Өткөндө алдыңкы өлкөлөр ракета жана космостук технологиялар үчүн кыймылдаткычтар жаатында принципиалдуу жаңы чечимдерди издешкен. Эң кайраттуу сунуштар аталганды түзүүгө байланыштуу болгон. бөлүнүүчү материалдык реакторго негизделген ядролук ракета кыймылдаткычтары. Биздин өлкөдө бул багыттагы иштер эксперименталдык RD0410 кыймылдаткычы түрүндө реалдуу натыйжаларды берди. Ошого карабастан, бул продукт келечектүү долбоорлордо өз ордун таба алган жок жана ата мекендик жана дүйнөлүк астронавтиканын өнүгүшүнө таасир эте алган жок.
Сунуштар жана долбоорлор
Элүүнчү жылдарда эле, биринчи спутник жана башкарылган космос кемесинин учурулушуна бир нече жыл калганда, химиялык отун боюнча ракета кыймылдаткычтарын өнүктүрүүнүн келечеги аныкталган. Акыркы абдан жогорку мүнөздөмөлөрдү алууга мүмкүндүк берди, бирок параметрлердин өсүшү чексиз болушу мүмкүн эмес. Келечекте кыймылдаткычтар мүмкүнчүлүктөрүнүн "чегине" тийиши керек болчу. Буга байланыштуу ракеталык жана космостук системаларды андан ары өнүктүрүү үчүн принципиалдуу жаңы чечимдер талап кылынган.
Курулган, бирок RD0410 NRM тарабынан сыналган эмес
1955 -жылы академик М. В. Келдыш атомдук реактор энергия булагы катары иштей турган өзгөчө конструкциядагы ракета кыймылдаткычын түзүү демилгеси менен чыккан. Бул идеяны иштеп чыгуу Авиация өнөр жай министрлигинин NII-1ине тапшырылган; В. М. Иевлев. Эң кыска убакыттын ичинде адистер негизги маселелерди иштеп чыгышты жана эң жакшы мүнөздөмөлөргө ээ келечектүү КЭУнун эки вариантын сунушташты.
"Схема А" деп аталган кыймылдаткычтын биринчи версиясы катуу фазалуу ядросу жана катуу жылуулук алмашуучу беттери бар реакторду колдонууну сунуштаган. Экинчи вариант "В схемасы" газ фазалуу активдүү зонасы бар реакторду колдонууну караган - бөлүнүүчү зат плазма абалында болушу керек болчу жана жылуулук энергиясы нурлануу аркылуу жумушчу суюктукка өткөрүлүп берилген. Эксперттер эки схеманы салыштырып, "А" вариантын ийгиликтүү деп эсептешти. Келечекте ал эң активдүү иштелип чыккан, ал тургай толук кандуу сыноолорго жеткен.
NREдин оптималдуу долбоорлорун издөө менен катар илимий, өндүрүштүк жана сыноо базасын түзүү маселелери иштелип жаткан. Ошентип, 1957 -жылы В. М. Иевлев тестирлөө жана так жөндөө үчүн жаңы концепцияны сунуштады. Бардык негизги структуралык элементтер ар кандай стенддерде сыноодон өтүшү керек болчу, ошондон кийин гана алар бир структурага чогултулушу мүмкүн. А схемасында бул ыкма сыноо үчүн толук масштабдуу реакторлорду түзүүнү билдирет.
1958 -жылы Министрлер Советинин деталдуу токтому пайда болуп, анда мындан аркы иштин жүрүшү аныкталган. М. В. Келдыш, И. В. Курчатов жана С. П. Королев. NII-1де атайын бөлүм түзүлүп, В. М. Иевлев, ал жаңы багыт менен алектениши керек болчу. Ошондой эле, ишке ондогон илимий жана конструктордук уюмдар тартылган. Коргоо министрлигинин катышуусу пландаштырылган. Кеңири программанын иш тартиби жана башка нюанстары аныкталды.
Андан кийин, долбоордун бардык катышуучулары тигил же бул жол менен активдүү өз ара аракеттенишкен. Мындан тышкары, алтымышынчы жылдарда эки ирет конференциялар өткөрүлүп, алар жалаң гана ядролук курал темасына жана ага байланыштуу маселелерге арналган.
Тест базасы
NRE өнүктүрүү программасынын алкагында керектүү бирдиктерди тестирлөө жана тестирлөө үчүн жаңы ыкманы колдонуу сунушталды. Ошол эле учурда адистер олуттуу көйгөйгө туш болушкан. Кээ бир продуктуларды текшерүү өзөктүк реактордо жүргүзүлүшү керек болчу, бирок мындай иштерди жүргүзүү өтө кыйын же мүмкүн эмес болчу. Тестирлөөгө экономикалык, уюштуруучулук же экологиялык кыйынчылыктар тоскоол болушу мүмкүн.
IR-100 үчүн күйүүчү майдын схемасы
Буга байланыштуу продукцияны сыноонун жаңы ыкмалары ядролук реакторлорду колдонбостон иштелип чыккан. Мындай текшерүүлөр үч этапка бөлүнгөн. Биринчиси реактордогу процесстерди моделдер боюнча изилдөөнү камтыйт. Андан кийин реактордун же кыймылдаткычтын тетиктери механикалык жана гидравликалык "муздак" сыноолордон өтүшү керек болчу. Ошондо гана жыйындарды жогорку температура шартында текшерүү керек болчу. Өзүнчө, NREдин бардык компоненттерин стенддерде иштеп чыккандан кийин, толук кандуу эксперименталдык реакторду же кыймылдаткычты чогултууну баштоо мүмкүн болду.
Агрегаттардын үч баскычтуу сыноолорун жүргүзүү үчүн бир нече ишканалар ар кандай стенддерди иштеп чыгып, курушкан. Жогорку температурада тестирлөө техникасы өзгөчө кызыгууну жаратат. Аны иштеп чыгуу учурунда газдарды жылытуу үчүн жаңы технологияларды түзүү зарыл болгон. 1959-жылдан 1972-жылга чейин NII-1 газдарды 3000 ° К чейин ысыткан жана жогорку температурадагы сыноолорду жүргүзүүгө мүмкүндүк берген бир катар күчтүү кубаттуу плазматрондорду иштеп чыккан.
Өзгөчө "В схемасын" иштеп чыгуу үчүн андан да татаал түзүлүштөрдү иштеп чыгуу керек болчу. Мындай тапшырмалар үчүн жүздөгөн атмосферадагы басымы бар жана температурасы 10-15 миң К болгон плазматрон керек эле. Алтымышынчы жылдардын аягында анын электрондук нурлар менен өз ара аракеттешүүсүнө негизделген газды жылытуу технологиясы пайда болгон, бул аны керектүү өзгөчөлүктөрдү алуу мүмкүн.
Министрлер Советинин токтомунда Семей полигонунда жаңы объектинин курулушу каралган. Ал жерде күйүүчү отряддарды жана НРЭнин башка компоненттерин андан ары сыноо үчүн сыноо стендин жана эксперименталдык реакторду куруу зарыл болгон. Бардык негизги конструкциялар 1961-жылга чейин курулган жана ошол эле учурда реактордун биринчи ишке кириши ишке ашкан. Андан кийин полигон жабдуулары бир нече ирет тазаланган жана жакшыртылган. Керектүү коргоого ээ болгон бир нече жер астындагы бункерлер реакторду жана персоналды жайгаштырууга арналган.
Чындыгында, келечектүү УРМдин долбоору өз мезгилиндеги эң кайраттуу иштердин бири болгон, ошондуктан уникалдуу аппараттардын жана сыноо приборлорунун массасын иштеп чыгууга жана курууга алып келген. Бул стенддердин баары көптөгөн эксперименттерди жүргүзүүгө жана ар кандай долбоорлорду иштеп чыгууга ылайыктуу болгон ар кандай маалыматтардын чоң көлөмүн чогултууга мүмкүндүк берди.
Схема А
Элүү жылдардын аягында "А" кыймылдаткычынын эң ийгиликтүү жана келечектүү версиясы. Бул түшүнүк газ түрүндөгү жумушчу суюктукту жылытуу үчүн жооптуу жылуулук алмаштыргычтары бар реакторго негизделген өзөктүк реакторду курууну сунуштаган. Экинчисинин мурундан чыгарылышы талап кылынган түртүүнү жаратышы керек болчу. Концепциянын жөнөкөйлүгүнө карабастан, мындай идеяларды ишке ашыруу бир катар кыйынчылыктар менен байланыштуу болгон.
IR-100 реактору үчүн FA модели
Баарынан мурда, өзөктүн курулушу үчүн материалдарды тандоо көйгөйү пайда болгон. Реактордун конструкциясы жогорку жылуулук жүктөмдөрүнө туруштук берип, керектүү күчтү сактап турушу керек болчу. Мындан тышкары, ал жылуулук нейтрондорун өткөрүшү керек болчу, бирок ошол эле учурда иондоштуруучу нурлануунун кесепеттерин жоготпойт. Негизги тегиз жылуулуктун пайда болушу дагы күтүлгөн, бул анын дизайнына жаңы талаптарды койгон.
Чечимдерди издөө жана дизайнды өркүндөтүү үчүн, NII-1де атайын семинар уюштурулган, ал отундун модели жана башка негизги компоненттеринин моделин жасоо керек болчу. Иштин бул баскычында ар кандай металлдар жана эритмелер, ошондой эле башка материалдар текшерилген. Күйүүчү май топтомдорун өндүрүү үчүн вольфрам, молибден, графит, жогорку температурадагы карбиддер ж. Ошондой эле, конструкциянын бузулушуна жол бербөө үчүн коргоочу жабууларга издөө жүргүзүлгөн.
Эксперименттердин жүрүшүндө НРЭнин айрым компоненттерин өндүрүү үчүн оптималдуу материалдар табылды. Мындан тышкары, 850-900 с тартибинин белгилүү бир импульсун алуунун фундаменталдык мүмкүнчүлүгүн тастыктоо мүмкүн болгон. Бул перспективдүү кыймылдаткычка эң жогорку өндүрүмдүүлүктү жана химиялык отун системаларына караганда олуттуу артыкчылыкты берди.
Реактордун ядросу узундугу 1 м жана диаметри 50 мм болгон цилиндр болгон. Ошол эле учурда белгилүү бир өзгөчөлүктөрү бар күйүүчү отряддардын 26 вариантын түзүү каралган. Кийинки тесттердин жыйынтыгы боюнча эң ийгиликтүү жана эффективдүү тандалып алынды. Күйүүчү май топтомдорунун табылган дизайны эки отун композициясын колдонууну караган. Биринчиси уран-235тин (90%) ниобий же цирконий карбиди менен аралашмасы болгон. Бул аралашма узундугу 100 мм, диаметри 2,2 мм болгон төрт устундуу ийри таяк түрүндө калыптанган. Экинчи курам уран жана графиттен турган; ал капкагы бар 1 мм ички каналы менен 100-200 мм узундуктагы алты бурчтуу призмалар түрүндө жасалган. Таяктар жана призмалар ысыкка чыдамдуу металл корпуска салынган.
Семей полигонунда жыйындарды жана элементтерди сыноо 1962 -жылы башталган. Эки жылдык иш үчүн 41 реактордун ишке кириши орун алды. Биринчиден, биз негизги мазмундун эң эффективдүү версиясын таба алдык. Бардык негизги чечимдер жана мүнөздөмөлөр да тастыкталды. Тактап айтканда, реактордун бардык агрегаттары жылуулук жана радиациялык жүктөрдү көтөрө алышкан. Ошентип, иштелип чыккан реактор өзүнүн негизги милдетин чечүүгө жөндөмдүү экени аныкталды - газдуу суутекти берилген агымдын ылдамдыгында 3000-3100 ° К чейин ысытуу. Мунун баары толук кандуу ядролук ракета кыймылдаткычын иштеп чыгууну баштоого мүмкүндүк берди.
"Байкал" боюнча 11В91
Алтымышынчы жылдардын башында, иштеп жаткан продукцияларга жана иштеп чыгууларга негизделген толук кандуу NRE түзүү боюнча иштер башталды. Биринчиден, NII-1 ар кандай ракеталык технология долбоорлорунда колдонууга ылайыктуу, ар кандай параметрлери бар ракета кыймылдаткычтарынын бүтүндөй бир үй-бүлөсүн түзүү мүмкүнчүлүгүн изилдеген. Бул үй -бүлөдөн, алар биринчи болуп, аз кыймылдаткычтын конструкциясын түзүшкөн - 36 кН. Мындай продукт кийинчерээк космостук кемелерди башка асман телолоруна жөнөтүүгө ылайыктуу келечектүү жогорку баскычта колдонулушу мүмкүн.
IRGIT реактору монтаждоо учурунда
1966-жылы NII-1 жана Химиялык автоматика конструктордук бюросу келечектеги ядролук ракета кыймылдаткычын калыптандыруу жана долбоорлоо боюнча биргелешкен иштерди башташкан. Көп өтпөй мотор 11B91 жана RD0410 индекстерин алды. Анын негизги элементи IR-100 аттуу реактор болгон. Кийинчерээк, реактор IRGIT ("TVELдин топтук изилдөөлөрү үчүн изилдөө реактору") деп аталып калган. Башында эки башка ядролук проекторду түзүү пландаштырылган. Биринчиси, полигондо сыноо үчүн эксперименталдык продукт, экинчиси - учуу модели. Бирок, 1970 -жылы эки долбоор талаа сыноолорун өткөрүү максатында бириктирилген. Андан кийин, KBHA жаңы системанын алдыңкы иштеп чыгуучусу болуп калды.
Ядролук кыймыл чөйрөсүндөгү алдын ала изилдөөлөрдөгү иштеп чыгууларды колдонуу менен, ошондой эле учурдагы сыноо базасын колдонуп, келечектеги 11В91дин сырткы көрүнүшүн тез арада аныктоого жана толук кандуу техникалык долбоорду баштоого мүмкүн болду.
Ошол эле учурда "Байкал" стенд комплекси сыноо полигонунда келечектеги сыноолор үчүн түзүлгөн. Жаңы кыймылдаткычты коргоонун толук спектри менен жер астындагы жайда сыноо сунушталган. Газ түрүндөгү жумушчу суюктукту чогултуу жана жайгаштыруу каражаттары камсыздалды. Радиация эмиссиясын болтурбоо үчүн газды газголдордо кармоо керек болчу, ошондон кийин гана аны атмосферага чыгарууга болот. Жумуштун өзгөчө татаалдыгына байланыштуу Байкал комплекси 15 жылга жакын курулуп жатат. Анын объектилеринин акыркысы биринчисинде сыноолор башталгандан кийин бүткөрүлгөн.
1977 -жылы Байкал комплексинде суутек түрүндө жумушчу суюктук берүүчү каражат менен жабдылган пилоттук заводдор үчүн экинчи жумушчу станция ишке киргизилген. 17 -сентябрда 11В91 продуктунун физикалык учурулушу аткарылды. Электр энергиясын ишке киргизүү 1978-жылдын 27-мартында болгон. 3 -июлда жана 11 -августта продуктунун өзөктүк реактор катары толук иштеши менен эки жолу өрт сыноолору өткөрүлдү. Бул сыноолордо реактор акырындык менен 24, 33 жана 42 МВт кубаттуулукка жеткирилген. Водород 2630 ° К чейин ысытылган. Сексенинчи жылдардын башында дагы эки прототип сыналган. Алар 62-63 МВтка чейинки кубаттуулукту жана 2500 ° К чейин жылытылган газды көрсөтүштү.
RD0410 долбоору
Жетимишинчи жана сексенинчи жылдардын аягында, бул ракеталарга же жогорку баскычтарга орнотууга толук ылайыктуу, толук кандуу NRM түзүү жөнүндө маселе болчу. Мындай продукттун акыркы көрүнүшү калыптанды жана Семипалатинск полигонунда өткөрүлгөн сыноолор бардык негизги конструкциялык мүнөздөмөлөрдү ырастады.
Даяр RD0410 кыймылдаткычы учурдагы өндүрүмдөрдөн кыйла айырмаланат. Бул иштөөнүн башка принциптеринен улам агрегаттардын курамы, макети жана ал тургай сырткы көрүнүшү менен айырмаланган. Чынында, RD0410 бир нече негизги блокторго бөлүнгөн: реактор, жумушчу суюктук менен камсыз кылуу каражаты жана жылуулук алмаштыргыч жана насадка. Чакан реактор борбордук орунду ээлеп, калган приборлор анын жанына коюлган. Ошондой эле, YARD суюк суутек үчүн өзүнчө танк керек.
RD0410 / 11B91 продуктунун жалпы бийиктиги 3,5 мге жетти, максималдуу диаметри 1,6 м. Радиациялык коргоону эске алгандагы салмагы 2 тоннаны түздү. Мотордун боштукта эсептелген түрткүсү 35,2 кН же 3,59 тф жеткен. Боштуктагы спецификалык импульс 910 кгс • с / кг же 8927 м / с. Мотор 10 жолу күйгүзүлүшү мүмкүн. Ресурс - 1 саат. Келечекте айрым модификациялардын жардамы менен мүнөздөмөлөрдү керектүү деңгээлге чейин жогорулатууга мүмкүн болду.
Мындай ядролук реактордун ысытылган жумушчу суюктугунун радиоактивдүүлүгү чектелүү экени белгилүү. Ошого карабастан, сыноолордон кийин, ал корголгон жана стенд турган аймак бир күнгө жабылышы керек болчу. Мындай кыймылдаткычтын Жердин атмосферасында колдонулушу кооптуу деп табылган. Ошол эле учурда, ал атмосферанын сыртында иштей баштаган жогорку баскычтардын бир бөлүгү катары колдонулушу мүмкүн. Колдонгондон кийин мындай блоктор утилдештирүү орбитасына жөнөтүлүшү керек.
Алтымышынчы жылдары атомдук реактордун негизинде электр станциясын түзүү идеясы пайда болгон. Жылытылган жумушчу суюктук генераторго туташкан турбинага берилиши мүмкүн. Мындай электростанциялар космонавтиканын андан ары өнүгүшү үчүн кызыгууну жараткан, анткени алар борттогу жабдуулар үчүн электр энергиясын өндүрүү жаатында болгон көйгөйлөрдөн жана чектөөлөрдөн арылууга мүмкүндүк берген.
Сексенинчи жылдары электр станциясынын идеясы долбоорлоо стадиясына жеткен. RD0410 кыймылдаткычынын негизинде мындай продукциянын долбоору иштелип жаткан. IR-100 / IRGIT эксперименталдык реакторлорунун бири бул тема боюнча эксперименттерге тартылган, анын жүрүшүндө ал 200 кВт генератордун иштешин камсыз кылган.
Жаңы чөйрө
Катуу фазалуу өзөгү бар советтик НРЭ темасы боюнча негизги теориялык жана практикалык иштер сексенинчи жылдардын орто ченинде аяктаган. Өнөр жай RD0410 кыймылдаткычы үчүн булстер блогун же башка ракета жана космостук технологияны иштеп чыгууну башташы мүмкүн. Бирок, мындай иштер эч убакта өз убагында башталган эмес, көп өтпөй алардын башталышы мүмкүн болбой калган.
Бул убакта космостук тармактын бардык пландарын жана идеяларын өз убагында ишке ашыруу үчүн ресурстары жетишсиз болгон. Мындан тышкары, көп өтпөй белгилүү кайра куруу башталып, ал сунуштардын жана иштеп чыгуулардын массасына чекит койду. Чернобыль кырсыгынан ядролук технологиянын репутациясы катуу жабыркады. Акыр -аягы, ошол мезгилде саясий проблемалар болду. 1988 -жылы YARD 11B91 / RD0410 боюнча бардык иштер токтоп калган.
Ар кандай булактар боюнча, жок дегенде 2000 -жылдардын башына чейин, Байкал комплексинин кээ бир объектилери дагы эле Семей полигонунда калган. Мындан тышкары, деп аталган биринде. эксперименталдык реактор дагы эле жумуш ордунда болчу. KBKhA келечектеги жогорку баскычка орнотуу үчүн жарактуу, толук кандуу RD0410 кыймылдаткычын чыгарууга жетишти. Бирок, аны колдонуу техникасы пландарда калды.
RD0410 кийин
Ядролук ракета кыймылдаткычтары темасындагы өнүгүүлөр жаңы долбоордо колдонууну тапты. 1992-жылы бир катар россиялык ишканалар биргелешип катуу фазалуу ядросу жана суутек түрүндөгү жумушчу суюктугу бар эки режимдүү кыймылдаткычты иштеп чыгышкан. Ракета кыймылдаткычынын режиминде, мындай продукт 920 с спецификалык импульс менен 70 кН түртүүнү иштеп чыгышы керек, ал эми кубат режими 25 кВт электр энергиясын берет. Мындай NRE планеталар аралык космостук долбоорлордо колдонуу үчүн сунушталган.
Тилекке каршы, ошол учурда кырдаал жаңы жана эр жүрөк ракеталык -космостук технологияны түзүүгө ыңгайлуу болгон жок, ошондуктан ядролук ракета кыймылдаткычынын экинчи версиясы кагазда калды. Белгилүү болгондой, атамекендик ишканалар дагы эле КЭУ темасына белгилүү бир кызыгууну көрсөтүшүүдө, бирок мындай долбоорлорду ишке ашыруу азырынча мүмкүн эмес же максатка ылайыктуу эмес. Ошого карабастан, буга чейинки долбоорлордун алкагында советтик жана россиялык окумуштуулар менен инженерлер олуттуу көлөмдөгү маалыматты топтоого жана маанилүү тажрыйба топтоого жетишкенин белгилей кетүү керек. Бул биздин өлкөдө муктаждык келип чыкканда жана тиешелүү тартип пайда болгондо, мурунку сыналганга окшош жаңы NRE түзүлүшү мүмкүн дегенди билдирет.
