبار لبعض المنتجات في مفاعل نووي ، لكن مثل هذه الأنشطة كانت صعبة للغاية أو حتى مستحيلة. قد تعوق الاختبارات صعوبات ذات طبيعة اقتصادية أو تنظيمية أو بيئية.
مخطط تجميع الوقود لـ IR-100
في هذا الصدد ، تم تطوير طرق جديدة لاختبار المنتجات دون استخدام المفاعلات النووية. تم تقسيم هذه الفحوصات إلى ثلاث مراحل. الأول يتضمن دراسة العمليات في المفاعل على النماذج. ثم يجب أن يخضع المفاعل أو مكونات المحرك لاختبارات "باردة" ميكانيكية وهيدروليكية. بعد ذلك فقط ، يجب فحص العقد في ظروف درجات الحرارة العالية. بعد الانتهاء من جميع مكونات NRE بشكل منفصل على المدرجات ، كان من الممكن البدء في تجميع مفاعل أو محرك تجريبي كامل.
لإجراء اختبار على ثلاث مراحل للوحدات ، طورت العديد من الشركات وبنت منصات مختلفة. تحظى تقنية اختبار درجات الحرارة العالية بأهمية خاصة. أثناء تطويره ، كان من الضروري إنشاء تقنيات جديدة لتسخين الغازات. من عام 1959 إلى عام 1972 ، طور NII-1 عددًا من البلازماترونات عالية الطاقة التي تسخن الغازات حتى 3000 درجة كلفن وجعل من الممكن إجراء اختبارات درجات الحرارة العالية.
خاصة للعمل على "المخطط B" ، كان لابد من تطوير أجهزة أكثر تعقيدًا. لمثل هذه المهام ، كانت هناك حاجة إلى مشعل بلازما بضغط خرج من مئات الغلاف الجوي ودرجة حرارة تتراوح بين 10 و 15 ألف درجة كلفن. وبحلول نهاية الستينيات ، ظهرت تقنية تسخين الغاز بناءً على تفاعلها مع حزم الإلكترون ، مما جعل من الممكن الحصول على الخصائص المطلوبة.
نص قرار مجلس الوزراء على بناء مرفق جديد في موقع اختبار سيميبالاتينسك. يجب بناء طاولة اختبار ومفاعل تجريبي هناك لإجراء مزيد من الاختبارات لتجميعات الوقود والمكونات الأخرى في NRE. تم بناء جميع الهياكل الرئيسية بحلول عام 1961 ، وتم بدء التشغيل الأول للمفاعل في نفس الوقت. ثم تم صقل معدات المضلع وتحسينها عدة مرات. تم تصميم العديد من المخابئ تحت الأرض مع الحماية اللازمة لاستيعاب المفاعل والموظفين.
في الواقع ، كان مشروع YRD الواعد أحد أكثر المشاريع جرأة في وقته ، وبالتالي أدى إلى تطوير وبناء كتلة من الأجهزة الفريدة وأجهزة الاختبار. كل هذه المواقف جعلت من الممكن إجراء الكثير من التجارب وجمع كمية كبيرة من البيانات من مختلف الأنواع ، مناسبة لتطوير المشاريع المختلفة.
"المخطط ألف"
مرة أخرى في أواخر الخمسينيات ، تم النظر في أنجح نسخة واعدة من المحرك من النوع "أ". اقترح هذا المفهوم بناء محرك صاروخي نووي يعتمد على مفاعل بمبادلات حرارية مسؤولة عن تسخين سائل العمل الغازي. كان على طرد الأخير من خلال الفوهة أن يخلق الاتجاه المطلوب. على الرغم من بساطة المفهوم ، ارتبط تنفيذ هذه الأفكار بعدد من الصعوبات.
نموذج لتجميعات الوقود لمفاعل IR-100
بادئ ذي بدء ، ظهرت مشكلة اختيار المواد لبناء النواة. كان على تصميم المفاعل أن يتحمل الأحمال الحرارية العالية ويحافظ على القوة المطلوبة. بالإضافة إلى ذلك ، كان عليه أن يمر بالنيوترونات الحرارية ، ولكن في نفس الوقت لا يفقد خصائصه بسبب الإشعاع المؤين. أيضًا ، كان من المتوقع إطلاق حرارة غير متساوية في القلب ، مما فرض متطلبات جديدة على تصميمه.
للبحث عن حلول وتحسين التصميم ، نظمت NII-1 ورشة عمل خاصة ، والتي كان من المفترض أن تصنع تجميعات وقود نموذجية ومكونات أساسية أخرى. في هذه المرحلة من العمل ، تم اختبار العديد من المعادن والسبائك ، وكذلك المواد الأخرى. لتصنيع مجموعات الوقود ، يمكن استخدام التنجستن والموليبدينوم والجرافيت والكربيدات ذات درجة الحرارة العالية وما إلى ذلك. كما تم إجراء بحث عن الطلاءات الواقية التي تمنع تدمير الهيكل.
خلال التجارب ، تم العثور على المواد المثلى لتصنيع المكونات الفردية من NRE. بالإضافة إلى ذلك ، كان من الممكن تأكيد الإمكانية الأساسية للحصول على دفعة محددة لترتيب 850-900 ثانية. أعطى هذا المحرك الواعد أعلى أداء وميزة كبيرة على أنظمة الوقود الكيميائية.
كان قلب المفاعل عبارة عن أسطوانة يبلغ طولها حوالي 1 متر وقطرها 50 مم. في الوقت نفسه ، كان من المتصور إنشاء 26 نوعًا مختلفًا من مجموعات الوقود بميزات معينة. بناءً على نتائج الاختبارات اللاحقة ، تم اختيار أكثر الاختبارات نجاحًا وفعالية. تم توفير التصميم الموجود لتجميعات الوقود لاستخدام تكوينين للوقود. الأول عبارة عن خليط من اليورانيوم 235 (90٪) مع النيوبيوم أو كربيد الزركونيوم. تم تشكيل هذا الخليط على شكل قضيب ملتوي بأربعة شعاع بطول 100 مم وقطره 2,2 مم. يتكون التكوين الثاني من اليورانيوم والجرافيت. تم صنعه على شكل مناشير سداسية بطول 100-200 مم مع قناة داخلية 1 مم ، والتي كانت لها بطانة. تم وضع القضبان والمنشورات في علبة معدنية محكمة الغلق ومقاومة للحرارة.
بدأ اختبار التجميعات والعناصر في موقع اختبار سيميبالاتينسك في عام 1962. لمدة عامين من العمل ، تم إطلاق 41 عملية إطلاق للمفاعل. بادئ ذي بدء ، تمكنا من العثور على الإصدار الأكثر فعالية من المحتوى الأساسي. كما تم تأكيد جميع القرارات والخصائص الرئيسية. على وجه الخصوص ، تعاملت جميع وحدات المفاعل مع الأحمال الحرارية والإشعاعية. وهكذا ، وجد أن المفاعل المطور قادر على حل مهمته الرئيسية - لتسخين الهيدروجين الغازي إلى 3000-3100 درجة كلفن بمعدل تدفق معين. كل هذا جعل من الممكن البدء في تطوير محرك صاروخي نووي كامل.
11B91 في بايكال
في أوائل الستينيات ، بدأ العمل في إنشاء محرك صاروخي نووي كامل بناءً على المنتجات والتطورات الحالية. بادئ ذي بدء ، درس NII-1 إمكانية إنشاء عائلة كاملة من محركات الصواريخ بمعايير مختلفة ، ومناسبة للاستخدام في مشاريع تكنولوجيا الصواريخ المختلفة. من بين هذه العائلة ، كانوا أول من قرر تصميم وبناء محرك منخفض الدفع - 36 كيلو نيوتن. يمكن استخدام مثل هذا المنتج لاحقًا في مرحلة عليا واعدة مناسبة لإرسال مركبات فضائية إلى أجرام سماوية أخرى.
مفاعل IRGIT أثناء التجميع
في عام 1966 ، بدأ NII-1 ومكتب تصميم الأتمتة الكيميائية العمل المشترك على تشكيل المظهر وتصميم مستقبل محرك الصاروخ النووي. سرعان ما تلقى المحرك المؤشرات 11B91 و RD0410. كان عنصره الرئيسي هو المفاعل المسمى IR-100. في وقت لاحق ، تم تسمية المفاعل باسم IRGIT ("مفاعل أبحاث للدراسات الجماعية لـ TVEL"). كان من المخطط في الأصل إنشاء ساحتين مختلفتين. الأول كان منتجًا تجريبيًا للاختبار في الموقع ، والثاني كان نموذجًا للطيران. ومع ذلك ، في عام 1970 ، تم دمج مشروعين مع اختبار عين إلى ميداني. بعد ذلك ، أصبحت KBHA المطور الرئيسي للنظام الجديد.
باستخدام التطورات في البحث الأولي في مجال NRE ، بالإضافة إلى استخدام قاعدة الاختبار الحالية ، كان من الممكن تحديد شكل المستقبل 11B91 بسرعة والبدء في التصميم الفني الكامل.
في الوقت نفسه ، تم إنشاء مجمع مقاعد بايكال للاختبارات المستقبلية في موقع الاختبار. تم اقتراح اختبار المحرك الجديد في منشأة تحت الأرض مع مجموعة كاملة من الحماية. تم توفير وسائل لجمع وترسيب سائل العمل الغازي. لتجنب انبعاثات الإشعاع ، كان لا بد من الاحتفاظ بالغاز في حوامل الغاز ، وبعد ذلك فقط يمكن إطلاقه في الغلاف الجوي. بسبب التعقيد الخاص للعمل ، تم بناء مجمع بايكال لمدة 15 عامًا تقريبًا. تم الانتهاء من كائناته الأخيرة بعد بدء الاختبار على الأشياء الأولى.
في عام 1977 ، في مجمع بايكال ، تم تشغيل مكان عمل ثانٍ للمحطات التجريبية ، ومجهز بوسائل لتزويد سائل العمل على شكل هيدروجين. في 17 سبتمبر ، تم الانتهاء من الإطلاق الفعلي لمنتج 11B91. في 27 مارس 1978 ، تم إطلاق الطاقة. في 3 يوليو و 11 أغسطس ، تم إجراء اختبارين للحريق مع التشغيل الكامل للمنتج كمحرك صاروخي نووي. في هذه الاختبارات ، تم رفع طاقة المفاعل تدريجيًا إلى 24 و 33 و 42 ميجاوات. تم تسخين الهيدروجين حتى 2630 درجة مئوية. في أوائل الثمانينيات ، تم اختبار نموذجين آخرين. لقد أظهروا قوة تصل إلى 62-63 ميجاوات وقاموا بتسخين الغاز حتى 2500 درجة مئوية.
مشروع RD0410
في مطلع السبعينيات والثمانينيات ، كان الأمر يتعلق بإنشاء محرك صاروخي نووي كامل ، مناسب تمامًا للتركيب على الصواريخ أو المراحل العليا. تم تشكيل المظهر النهائي لمثل هذا المنتج ، وأكدت الاختبارات في موقع اختبار سيميبالاتينسك جميع خصائص التصميم الرئيسية.
كان محرك RD0410 النهائي مختلفًا بشكل ملحوظ عن المنتجات الحالية. تميز بتكوين الوحدات والتخطيط وحتى المظهر ، بسبب مبادئ التشغيل الأخرى. في الواقع ، تم تقسيم RD0410 إلى عدة كتل رئيسية: المفاعل ووسيلة تزويد سائل العمل والمبادل الحراري والفوهة. شغل المفاعل المضغوط الموقع المركزي ، ووضعت بقية الأجهزة بجانبه. أيضًا ، كانت الفناء بحاجة إلى خزان منفصل للهيدروجين السائل.
بلغ الارتفاع الإجمالي لمنتج RD0410 / 11B91 3,5 متر ، وكان أقصى قطر له 1,6 متر ، وكان الوزن مع مراعاة الحماية من الإشعاع 2 طن ، وبلغت قوة الدفع المحسوبة للمحرك في الفراغ 35,2 كيلو نيوتن أو 3,59 تريليون قدم. النبضة النوعية في الفراغ هي 910 kgf • s / kg أو 8927 m / s. يمكن تشغيل المحرك 10 مرات. المورد - ساعة واحدة من خلال تحسينات معينة في المستقبل ، كان من الممكن زيادة الخصائص إلى المستوى المطلوب.
من المعروف أن مائع العمل المسخن لمثل هذا NRE له نشاط إشعاعي محدود. ومع ذلك ، بعد الاختبارات ، تم الدفاع عنه ، وتعين إغلاق المنطقة التي يقع فيها المدرج لمدة يوم. يعتبر استخدام مثل هذا المحرك في الغلاف الجوي للأرض غير آمن. في الوقت نفسه ، يمكن استخدامه كجزء من المراحل العليا ، وبدء العمل خارج الغلاف الجوي. بعد الاستخدام ، يجب إرسال هذه الكتل إلى مدار التخلص.
مرة أخرى في الستينيات ، ظهرت فكرة إنشاء محطة للطاقة على أساس YARD. يمكن تغذية سائل العمل المسخن إلى توربين متصل بمولد. كانت محطات الطاقة هذه ذات أهمية لمواصلة تطوير الملاحة الفضائية ، لأنها أتاحت التخلص من المشاكل والقيود الحالية في مجال توليد الكهرباء للمعدات الموجودة على متن الطائرة.
في الثمانينيات ، وصلت فكرة محطة الطاقة إلى مرحلة التصميم. كان يجري العمل على مشروع لمثل هذا المنتج يعتمد على محرك RD0410. شارك أحد المفاعلات التجريبية IR-100 / IRGIT في تجارب حول هذا الموضوع ، تضمن خلالها تشغيل مولد 200 كيلووات.
بيئة جديدة
تم الانتهاء من العمل النظري والعملي الرئيسي حول موضوع NRE السوفيتي بنواة المرحلة الصلبة بحلول منتصف الثمانينيات. يمكن أن تبدأ الصناعة في تطوير مرحلة عليا أو غيرها من تكنولوجيا الصواريخ والفضاء لمحرك RD0410 الحالي. ومع ذلك ، لم يكن من الممكن بدء هذا العمل في الوقت المحدد ، وسرعان ما أصبحت بدايته مستحيلة.
في ذلك الوقت ، لم يعد لدى صناعة الفضاء موارد كافية لتنفيذ جميع الخطط والأفكار في الوقت المناسب. بالإضافة إلى ذلك ، سرعان ما بدأت البيريسترويكا سيئة السمعة ، مما وضع حدًا لكتلة المقترحات والتطورات. تضررت سمعة التكنولوجيا النووية بشدة من جراء حادث تشيرنوبيل. أخيرًا ، لم تكن الفترة خالية من المشاكل ذات الطابع السياسي. في عام 1988 ، تم إيقاف جميع الأعمال المتعلقة بالموضوع YARD 11B91 / RD0410.
وفقًا لمصادر مختلفة ، على الأقل حتى بداية العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، كانت بعض كائنات مجمع بايكال لا تزال موجودة في موقع اختبار سيميبالاتينسك. علاوة على ذلك ، على أحد ما يسمى ب. وظائف كانت لا تزال موجودة مفاعل تجريبي. تمكنت KBHA من إنتاج محرك RD0410 كامل ، مناسب للتركيب في مرحلة عليا مستقبلية. ومع ذلك ، ظلت تقنية استخدامه في الخطط.
بعد RD0410
وجدت التطورات حول موضوع محركات الصواريخ النووية تطبيقًا في المشروع الجديد. في عام 1992 ، طور عدد من الشركات الروسية بشكل مشترك محركًا ثنائي الوضع بنواة صلبة وسائل عامل على شكل هيدروجين. في وضع محرك الصاروخ ، يجب أن يطور مثل هذا المنتج قوة دفع تبلغ 70 كيلو نيوتن مع دفعة محددة تبلغ 920 ثانية ، ويوفر وضع الطاقة 25 كيلو واط من الطاقة الكهربائية. تم اقتراح مثل هذا NRE للاستخدام في مشاريع المركبات الفضائية بين الكواكب.
لسوء الحظ ، في ذلك الوقت لم يكن الوضع مواتًا لإنشاء صاروخ جديد وجريء وتكنولوجيا الفضاء ، وبالتالي بقي الإصدار الثاني من محرك الصاروخ النووي على الورق. بقدر ما هو معروف ، لا تزال الشركات المحلية تظهر اهتمامًا معينًا بموضوع NRE ، لكن تنفيذ مثل هذه المشاريع ليس ممكنًا أو مناسبًا بعد. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أنه في إطار المشاريع السابقة ، تمكن العلماء والمهندسون السوفييت والروس من تجميع قدر كبير من المعلومات واكتساب خبرة نقدية. هذا يعني أنه عند ظهور حاجة وظهور أمر مقابل في بلدنا ، يمكن إنشاء ساحة جديدة وفقًا للنوع الذي تم اختباره في الماضي.
على أساس:
http://kbkha.ru/
https://popmech.ru/
http://cosmoworld.ru/
http://tehnoomsk.ru/
Akimov V.N. ، Koroteev A.S. ، Gafarov A.A. الخ. سمي مركز الأبحاث على اسم M. V. Keldysh. 1933-2003: 70 عامًا في طليعة الصواريخ وتكنولوجيا الفضاء. - م: "الهندسة" ، 2003.
معلومات