Ядерные комплексы Ядерные двигатели для транспорта Атомные надводные военные корабли Атомные ледоколы Космические двигатели Ядерный взрывной двигатель

В 50-е ядерные двигатели с газовой активной зоной привлекли внимание специалистов благодаря своим высоким характеристикам: в то время удельная тяга оценивалась величиной 6000 с при тяге, достигающей 130 кг. В 60-х рассматривалась замкнутая и открытая схемы ядерных двигателей с газовой активной зоной. Реализация открытой схемы представляется более простой: необходимо лишь обеспечить требуемое содержание ядерного горючего путем соответствующей организации течения рабочего тела и управления реактором. Разогрев рабочего тела в ЯРД с твердофазным реактором ограничен температурой тепловыделяющих элементов и стойкостью их материала. А чем выше температура, тем больше удельный импульс двигателя. Однако если использовать газообразное ядерное топливо, то эта проблема снимается.

В основе одного из проектов такой установки - высокотемпературный ГФЯР со вспомогательными подвижными твердофазными тепловыделяющими сборками, которые обеспечивают критическую массу ядерного горючего. Основным элементом конструкции является одна или несколько рабочих камер, окруженных замедлителем-отражателем нейтронов. Ядерное горючее внутри камер удерживается изолированно от стенок в плазменном состоянии в количестве, необходимом для самоподдерживающейся цепной реакции. В промежутке между зоной делящейся плазмы и стенками организуется поток рабочего тела. Нагрев рабочего тела обеспечивается лучистым теплопереносом, при этом его температура на выходе рабочей камеры достигает 10000К. В центральной цилиндрической полости за счет магнитного поля соленоида, окружающего реактор, формируется малорасходная, «застойная», зона. Уран, находящийся в ней в газовой фазе, разогревает протекающий водород за счет распределенных в газе лучепоглощающих добавок и не смешивается с ним. Поглощение лучистой энергии рабочим телом обеспечивает одновременно и тепловую защиту стенок. Истекающая из сопла плазма обладает высокой электропроводностью и обеспечивает получение электрической энергии во встроенном в сопло МГД-генераторе. Эта энергия необходима для питания соленоида, насосов, подающих рабочее тело, и бортовых систем аппарата. Удельный импульс ГФЯРД достигает 20000 м/с. Поверхности нагрева паровых котлов Тепловосприятие поверхностей нагрева Парообразующие поверхности паровых котлов различных систем заметно отличаются друг от друга, но всегда они располагаются в основном в топочной камере и воспринимают тепло радиацией. В зависимости от вида сжигаемого топлива топочные экраны воспринимают 40–50 % полного количества теплоты, отдаваемой рабочей среде в котле в целом. В поверхностях нагрева горизонтального газохода это тепловосприятие составляет 20–25 %, а на поверхности конвективной шахты приходится 30–40 % теплоты.

Газофазный ТВЭЛ заключён в ампулу, в которую непрерывно поступает ядерной топливо. Топливо представляет собой либо пасту, содержащую мелкодисперсный урановый порошок и щелочные металлы, либо расплав урана, разогреваемого непосредственно перед подачей в камеру. Ураносодержащая струя, поступающая в камеру, под действием нейтронного потока высокой интенсивности разогревается, испаряется и переходит в плазменное состояние. Излучение от этой плазмы нагревает рабочее тело. Внутренняя стенка входного конического участка рабочей камеры выполняется из тугоплавкого сплава. Эта стенка газопроницаема, что позволяет вдувать водород и гелий вместе со струей ядерного топлива. Тем самым исключается образование рециркуляционной зоны на участке испарения топлива и турбулизация потока. Вдуваемый водород, в свою очередь, даёт периферийный спутный поток, отделяющий стенки камеры от центральной струи урановой плазмы.


Атомные ледоколы Ядерные двигатели