Geschichte der nuklearen Installationen im heimischen Weltraum. Kernkraftwerk für Raketen und Unterwasserfahrzeuge – wie es funktioniert Kernkraftwerk – was ist das?

Das Problem, Raumfahrzeuge mit zuverlässigen Stromversorgungssystemen auszustatten, wurde fast unmittelbar nach dem Start der ersten künstlichen Erdsatelliten offensichtlich. Die damals verwendeten chemischen Batterien konnten den schnell wachsenden Energiebedarf zur Lösung schwerwiegender energieintensiver Probleme im Weltraum nicht decken.

Eine davon umfasste den Einsatz von Solarpaneelen zur Stromversorgung der Bordnutzlastausrüstung und der Servicesysteme des Raumfahrzeugs (SC). Diese Option war technisch recht einfach umzusetzen, relativ kostengünstig und zuverlässig im Betrieb. Allerdings verschlechterten sich in jenen Jahren die Elemente der Solarbatterien während des Betriebs recht schnell, außerdem konnten sie den Satelliten nicht mit Energie versorgen, wenn er sich im Schattenteil der Umlaufbahn befand – in diesem Fall stammte die Energie aus Batterien, die über eine… erhebliche Masse und kurze Lebensdauer. Aufgrund des Aufkommens neuer Materialien und Technologien zur Herstellung von Solarmodulen ist diese Methode zur Energieversorgung von Raumfahrzeugen jedoch heute die wichtigste in der Welt der Raumfahrt.

Raumfahrzeug mit Radioisotop-Energiequellen

Eine weitere Option war die Nutzung nuklearer Energiequellen. Ihr Einsatz auf Raumfahrzeugen ist jedoch mit der Lösung eines großen Problemkomplexes zur Gewährleistung der Strahlensicherheit verbunden – sowohl der Biosphäre der Erde am Startplatz des Satelliten als auch der Nutzlast des Raumfahrzeugs im Weltraum. Die ersten Erfahrungen bei der Lösung dieser Probleme wurden in unserem Land beim Start von Raumfahrzeugen mit Radioisotopen-Energiequellen in den Weltraum gesammelt. Im Jahr 1965 wurden zwei experimentelle Kommunikationsraumschiffe vom Typ Strela-1 mit Orion-1-Radioisotopen-Thermogeneratoren (RTGs) gestartet, die mit Polonium-210 betrieben wurden. Das Gewicht der Generatoren betrug 14,8 kg, die elektrische Leistung 20 W und die Lebensdauer 4 Monate. In den Folgejahren wurde daran gearbeitet, die Leistung und Lebensdauer von RTGs für Mondrover und automatische interplanetare Stationen zu erhöhen. Gleichzeitig unterschieden sich die entwickelten RTG-Designs hinsichtlich der verwendeten Isotope, thermoelektrischen Materialien, Strukturformen usw. voneinander. All dies hat die Errichtung solcher Kraftwerke erheblich erschwert und verteuert.

Die relativ geringe Energieintensität, die hohen Kosten von RTGs, Schwierigkeiten bei der Lösung von Problemen ihres Einsatzes im Weltraum und Erfolge bei der Entwicklung von Kraftwerken auf Basis eines Kernreaktors waren der Grund für die Einstellung der Arbeiten an neuen RTGs für den Weltraum.

Reis. 1. Modell des Kernkraftwerks Topol

Thermoelektrische Reaktorwandler

Der Einsatz von thermoelektrischen und thermionischen Energiewandlern in Kombination mit Kernreaktoren hat die Schaffung einer grundsätzlich neuen Anlagenart ermöglicht, bei der eine thermische Energiequelle (Kernreaktor) und ein Wandler von thermischer Energie in elektrische Energie in einer Einheit vereint sind Einheit - ein Reaktor-Konverter.

Der erste sowjetische thermoelektrische Reaktorkonverter „Romashka“ wurde am 14. August 1964 am Institut für Atomenergie (Kurchatov-Institut) erstmals in Betrieb genommen. Der schnelle Neutronenreaktor hatte eine thermische Leistung von 40 kW und verwendete Urancarbid als Brennstoff. Der thermoelektrische Wandler auf Basis von Silizium-Germanium-Halbleiterelementen erzeugte eine Leistung von bis zu 800 W. Der Begründer der praktischen Kosmonautik, Akademiker S.P. Korolev, beabsichtigte, Romashka in Kombination mit gepulsten Plasmamotoren auf Raumfahrzeugen einzusetzen, doch sein Tod im Jahr 1966 ließ diese Pläne nicht wahr werden. Die Erprobung von Romashka endete Mitte 1966, der Reaktor wurde jedoch nie im Weltraum eingesetzt.

Amerikanisches Raumschiff mit Atomkraftwerken

Das weltweit erste Kernkraftwerk (KKW), das auf einem Raumschiff eingesetzt wurde, war das amerikanische Kernkraftwerk SNAP-10A, das auf dem Raumschiff Snapshot platziert war, das am 3. April 1965 in die Umlaufbahn gebracht wurde. Es war geplant, innerhalb von 90 Tagen Flugtests des Reaktors durchzuführen. Der thermische Neutronenreaktor verwendete Uran-235 als Brennstoff, Zirkoniumhydrid als Moderator und Natrium-Kalium-Schmelze als Kühlmittel. Die thermische Leistung des Reaktors betrug etwa 40 kW. Die vom thermoelektrischen Wandler bereitgestellte elektrische Leistung lag zwischen 500 und 650 W. Der Reaktor war 43 Tage lang bis zum 16. Mai 1965 erfolgreich in Betrieb.

Die Vereinigten Staaten drosselten jedoch bald ihr Atomprogramm im Weltraum. So wurde am 18. Mai 1968 der bisher letzte amerikanische Satellit mit Kernreaktor gestartet. Leider stürzte die Trägerrakete Tor-Agena-D, die den meteorologischen Satelliten Nimbus-B mit einem Kernkraftwerk SNAP-19B2 starten sollte, am Startplatz ab. Aufgrund der robusten Bauweise des Geräts ist es nicht zu einem Zusammenbruch gekommen. Später wurde er gefunden und an Bord eines Schiffes der US-Marine gebracht. Glücklicherweise kam es zu keiner radioaktiven Kontamination der Weltmeere. Danach starteten die Vereinigten Staaten eine Reihe von Raumfahrzeugen mit Radioisotopengeneratoren, darunter die interplanetaren automatischen Stationen Pioneer und Voyager sowie das bemannte Raumschiff Apollo. Das letzte amerikanische Raumschiff mit einem Radioisotopengenerator war die interplanetare Sonde New Horizons, die im Januar 2006 zum Saturn startete.

Sowjetisches Raumschiff mit Atomkraftwerken

Der erste sowjetische Satellit mit Kernkraftwerk wurde am 3. Oktober 1970 gestartet. Es handelte sich um einen Prototyp des US-A-Radaraufklärungsraumfahrzeugs (Cosmos-367), das vom Central Design Bureau of Mechanical Engineering (Reutov, General) entwickelt und hergestellt wurde Designer V. N. Chelomey). Es sei darauf hingewiesen, dass das Central Design Bureau of Mechanical Engineering zu Beginn der 1970er Jahre mit Regierungsaufgaben zur Entwicklung neuer Anti-Schiffs-Marschflugkörper, der Weltraumorbitalstation Almaz und anderen wichtigen Arbeiten beschäftigt war. Daher wurde seit Mai 1969 das gesamte Spektrum der Arbeiten an der US-A-Raumsonde, einschließlich der Veröffentlichung der Konstruktions- und Betriebsdokumentation, der Entwicklung der Serienproduktion, der Boden- und Flugentwicklungstests von Weltraumkomplexen und deren Inbetriebnahme, von der durchgeführt Leningrader Designbüro und Werk „Arsenal“, benannt nach M. V. Frunze.

Das US-A-Raumschiff war mit einem Einwegradar mit seitlicher Sicht ausgestattet und sollte feindliche Überwasserschiffe und Flugzeugträgerformationen erkennen. Als Kraftwerk der Raumsonde diente das Kernkraftwerk BES-5 Buk mit einer Leistung von 3 kW und thermoelektrischer Umwandlung von Wärmeenergie (Entwickler des Kernkraftwerks ist NPO Krasnaja Swesda). Um die Strahlungssicherheit nach dem Ende seiner aktiven Lebensdauer zu gewährleisten, wurde das Raumschiff mit einem speziellen Feststoffantriebssystem ausgestattet, das die Übertragung des Energieteils des Raumfahrzeugs in die Umlaufbahn mit einer langen Lebensdauer von mindestens 10 Halbwertszeiten gewährleistet die „hartnäckigsten“ Isotope von Kernkraftwerken.

Reis. 2. KA US-AM

Bei der Serienproduktion von Satelliten des US-A-Typs konnte die aktive Lebensdauer der Produkte von 45 auf 120 Tage erhöht werden, während gleichzeitig die Probleme beim Schutz der Bordausrüstung des Raumfahrzeugs vor den Strahlungseinflüssen der Kernenergie gelöst wurden Pflanzen wurden gelöst.

In denselben Jahren führte das Team des Arsenal-Konstruktionsbüros Arbeiten zur Modernisierung des US-A-Raumfahrzeugs durch, die darauf abzielten, die taktischen und technischen Eigenschaften radikal zu verbessern und die Lebensdauer zu verlängern. Daraus resultierte die Entstehung in der zweiten Hälfte der 1980er Jahre. Zwei-Wege-Radarüberwachungsraumschiff - "US-AM". Die aktive Lebensdauer des US-AM-Raumfahrzeugs betrug etwa 300 Tage. Durch den Einsatz eines Zwei-Wege-Ortungsgeräts konnten die Fähigkeiten des Raumfahrzeugs im Hinblick auf den Verwendungszweck erheblich erweitert werden.

Kernkraftwerke mit thermionischen Konvertern

Gleichzeitig wurden in der Sowjetunion parallel zu den Arbeiten zur Schaffung von Kernkraftwerken mit thermoelektrischen Generatoren Kernkraftwerke mit thermionischen Konvertern entworfen. Die thermionische Umwandlung ermöglicht im Vergleich zur thermoelektrischen Umwandlung eine Steigerung der Effizienz, eine Verlängerung der Lebensdauer sowie eine Verbesserung der Gewichts- und Größeneigenschaften des Kraftwerks und des Raumfahrzeugs insgesamt. 1970–1973 Die ersten drei Prototypen thermionischer Kernkraftwerke wurden erstellt und bestanden Bodenstromtests. Diese Tests bestätigten direkt die Möglichkeit, dauerhaft zufriedenstellende Ausgangsparameter des Konverterreaktors zu erhalten. Es wurden Arbeiten an zwei Arten von Kernkraftwerken durchgeführt: TEU-5 „Topol“ (Topaz-1) und „Yenisei“ (Topaz-2). In den Jahren 1987–1988 wurden Flugtests von zwei Proben des Kernkraftwerks Topol durchgeführt. auf dem vom Arsenal-Designbüro entwickelten Raumschiff Plasma-A (Cosmos-1818 und Cosmos-1867). Das Kernkraftwerk der Raumsonde Cosmos-1818 war 142 Tage in Betrieb, und das Kernkraftwerk der Raumsonde Cosmos-1867 war 342 Tage in Betrieb. In beiden Fällen war das Ende des Kernkraftwerksbetriebs mit der geplanten Erschöpfung der Cäsiumreserven verbunden, die für den Betrieb des thermionischen Konverterreaktors verwendet wurden.

Reis. 3

Eine Besonderheit der Topol-Anlage war die Verbindung des Reaktors mit einem thermionischen (Thermoion-)Konverter von Wärmeenergie in elektrische Energie. Ein solcher Konverter ähnelt einer Vakuumröhre: Eine mit Wolfram beschichtete Molybdänkathode, die auf eine hohe Temperatur erhitzt wird, emittiert Elektronen, die durch einen mit Cäsiumionen unter niedrigem Druck gefüllten Spalt zur Anode wandern. Der Stromkreis wird durch die Last geschlossen.

Der Reaktor (Brennstoff – Urandioxid mit 90 % Anreicherung, Kühlmittel – Kalium-Natrium-Gemisch) hatte eine thermische Leistung von 150 kW, und die Menge an Uran-235 im Reaktor wurde auf 11,5 kg reduziert, verglichen mit 30 kg im BES- 5 Buk . Die elektrische Ausgangsleistung des Umrichters lag zwischen 5 und 6,6 kW.

Der Jenissei-Konverterreaktor wiederum wurde vom Leningrader Zentralen Konstruktionsbüro für Maschinenbau im Auftrag von NPO Applied Mechanics (Zheleznogorsk) für die geostationäre Satelliten-Direktfernsehübertragung „Relay“ entwickelt. Die thermische Leistung des Jenissei betrug etwa 115–135 kW und die elektrische Leistung 4,5–5,5 kW. Die geschätzte Nutzungsdauer betrug mindestens 3 Jahre.

Internationale Zusammenarbeit bei Weltraumkernkraftwerken

Einer Reihe von Presseberichten zufolge kauften die USA 1992 zwei Jenissei-Atomkraftwerke von Russland für 13 Millionen Dollar. Einer der in die USA gelieferten Reaktoren sollte nach sorgfältigen Bodentests 1995 im „Weltraumexperiment mit nuklearelektrischem Antrieb“ eingesetzt werden. 1996 wurde dieses recht teure Projekt jedoch eingestellt.

Auch andere Weltraumreaktorprojekte aus den 1990er Jahren schafften es nicht in die Flugerprobung. So wurden 1993 zwei amerikanische Projekte der Strategic Defense Initiative abgeschlossen: das Kernkraftwerk SP-100 mit einer maximalen elektrischen Ausgangsleistung von 40 bis 300 kW und einer Lebensdauer von 3 bis 7 Jahren sowie einer besonders leistungsstarken Anlage mit 5 MW elektrische Leistung. In Russland wurde die Entwicklung einer leistungsstarken Dual-Mode-Installation „Topaz-100/40“ („Topaz-3“) für ein geostationäres Raumschiff durchgeführt. Im 100-kW-Modus sollte die Anlage den Transfer des Raumfahrzeugs mithilfe elektrischer Raketentriebwerke von der anfänglichen strahlungssicheren Umlaufbahn (800 km) in die geostationäre Umlaufbahn sicherstellen und im 40-kW-Modus die Zielausrüstung mit Strom versorgen 7 Jahre.

Eine wesentliche Rolle bei der Einstellung des Betriebs von Raumfahrzeugen mit Kernkraftwerken spielte die vorsichtige Haltung der Weltgemeinschaft gegenüber der Kernenergie im Allgemeinen nach der Katastrophe von Tschernobyl. Ende der 1980er Jahre wusste der Durchschnittsbürger, zumindest im Westen, bereits von Unfällen von Raumfahrzeugen mit sowjetischen und amerikanischen Kernkraftwerken.

Strahlenunfälle von Weltraum-Atomkraftwerken

Die schwersten Unfälle (mit Strahlenbelastung) mit Satelliten, die mit Kernkraftwerken ausgestattet waren, ereigneten sich tatsächlich dreimal. Der erste ereignete sich am 21. April 1964, als der Start des amerikanischen Navigationssatelliten Transit-5B mit dem Kernkraftwerk SNAP-9A an Bord in einem Unfall endete und die darin enthaltenen 950 Gramm Plutonium-238 in der Erdatmosphäre verflüchtigten Dies führt zu einem erheblichen Anstieg des natürlichen radioaktiven Hintergrunds. Der zweite ereignete sich am 24. Januar 1978 mit dem sowjetischen Radaraufklärungsraumschiff „US-A“ („Cosmos-954“). Infolge der unkontrollierten Umlaufbahn des Satelliten beim Durchqueren dichter Schichten der Erdatmosphäre wurde das Raumschiff zerstört und seine Trümmer fielen in die nordwestlichen Regionen Kanadas. Es gab eine geringfügige radioaktive Kontamination der Oberfläche, die Regierung der UdSSR zahlte eine Entschädigung an Kanada, aber der Schaden war in diesem Fall größtenteils politischer Natur – der UdSSR wurde vorgeworfen, den Weltraum zu militarisieren, und das US-A-Raumschiff musste mit einem Backup-System dafür ausgestattet werden Gewährleistung der Strahlensicherheit, und die Einführung solcher Geräte wurde erst 1980 wieder aufgenommen. Im Februar 1983 stürzte die Raumsonde US-A (Cosmos-1402) erneut in den Wüstenregionen des Südatlantiks ab. Dieses Mal ermöglichten Konstruktionsverbesserungen nach dem vorherigen Unfall jedoch, den Kern vom hitzebeständigen Reaktorbehälter zu trennen und einen kompakten Abfall der Trümmer zu verhindern. Es wurde jedoch ein leichter Anstieg der natürlichen Hintergrundstrahlung festgestellt.

Der letzte Vorfall mit dem US-A-Satelliten (Cosmos-1900) ereignete sich 1988, als eine Wiederholung des kanadischen Skandals scheinbar nicht zu vermeiden war, doch wenige Tage bevor das Raumschiff in die dichten Schichten der Atmosphäre eindrang, Das Notfallschutzsystem wurde aktiviert und der Reaktorkern erfolgreich abgetrennt und in eine Entsorgungsbahn überführt.

Einen Monat zuvor wurde die modernisierte Raumsonde US-AM (Cosmos-1932) gestartet. Und obwohl der Flug dieses Mal gut verlief, wurde beschlossen, den Betrieb von Geräten mit Kernkraftwerken „bis zu besseren Zeiten“ einzustellen. Darüber hinaus stand die UdSSR zu dieser Zeit unter starkem Druck seitens der Vereinigten Staaten und internationaler Organisationen, die von der Sowjetunion forderten, „die Weltraumverschmutzung zu stoppen“.

Reis. 4. JIMO (Cosmonautics News Magazin)

Umweltsicherheit von Weltraumkernkraftwerken

In unserem Land wurde von Beginn der Arbeit an Raumfahrzeugen mit Kernkraftwerken großer Wert auf die Gewährleistung der Umweltsicherheit in allen Betriebsphasen solcher Raumfahrzeuge gelegt. Unter Berücksichtigung der Besonderheiten des Reaktorbetriebs, der Ansammlung von Radioaktivität darin und ihres anschließenden Rückgangs wurden folgende Sicherheitsgrundsätze übernommen:

Halten des Kernkraftwerksreaktors in einem unterkritischen Zustand (d. h. ohne Auftreten einer Spaltungsreaktion), bis das Raumschiff in die Umlaufbahn gelangt, auch in allen Notfallsituationen;

Einschalten des Kernkraftwerksreaktors nur im Arbeitsorbit des Raumfahrzeugs;

Zwangsabschaltung des Reaktors, nachdem der Satellit ein bestimmtes Programm abgeschlossen hat, sowie im Notfall;

Isolierung des Kernkraftwerks von der Erdbevölkerung für die Zeit, die erforderlich ist, um die Radioaktivität des abgeschalteten Reaktors auf ein sicheres Maß zu reduzieren;

Wenn eine Isolierung nicht möglich ist, Zerstreuung (Zerkleinerung) des Kernkraftwerks auf ein Niveau, das die Sicherheit der Bevölkerung in dem Bereich gewährleistet, in dem Fragmente der Anlage herausfallen.

Diese Grundsätze wurden anschließend vom UN-Weltraumausschuss genehmigt und im aktuellen Dokument „Grundsätze für die Nutzung nuklearer Energiequellen im Weltraum“ verankert, das 1992 von der UN-Generalversammlung verabschiedet wurde.

Perspektiven für die Entwicklung von Weltraumkernkraftwerken

Wie die Geschichte zeigt, bleibt die Nutzung der Kernenergie im Weltraum gefährlich und teuer, aber das Risiko lohnt sich dennoch. Derzeit entwickelt und baut Russland die nächste Generation von Weltraum-Atomkraftwerken. Die zuvor errichteten Buk- und Topol-Anlagen hatten eine Leistung von 3-10 kW und eine Lebensdauer von 3 Monaten bis einem Jahr. Es besteht eine praktische Grundlage für die Erstellung von Anlagen mit einer Leistung von bis zu 100 kW und einer Lebensdauer von 5 bis 10 Jahren.

Der Einsatz von Kernkraftwerken im Weltraum sieht nach der gängigen Ideologie ihren Einsatz nur in den Bereichen vor, in denen eine Lösung des Problems mit anderen Energiequellen nicht möglich ist. Die Hauptenergiequelle in erdnahen Umlaufbahnen sind Solarzellen, deren Leistung und Effizienz in den letzten Jahren deutlich zugenommen haben. Konzentrierten sich die Kernkraftwerksentwickler noch vor wenigen Jahren auf ein Leistungsniveau von 20 kW, ist heute geplant, dieses Leistungsniveau mit Solarenergiequellen bereitzustellen. Gleichzeitig ist der Einsatz von Kernkraftwerken für Flüge in den Weltraum praktisch alternativlos. Bei so großen Projekten wie einer Expedition zum Mars steht der Nutzen der Kernenergie außer Zweifel. Darüber hinaus kann ein Kernkraftwerk nicht nur als Energiequelle für die Lebenserhaltung der Besatzung und den Antrieb der Ausrüstung dienen, sondern auch als Antriebsmittel, auch mit Hilfe eines nuklearen Raketentriebwerks. Nach modernen Konzepten kann es sich um ein Transportenergiemodul handeln, das den Start des Geräts in die Umlaufbahn oder die Möglichkeit zur Änderung der Umlaufbahn ermöglicht. Eine solche Dual-Mode-Anlage mit einer Leistung von etwa 100 kW gewährleistet den Start des Raumfahrzeugs in eine Arbeitsumlaufbahn und sorgt dort für die Stromversorgung auf einem niedrigeren Leistungsniveau.

Amerikanische Nukleartechnologieprogramme für den Weltraum

In den USA entschied man sich nach langer Pause für die Rückkehr zur Nutzung von Weltraum-Atomkraftwerken. Im August 2006 verabschiedeten Präsident Bush und der Kongress ein sehr wichtiges Dokument – die Nationale Weltraumpolitik der USA. Darin heißt es eindeutig, dass die staatliche Priorität im Bereich der Weltraumtechnologien, einschließlich der Nukleartechnologien, erreicht werden muss. In den Vereinigten Staaten laufen bereits vorläufige Forschungsarbeiten zur Schaffung der weltweit ersten interplanetaren Station, die einen Kernreaktor als Energiequelle für ein elektrisches Antriebssystem an Bord und wissenschaftliche Geräte mit hohem Energieverbrauch nutzt. Die Station soll drei der vier Galileischen Monde des Jupiters – Europa, Ganymed und Callisto – untersuchen und trägt daher den Namen JIMO (Jupiter Icy Moon Orbiter). Es soll endlich geklärt werden, ob es unter der Eiskruste dieser großen Monde Ozeane gibt, die Leben beherbergen könnten.

Das JIMO-Projekt soll die Sicherheit von Kernreaktoren und die Zuverlässigkeit des Betriebs von Kernreaktoren im Weltraum demonstrieren. Das Kernkraftwerk dieser Anlage soll 100-mal mehr Strom liefern als bisher für interplanetare Flüge genutzte Kraftwerke. All dies wird neue Möglichkeiten für die Forschung eröffnen, einschließlich eines flexibleren Flugplans, der weniger abhängig von der relativen Position der Planeten ist und somit mehr Zeit für gezielte Arbeit in einer Mission ermöglicht.

Konzept zur Entwicklung der Weltraumkernenergie in Russland

Im Jahr 1998 verabschiedete die Regierung der Russischen Föderation eine Resolution „Über das Konzept der Entwicklung der Weltraumkernenergie in Russland“. Dieses Konzept zielt darauf ab, Russlands führende Position im Bereich der Weltraum-Nukleartechnologien, hochqualifiziertes Personal, einzigartige experimentelle und produktionstechnische Grundlagen, Infrastruktur von Forschungszentren und Unternehmen, die Arbeiten in diesem Bereich durchführen, aufrechtzuerhalten.

Somit erleben wir jetzt eine echte Renaissance der Weltraum-Kernenergie – die Lösung ehrgeiziger energieintensiver Aufgaben in der erdnahen Umlaufbahn und im Weltraum erfordert kolossale Energie, die derzeit nur Kernkraftwerke liefern können. Mit angemessener Finanzierung und der Aufmerksamkeit der globalen Wissenschaftsgemeinschaft für diese Technologie wird die Menschheit in naher Zukunft in der Lage sein, sich der industriellen Weltraumforschung, dem bemannten Flug zum Mars und der Erforschung entfernter Planeten zu nähern.

P. A. Karasev,

FSUE „Design Bureau „Arsenal“, benannt nach M.V. Frunze“,

Sankt Petersburg

http://proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=995

Das ist großartig für eine Militärfrau, aber für eine Zivilistin eröffnet es noch unglaublichere Perspektiven. Abstimmung!

Moskau, 4. März – IA-Website. Das russische Militär hat die Tests eines kleinen Kernkraftwerks (SNPP) für Marschflugkörper und autonome Unterwasserfahrzeuge abgeschlossen.

Dies ist nicht das erste Mal, dass die russischen Behörden solche Lecks zugelassen haben, die später tatsächlich bestätigt wurden.

Auch auf das aktuelle Signal kann man vertrauen, denn bald stehen die Präsidentschaftswahlen an und der erfolgreiche Test des Atomkraftwerks ist ein hervorragender Newsfeed.

Dies ist nicht nur ein Informationsfeed – es ist fantastisch, insbesondere für Marschflugkörper.

Das ist so unglaublich, dass der Westen Wladimir Putins Worten immer noch skeptisch gegenüberstand.

Die Bestätigung des Abschlusses solcher Tests sollte wahrscheinlich alle Ungläubigen beruhigen.

Im Verständnis der einfachen Leute ist ein Kernkraftwerk so etwas wie ein Kernkraftwerk (KKW).

Kleinkernanlagen werden seit den 1950er Jahren diskutiert. In A. McLeans Roman „The Golden Rendezvous“ wird auf faszinierende Weise über eine kleine amerikanische Atomanlage geschrieben.

Aber in einer Botschaft an die Föderale Versammlung der Russischen Föderation einfach der ganzen Welt eine Marschflugkörperrakete mit Atomkraftwerk anzukündigen?

Ehrlich gesagt fassungslos.

Am 1. März 2018, mit einer Verzögerung von fast einem Viertel, verlas der russische Präsident W. Putin eine Botschaft an die Föderale Versammlung Russlands und nutzte dabei die modernsten Mittel, um Informationen in die Köpfe der Zuhörer zu transportieren.

Politstrategen fügten dem üblichen Charisma von V. Putin Infografiken hinzu, woraufhin klar wurde, dass alle Worte des Präsidentschaftskandidaten das Ziel treffen würden.

V. Putin widmete dem Militärkommissar um ein Vielfaches mehr Zeit als der Zivilbevölkerung.

Hatte die Adresse in den zivilen Bereichen der gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Entwicklung vor allem hervorragende Absichten, so erwies sich die Militärindustrie als vorrangig.

Das Tempo der industriellen Entwicklung im zaristischen Russland lag stets über dem Weltdurchschnitt.

Nach dem Rekordjahr 1914 war die Angst der Weltelite so groß, dass es 1917 zur Großen Sozialistischen Oktoberrevolution kam, die unser Land um viele Jahre zurückwarf.

Später erholte sich die UdSSR, aber seitdem war die Militärindustrie, die sich unter der Kontrolle der Behörden rasch entwickelte, der Anführer der gesamten Wirtschaft.

Auch jetzt hat sich nichts geändert.

Die Wirtschaft des Landes entwickelt sich äußerst ungleichmäßig.

Die Sanktionen des Westens sind ein demütigender Schlag auf die Nase der russischen Behörden.

Im Jahr 1914 war es undenkbar, dass jemand solche Sanktionen gegen Russland verhängen könnte.

Jetzt treffen die Sanktionen im Öl- und Gassektor russische Unternehmen hart, denn in der Russischen Föderation gibt es keine innovativen Technologien und Arbeitsgeräte:

In der Arktis;

Auf dem Schelf in einer Meerestiefe von mehr als 150 m;

Zur Gewinnung schwer förderbarer Reserven (), einschließlich Schieferkohlenwasserstoffen.

Auf der Website geht es um Öl und Gas, da dies unser Profil ist, aber in vielen anderen Branchen herrscht noch immer die gleiche Situation.

Aber nicht in der Militärindustrie.

Und V. Putin hat dies elegant anhand konkreter Beispiele bewiesen, indem er einfache Menschen und andere mit einer Fülle militärischer Innovationen verblüffte, die auf der Welt ihresgleichen suchen: das Sarmat-Raketensystem, Unterwasserdrohnen, eine Marschflugrakete mit Kernkraftwerk, das Kinzhal-Flugzeug Raketensystem, Laser- und Hyperschallwaffen.

Alle neuen Produkte sind beeindruckend, aber etwas Besonderes muss über das kleine Kernkraftwerk (SNPU) gesagt werden.

Erfolgreiche Tests des Kernkraftwerks eröffnen unglaubliche Perspektiven für die zivile Industrie, vor allem für den Energie- und Transportsektor.

Das ist reine Fantasie, wie in den Romanen von J. Verne.

Wie kann ich das Kernkraftwerk nutzen und wo:

Schienenverkehr – Hochgeschwindigkeitsfahrzeuge mit normalem Betrieb, echte Hochgeschwindigkeitsfahrzeuge mit einer Geschwindigkeit von mehr als 500 km/h;

Ziviler Seetransport und Militärflotte – die Geschwindigkeit wird mehr als 60 Knoten betragen, wie bei Tragflügelsegelflugzeugen, aber Sie müssen auch an die Flügel denken;

Motortransport, erstens wahrscheinlich Lastwagen;

Luftfahrt – Vertikalstart und -landung auch für Frachtflugzeuge.

All dies ist auf die geringe Größe des Kraftwerks und die Effizienz des Brennstoffs zurückzuführen, wodurch die Betankungshäufigkeit reduziert werden kann.

Normale Menschen wissen das, weil es auf nuklearen Eisbrechern und U-Boot-Kreuzern zum Einsatz kommt.

Was das eigentliche Kernkraftwerk betrifft, so ist dies ein großes Geheimnis.

Wir sprechen von einer Kernanlage, nicht von einem Kernmotor, daher können wir davon ausgehen, dass es eine Art Motor gibt, der Kernenergie in Bewegungsenergie umwandelt.

Über die Technologie seiner Funktionsweise kann man nur spekulieren, wenn man die angekündigte Unbegrenztheit jedoch wörtlich nimmt, lassen sich mehrere Annahmen treffen:

Da es sich um eine Marschflugkörper handelt, nutzt die Betriebstechnik wahrscheinlich aktiv Luft, deren Menge unbegrenzt ist;

Beim Einsatz einer Unterwasserdrohne mit unbegrenzter Reichweite zur Schuberzeugung nutzt die Technologie natürlich auch eine unbegrenzte Ressource – Wasser, obwohl es sich um eine aggressive Umgebung für Materialien handelt.

Es besteht kein Zweifel daran, dass die Militärindustrie unter direkter Kontrolle alle neuen, fantastischen Entwicklungen russischer Handwerker effektiv umsetzen und Russland besser vor Feinden schützen wird.

Aber es besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass der Westen im zivilen Leben Russland überholen wird, wie es schon mehr als einmal passiert ist.

Wie lassen sich militärische Entwicklungen an die zivile Industrie anpassen?

Hier liegt der Stolperstein.

Korruption in der Russischen Föderation hemmt den Wettbewerb und die Geschäftstätigkeit, weshalb es in Russland so viele talentierte Entwicklungen gibt und diese Entwicklungen so wenig umgesetzt werden.

Was sind die Vorteile von MNEA?

Mit dem Raumfahrtmotor von Rosatom können Sie in einem Monat zum Mars fliegen

Rosatom und Roscosmos entwickeln gemeinsam einen Atommotor, der es ermöglichen wird, in einem Monat zum Mars zu fliegen, sagte Rosatom-Generaldirektor Sergej Kirijenko in einer Rede im Föderationsrat.

Ihm zufolge wird das neue Triebwerk nicht nur den Flug zum Mars in anderthalb Monaten, sondern auch die Rückkehr ermöglichen, da es weiterhin die Fähigkeit behält, das Schiff zu beschleunigen und zu manövrieren.

„Heutige Weltrauminstallationen ermöglichen es, in anderthalb Jahren zum Mars zu fliegen, ohne die Möglichkeit einer Rückkehr und ohne Manövrierfähigkeit“, stellte Kirijenko klar.

Quelle: regnum.ru

Original entnommen aus Marafonec V Kernkraftwerk für Raketen und Unterwasserfahrzeuge – wie es funktioniert

Gestern waren wir ohne Übertreibung Zeuge eines epochalen Ereignisses, das neue, absolut fantastische Perspektiven für militärische Ausrüstung und (in Zukunft) Energie und Verkehr im Allgemeinen eröffnet.

Aber zunächst möchte ich verstehen, wie das Atomkraftwerk für Raketen und Unterwasserfahrzeuge funktioniert, von dem Putin gesprochen hat. Was genau ist die treibende Kraft darin? Woher kommt die Traktion? Nicht wegen der aus der Düse austretenden Neutronen ...

Als ich aus den Worten eines Kollegen erfuhr, dass wir Raketen mit einer nahezu unbegrenzten Flugreichweite entwickelt hatten, war ich fassungslos. Es schien, als ob ihm etwas fehlte, und das Wort „unbegrenzt“ wurde in einem engeren Sinne erwähnt.

Die dann aus der Primärquelle erhaltenen Informationen ließen jedoch keine Zweifel aufkommen. Ich möchte Sie daran erinnern, dass es sich so anhörte:

„Eine davon ist die Schaffung eines kleinen, extrem leistungsstarken Kernkraftwerks, das in den Körper einer Marschflugrakete wie unserer neuesten luftgestützten X-101-Rakete oder der amerikanischen Tomahawk eingebaut wird, aber gleichzeitig.“ Die Zeit bietet Dutzende Male – Dutzende Male! - große Flugreichweite, die praktisch unbegrenzt ist.“

Es war unmöglich zu glauben, was er hörte, aber es war unmöglich, es nicht zu glauben – ER sagte es. Ich schaltete mein Gehirn ein und erhielt sofort eine Antwort. Ja, was!
Na ja, verdammt! Na ja, Genies! Das würde einem normalen Menschen niemals in den Sinn kommen!

Bisher kannten wir also nur nukleare Antriebssysteme für Weltraumraketen. Weltraumraketen enthalten zwangsläufig eine Substanz, die beim Erhitzen oder Beschleunigen durch einen von einem Kernkraftwerk angetriebenen Beschleuniger mit Gewalt aus der Raketendüse ausgestoßen wird und ihr Schub verleiht.

In diesem Fall wird der Stoff verbraucht und die Motorbetriebszeit ist begrenzt.

Solche Raketen gab es bereits und wird es auch weiterhin geben. Doch wie bewegt sich ein neuer Raketentyp, wenn seine Reichweite „praktisch unbegrenzt“ ist?

Kernkraftwerk für Raketen

Rein theoretisch ist die Bewegung der Rakete zusätzlich zum Schub der auf der Rakete vorhandenen Substanz durch den Schub von Elektromotoren mit „Propellern“ (Schraubenmotor) möglich. Strom wird durch einen Generator erzeugt, der von einem Kernkraftwerk angetrieben wird.

Aber ohne einen großen Propellerflügel kann eine solche Masse nicht in der Luft gehalten werden, und selbst mit Propellern mit kleinem Durchmesser ist dieser Schub zu gering. Aber das ist eine Rakete, keine Drohne.

Was also bleibt, ist die unerwartetste und, wie sich herausstellt, effektivste Möglichkeit, einer Rakete Schubkraft zu verleihen – die Entnahme aus dem umgebenden Weltraum.

Das heißt, so überraschend es auch klingen mag, die neue Rakete funktioniert „in der Luft“!

In dem Sinne, dass aus seiner Düse genau erhitzte Luft austritt und nichts weiter! Und die Luft geht nicht aus, solange sich die Rakete in der Atmosphäre befindet. Deshalb ist diese Rakete eine Marschflugkörper, d.h. sein Flug findet vollständig in der Atmosphäre statt.

Klassische Langstreckenraketentechnologien versuchten, die Rakete höher fliegen zu lassen, um die Reibung mit der Luft zu verringern und dadurch ihre Reichweite zu erhöhen. Wie immer haben wir neue Maßstäbe gesetzt und eine Rakete gebaut, die nicht nur groß war, sondern auch eine unbegrenzte Reichweite in der Luft hatte.

Die unbegrenzte Flugreichweite ermöglicht den Einsatz solcher Raketen im Standby-Modus. Die abgefeuerte Rakete erreicht das Patrouillengebiet und kreist dort, während sie auf die weitere Aufklärung von Daten über das Ziel oder die Ankunft des Ziels in dem Gebiet wartet. Danach greift es das Ziel, unerwartet für das Ziel, sofort an.

Kernkraftwerk für Unterwasserfahrzeuge

Ich denke, das Atomkraftwerk für die Unterwasserfahrzeuge, von dem Putin sprach, ist ähnlich. Mit der Ausnahme, dass Wasser anstelle von Luft verwendet wird.

Darüber hinaus wird dies durch die Tatsache belegt, dass diese Unterwasserfahrzeuge geräuscharm sind. Der berühmte Shkval-Torpedo, der bereits zu Sowjetzeiten entwickelt wurde, hatte eine Geschwindigkeit von etwa 300 km/h, war aber sehr laut. Im Wesentlichen handelte es sich um eine Rakete, die in einer Luftblase flog.

Hinter dem geringen Geräusch verbirgt sich ein neues Bewegungsprinzip. Und es ist dasselbe wie bei der Rakete, weil es universell ist. Es gäbe nur eine Umgebung mit der minimal erforderlichen Dichte.

Der Name „Squid“ würde für dieses Gerät gut passen, da es sich im Wesentlichen um ein Wasserstrahltriebwerk in einer „nuklearen Version“ handelt :)

Die Geschwindigkeit ist um ein Vielfaches höher als die Geschwindigkeit der schnellsten Überwasserschiffe. Die schnellsten Schiffe (nämlich Schiffe, nicht Boote) erreichen Geschwindigkeiten von bis zu 100-120 km/h. Daher erhalten wir bei einem Mindestkoeffizienten von 2 eine Geschwindigkeit von 200-250 km/h. Unter Wasser. Und nicht sehr laut. Und mit einer Reichweite von vielen tausend Kilometern... Ein Albtraum für unsere Feinde.

Die relativ geringe Reichweite im Vergleich zu einer Rakete ist ein vorübergehendes Phänomen und erklärt sich aus der Tatsache, dass Meerwasser mit hoher Temperatur eine sehr aggressive Umgebung darstellt und die Materialien der Brennkammer relativ gesehen nur über begrenzte Ressourcen verfügen. Nur durch die Schaffung neuer, stabilerer Materialien kann die Reichweite dieser Geräte im Laufe der Zeit deutlich gesteigert werden.

Kernkraftwerk

Ein paar Worte zum Kernkraftwerk selbst.

1. Putins Satz regt die Fantasie an:
„Mit einem Volumen, das hundertmal kleiner ist als das moderner Atom-U-Boot-Anlagen, hat es eine größere Leistung und 200-mal weniger Zeit, um den Kampfmodus, also die maximale Leistung, zu erreichen.“

Wieder ein paar Fragen.
Wie haben sie das erreicht? Welche Designlösungen und Technologien kommen zum Einsatz?

Das sind die Gedanken.

1. Eine radikale Steigerung der Leistungsabgabe pro Masseneinheit um zwei Größenordnungen ist nur möglich, wenn die Betriebsart eines Kernreaktors einer explosiven Betriebsart nahekommt. Gleichzeitig wird der Reaktor zuverlässig gesteuert.
2. Da ein nahezu explosiver Betrieb zuverlässig gewährleistet ist, handelt es sich höchstwahrscheinlich um einen schnellen Neutronenreaktor. Meiner Meinung nach können nur sie einen solch kritischen Betriebsmodus sicher nutzen. Für sie reicht der Treibstoff auf der Erde übrigens mehrere Jahrhunderte.
3. Wenn wir mit der Zeit herausfinden, dass es sich um einen langsamen Neutronenreaktor handelt, ziehe ich meinen Hut vor unseren Nuklearwissenschaftlern, denn ohne eine offizielle Stellungnahme ist das absolut unmöglich zu glauben.
Auf jeden Fall sind der Mut und der Einfallsreichtum unserer Nuklearwissenschaftler erstaunlich und verdienen die lautesten Worte der Bewunderung! Besonders schön ist, dass unsere Jungs wissen, wie man im Stillen arbeitet. Und dann schlagen sie einem die Nachricht über den Kopf – entweder stehen oder fallen! :) :)

Wie es funktioniert

Ein ungefähres semantisches Diagramm des Betriebs eines Raketentriebwerks auf Basis eines Kernkraftwerks sieht so aus.

1. Das Einlassventil öffnet sich, relativ gesehen. Der einströmende Luftstrom gelangt durch ihn in die Heizkammer, die durch den Betrieb des Reaktors ständig erwärmt wird.
2. Das Einlassventil schließt.
3. Die Luft in der Kammer erwärmt sich.
4. Das Auslassventil öffnet sich und Luft entweicht mit hoher Geschwindigkeit aus der Raketendüse.
5. Das Auslassventil schließt.

Der Zyklus wiederholt sich mit hoher Frequenz. Daher der Effekt des Dauerbetriebs.

P.S. Der oben beschriebene Mechanismus ist, ich wiederhole, semantischer Natur. Es wird auf Wunsch der Leser gegeben, um besser zu verstehen, wie dieser Motor im Allgemeinen funktionieren kann. Tatsächlich ist es möglich, dass ein Staustrahltriebwerk eingebaut wurde. Die Hauptsache in diesem Artikel ist nicht die Bestimmung des Motortyps, sondern die Identifizierung der Substanz (einströmende Luft), die als einziges Arbeitsmedium verwendet wird, das der Rakete Schub verleiht.

Sicherheit

Die Nutzung der Erkenntnisse russischer Wissenschaftler im zivilen Bereich steht in engem Zusammenhang mit der Sicherheit des Kernkraftwerks. Nicht im Sinne einer möglichen Explosion – ich denke, dieses Problem ist gelöst –, sondern im Sinne der Sicherheit seiner Abgase.

Der Schutz eines kleinen Nuklearmotors ist deutlich geringer als der eines großen, daher werden Neutronen mit Sicherheit in die „Brennkammer“, oder besser gesagt in die Luftheizkammer, eindringen und dabei mit einiger Wahrscheinlichkeit alles, was man machen kann, radioaktiv machen radioaktiv in der Luft.

Stickstoff und Sauerstoff sind radioaktive Isotope mit kurzer Halbwertszeit und ungefährlich. Radioaktiver Kohlenstoff ist eine langlebige Sache. Aber es gibt auch gute Nachrichten.

Unter dem Einfluss der kosmischen Strahlung entsteht in den oberen Schichten der Atmosphäre radioaktiver Kohlenstoff, daher kann man nicht alles auf Kernantriebe schieben. Am wichtigsten ist jedoch, dass die Kohlendioxidkonzentration in trockener Luft nur 0,02 bis 0,04 % beträgt.

Wenn man bedenkt, dass der Anteil des Kohlenstoffs, der radioaktiv wird, immer noch um mehrere Größenordnungen geringer ist, können wir vorläufig davon ausgehen, dass die Abgase von Atommotoren nicht gefährlicher sind als die Abgase eines kohlebefeuerten Wärmekraftwerks.

Genauere Informationen werden zur zivilen Nutzung dieser Motoren erscheinen.

Aussichten

Ehrlich gesagt sind die Aussichten atemberaubend. Außerdem spreche ich nicht von militärischen Technologien, hier ist alles klar, sondern vom Einsatz neuer Technologien im zivilen Bereich.

Wo können Kernkraftwerke eingesetzt werden? Bisher, rein theoretisch, in der Zukunft 20-30-50 Jahre.

1. Flotte, einschließlich Zivil- und Transportwesen. Vieles muss auf Tragflügelboote umgestellt werden. Aber die Geschwindigkeit lässt sich leicht verdoppeln/verdreifachen und die Betriebskosten werden mit den Jahren nur sinken.
2. Luftfahrt, hauptsächlich Transport. Wenn sich jedoch herausstellt, dass die Sicherheit im Hinblick auf das Expositionsrisiko minimal ist, kann es auch für den zivilen Transport verwendet werden.
3. Luftfahrt mit vertikalem Start und Landung. Verwendung von Drucklufttanks, die während des Fluges aufgefüllt werden. Andernfalls kann bei niedrigen Geschwindigkeiten nicht die nötige Traktion bereitgestellt werden.
4. Lokomotiven von Hochgeschwindigkeitszügen. Verwendung eines zwischengeschalteten elektrischen Generators.
5. Elektro-Lkw. Natürlich auch mit einem zwischengeschalteten elektrischen Generator. Ich denke, dass dies in ferner Zukunft passieren wird, wenn die Kraftwerke um ein Vielfaches reduziert werden können. Aber ich würde diese Möglichkeit nicht ausschließen.

Ganz zu schweigen von der landwirtschaftlichen/mobilen Nutzung von Kernkraftwerken. Ein Problem besteht darin, dass für den Betrieb solcher kleinen Kernreaktoren nicht Uran/Plutonium, sondern viel teurere radioaktive Elemente benötigt werden, deren Herstellung in Kernreaktoren immer noch sehr, sehr teuer und zeitaufwändig ist. Aber auch dieses Problem lässt sich mit der Zeit lösen.

Freunde, im Bereich Energie und Verkehr ist eine neue Ära angebrochen. Offensichtlich wird Russland in den kommenden Jahrzehnten in diesen Bereichen führend sein.

Bitte nehmen Sie meine Glückwünsche entgegen.
Es wird nicht langweilig!

Konstantin Iwankow

VERFAHREN ZUM STARTEN VON ATOMRAKETENTRIEBWERKEN AUF DER BASIS VON RESONANZDYNAMISCHER SPALTUNG UND Fusionsreaktionen
(57) Zusammenfassung:

Der Kern der Erfindung: Ein Verfahren zum Starten von Kernraketentriebwerken, das auf resonant-dynamischen Spaltungs- und Fusionsreaktionen basiert, besteht darin, dass das Gas der anfänglichen Fusionskerne und Dampf oder Gas aus der spaltbaren Substanz in den Kern – die magnetische Falle des – eingeleitet werden Reaktor - bis eine bestimmte Dichte erreicht ist. Beim Einleiten von Spalt- und Fusionsreaktionen werden dann hochenergetische Protonen in den Reaktorkern eingebracht, die im Inneren des Reaktors rotieren und aus den Kernen des spaltbaren Materials Neutronen erzeugen. Durch die entsprechende Wahl der Energie – der relativistischen Masse der Protonen – werden elektromagnetische und magnetoakustische Wellen angeregt, deren Frequenz mit der Rotationsfrequenz der im paraxialen Bereich befindlichen ursprünglichen Fusionskerne übereinstimmt und diese dadurch auf thermonukleare Temperaturen erhitzen. Darüber hinaus ionisieren hochenergetische Protonen Spalt- und Fusionskerne, wodurch sie unter dem Einfluss gekreuzter elektrischer und magnetischer Felder einer Magnetfalle beginnen, sich mit Driftgeschwindigkeit um die Längsachse des Reaktors zu drehen, was gewährleistet die resonante Spaltung von Kernen spaltbaren Materials bei ihrer Kollision mit thermischen Neutronen, die vom Moderator in die aktive Reaktorzone gelangen, in der sie während ihrer Moderation aus schnellen Neutronen gewonnen wurden. Nach der Zündung gemeinsamer Spalt- und Fusionsreaktionen wird die Zufuhr hochenergetischer Protonen gestoppt. Sie kann jedoch fortgesetzt werden, wenn eine weitere Reduzierung der kritischen Dichte spaltbarer Materie oder die Gewinnung zusätzlicher Kernenergie erforderlich ist. Das technische Ergebnis besteht darin, die Möglichkeit des gemeinsamen Auftretens von Reaktionen der resonant-dynamischen Spaltung und der thermonuklearen Fusion durch den Einsatz hochenergetischer Protonen, die auf eine Energie von Hunderten von MEV beschleunigt werden, sicherzustellen. 2 Tab., 1 Abb.

Aber ich persönlich denke, dass alles einfacher ist: Eine Marschflugkörper startet auf die übliche Weise, erreicht Höhe und Geschwindigkeit, und dann arbeitet ein Staustrahltriebwerk in Railgun-Architektur, bei dem Entladungsimpulse von einem kleinen Reaktor angetrieben werden und einen Plasmastrom erzeugen – ionisiert Luft - in der Luft. Dadurch können Sie den Flugmodus bei einer bestimmten Geschwindigkeit beibehalten (mit Railgun-Boostern können Sie einen relativ schnellen Jetstream erzeugen). Die Hauptaufgabe des Geräts besteht darin, so lange wie möglich mit der erforderlichen Geschwindigkeit zu fliegen, der Plasmafluss ist nicht radioaktiv und in dem Moment, in dem die Rakete explodiert, wird die Kernanlage zerstört, wodurch Radioaktivität im Epizentrum entsteht. Dies ist offenbar das Schema, das in dieser Art von Waffe umgesetzt wird – so entsteht eine Marschflugkörper mit einem Kernkraftwerk.

Kernkraftwerk - ein Kraftwerk, das mit der Energie einer Kettenreaktion der Kernspaltung betrieben wird. Das Kernkraftwerk, das im Grunde eine Modifikation der Dampfturbine ist, wurde Ende der 50er Jahre erstmals auf Schiffen eingesetzt. 20. Jahrhundert Das Kraftwerk eines atomgetriebenen Schiffes umfasst einen Reaktor, einen Dampferzeuger und eine Turbineneinheit, die den Schiffsantrieb antreibt. Ein Reaktor ist eine Anlage zur Erzeugung nuklearer Kettenreaktionen, bei der Energie erzeugt wird, die weiter in mechanische Energie umgewandelt wird. In einem Kernreaktor werden Bedingungen geschaffen, bei denen die Anzahl der Kernspaltungen pro Zeiteinheit einen konstanten Wert hat, d. h. die Kettenreaktion läuft ständig ab.

Aufbau und Funktionsprinzip eines Kernreaktors.

1 - Stahlkörper; 2 - Moderator; 3 - Reflektor; 4 - Schutz; 5 - Brennelemente; 6 - Kühlmitteleinlass; 7 - Kühlmittelauslass; 8 - Steuerstangen.

Kernbrennstoff enthält spaltbares Material, meist Uran oder Plutonium. Bei der Spaltung von Atomkernen in sogenannte Fragmente, also freie hochenergetische Neutronen, wird viel Energie frei. Um die hohe Energie von Neutronen zu reduzieren, wird ein Moderator verwendet: Graphit, Beryllium oder Wasser. Um die Möglichkeit eines Neutronenverlusts zu minimieren, wird ein Reflektor installiert. Es besteht hauptsächlich aus Beryllium oder Graphit. Um einen zu starken Neutronenfluss im Reaktor zu vermeiden, werden in entsprechender Tiefe Steuerstäbe aus neutronenabsorbierenden Materialien (Cadmium, Bor, Indium) eingebaut. Der Energieaustausch im Reaktor erfolgt mit Hilfe von Kühlmitteln, Wasser, organischen Flüssigkeiten, Legierungen niedrig schmelzender Metalle usw. Derzeit werden auf Schiffen üblicherweise wassergekühlte Reaktoren eingesetzt, die unter Druck stehen.

Schema eines Kernkraftwerks mit einem druckwassergekühlten Reaktor.

1 - Reaktor; 2 - primärer biologischer Schutz; 3 - sekundärer biologischer Schutz; 4 - Dampferzeuger; 5 - Heizspule des Primärkreises; 6 - Umwälzpumpe des Primärkreises; 7 - Hochdruckturbine; 8 - Niederdruckturbine; 9 - Getriebe; 10 - Kondensator; 11 - Sekundärkreispumpe; 12 - Meerwassereinlass; 13 - Meerwasserauslass.

Diese Anlage verfügt über zwei Zirkulationskreisläufe. Der erste Kreislauf ist die Zirkulation von Wasser unter hohem Druck. Das Primärkreislaufwasser dient auch als Kühlmittel für den Kernreaktor und hat einen Druck von etwa 5,8 bis 9,8 MPa. Es durchströmt den Reaktor und wird beispielsweise auf den Schiffen Otto Hahn (Deutschland) und Mutsu (Japan) auf 278 °C erhitzt. In diesem Fall wirkt der Wasserdruck der Verdunstung entgegen. Heißes Wasser aus dem Primärkreislauf, das durch die Heizschlange fließt, gibt seine Wärme an den Dampferzeuger ab und kehrt dann wieder in den Reaktor zurück. Aus dem zweiten Niederdruckkreislauf wird dem Dampferzeuger Kondensat zugeführt. Das im Dampferzeuger erhitzte Wasser verdampft. Dieser Dampf mit relativ niedrigem Druck (auf dem amerikanischen Schiff Savannah sind es beispielsweise 3,14 MPa) dient zum Antrieb von Turbinen, die über ein Getriebe den Propeller antreiben.

Der Kernreaktor ist durch einen Schutzschild von der Umgebung isoliert, der schädliche radioaktive Strahlen nicht durchlässt. In der Regel werden Doppelsiebe verwendet. Der erste (primäre) Schirm umgibt den Reaktor und besteht aus mit Polyethylen beschichteten Bleiplatten und Beton. Das Sekundärsieb umgibt den Dampferzeuger und umschließt den gesamten primären Hochdruckkreislauf. Dieses Sieb besteht hauptsächlich aus Beton mit einer Dicke von 500 mm (Otto Hahn) bis 1095 mm (Mutsu), sowie Bleiplatten mit einer Dicke von 200 mm und Polyethylen mit einer Dicke von 100 mm. Beide Bildschirme benötigen viel Platz und sind sehr schwer. Beispielsweise wiegt das Primärsieb auf dem Savannah-Schiff 665 Tonnen und das Sekundärsieb 2400 Tonnen. Das Vorhandensein solcher Siebe ist ein großer Nachteil von Kernkraftwerken. Ein weiterer, noch gravierenderer Nachteil ist trotz aller Schutzmaßnahmen die Gefahr einer Umweltverschmutzung sowohl während des normalen Betriebs des Kraftwerks durch Verschwendung von verbrauchtem Brennstoff, Freisetzung von Bilgenwasser aus dem Reaktorraum usw. als auch bei unfallbedingten Schiffsunfällen Unfälle und Kernkraftwerk.

Zu den unbestreitbaren Vorteilen zählen ein sehr geringer Kraftstoffverbrauch und eine nahezu unbegrenzte Reichweite. Beispielsweise verbrauchte das Schiff „Otto Hahn“ (Deutschland) in drei Jahren nicht einmal 20 kg Uran, während der Treibstoffverbrauch eines herkömmlichen Dampfturbinenkraftwerks auf einem Schiff dieser Größe 40.000 Tonnen betrug. Die Reichweite von Das japanische Schiff „Mutsu“ ist 145.000 Meilen lang Trotz dieser Vorteile werden Kernkraftwerke weitgehend nur auf Kriegsschiffen eingesetzt. Besonders vorteilhaft ist der Einsatz auf großen U-Booten, die längere Zeit unter Wasser bleiben können, da zur Erzeugung thermischer Energie keine Luft im Reaktor benötigt wird. Darüber hinaus sind leistungsstarke Eisbrecher, die in den nördlichen Breiten der Erde eingesetzt werden, mit Kernkraftwerken ausgestattet.

1 - Maschinenraum; 2 - Behälter mit Reaktor; 3 - Fach für Hilfsmechanismen; 4 – Lagereinrichtung für abgebrannte Brennstäbe.

Als ich aus den Worten eines Kollegen erfuhr, dass wir Raketen mit einer nahezu unbegrenzten Flugreichweite entwickelt hatten, war ich fassungslos. Es schien, als ob ihm etwas fehlte, und das Wort „unbegrenzt“ wurde in einem engeren Sinne erwähnt.

Die dann aus der Primärquelle erhaltenen Informationen ließen jedoch keine Zweifel aufkommen. Ich möchte Sie daran erinnern, dass es sich so anhörte:

Eine davon ist die Schaffung eines kleinen, superstarken Kernkraftwerks, das in den Körper einer Marschflugrakete wie unserer neuesten luftgestützten X-101-Rakete oder der amerikanischen Tomahawk eingebaut wird liefert Dutzende Male – Dutzende Male! – große Flugreichweite, die praktisch unbegrenzt ist.

Es war unmöglich zu glauben, was er hörte, aber es war unmöglich, es nicht zu glauben – ER sagte es. Ich schaltete mein Gehirn ein und erhielt sofort eine Antwort. Ja, was!

Na ja, verdammt! Na ja, Genies! Das würde einem normalen Menschen niemals in den Sinn kommen!

In diesem Fall wird der Stoff verbraucht und die Motorbetriebszeit ist begrenzt.

Solche Raketen gab es bereits und wird es auch weiterhin geben. Doch wie bewegt sich ein neuer Raketentyp, wenn seine Reichweite „praktisch unbegrenzt“ ist?

Kernkraftwerk für Raketen

Was also bleibt, ist die unerwartetste und, wie sich herausstellt, effektivste Möglichkeit, einer Rakete Schubkraft zu verleihen – die Entnahme aus dem umgebenden Weltraum.

Das heißt, so überraschend es auch klingen mag, die neue Rakete funktioniert „in der Luft“!

Kernkraftwerk für Unterwasserfahrzeuge

Ich denke, das Atomkraftwerk für die Unterwasserfahrzeuge, von dem Putin sprach, ist ähnlich. Mit der Ausnahme, dass Wasser anstelle von Luft verwendet wird.

Der Name „Squid“ würde für dieses Gerät gut passen, da es sich im Wesentlichen um ein Wasserstrahltriebwerk in einer „nuklearen Version“ handelt :)

Kernkraftwerk

Ein paar Worte zum Kernkraftwerk selbst.

1. Putins Satz regt die Fantasie an:

Mit einem Volumen, das hundertmal kleiner ist als das moderner Atom-U-Boot-Anlagen, hat es eine größere Leistung und 200-mal weniger Zeit, um den Kampfmodus, also die maximale Leistung, zu erreichen.

Wieder ein paar Fragen.
Wie haben sie das erreicht? Welche Designlösungen und Technologien kommen zum Einsatz?

Das sind die Gedanken.

2. Da ein nahezu explosiver Betrieb zuverlässig gewährleistet ist, handelt es sich höchstwahrscheinlich um einen schnellen Neutronenreaktor. Meiner Meinung nach können nur sie einen solch kritischen Betriebsmodus sicher nutzen. Für sie reicht der Treibstoff auf der Erde übrigens mehrere Jahrhunderte.

3. Wenn wir mit der Zeit herausfinden, dass es sich um einen langsamen Neutronenreaktor handelt, ziehe ich meinen Hut vor unseren Nuklearwissenschaftlern, denn ohne eine offizielle Stellungnahme ist das absolut unmöglich zu glauben.

Auf jeden Fall sind der Mut und der Einfallsreichtum unserer Nuklearwissenschaftler erstaunlich und verdienen die lautesten Worte der Bewunderung! Besonders schön ist, dass unsere Jungs wissen, wie man im Stillen arbeitet. Und dann schlagen sie einem die Nachricht über den Kopf – entweder stehen oder fallen! :) :)

Wie es funktioniert
Ein ungefähres semantisches Diagramm des Betriebs eines Raketentriebwerks auf Basis eines Kernkraftwerks sieht so aus.

1. Das Einlassventil öffnet sich, relativ gesehen. Der einströmende Luftstrom gelangt durch ihn in die Heizkammer, die durch den Betrieb des Reaktors ständig erwärmt wird.

2. Das Einlassventil schließt.

3. Die Luft in der Kammer erwärmt sich.

4. Das Auslassventil öffnet sich und Luft entweicht mit hoher Geschwindigkeit aus der Raketendüse.

5. Das Auslassventil schließt.

Der Zyklus wiederholt sich mit hoher Frequenz. Daher der Effekt des Dauerbetriebs.

Sicherheit

Stickstoff und Sauerstoff sind radioaktive Isotope mit kurzer Halbwertszeit und ungefährlich. Radioaktiver Kohlenstoff ist eine langlebige Sache. Aber es gibt auch gute Nachrichten.

Genauere Informationen werden zur zivilen Nutzung dieser Motoren erscheinen.

Aussichten

Ehrlich gesagt sind die Aussichten atemberaubend. Außerdem spreche ich nicht von militärischen Technologien, hier ist alles klar, sondern vom Einsatz neuer Technologien im zivilen Bereich.

Wo können Kernkraftwerke eingesetzt werden? Bisher, rein theoretisch, in der Zukunft 20-30-50 Jahre.

2. Luftfahrt, hauptsächlich Transport. Wenn sich jedoch herausstellt, dass die Sicherheit im Hinblick auf das Expositionsrisiko minimal ist, kann es auch für den zivilen Transport verwendet werden.

3. Luftfahrt mit vertikalem Start und Landung. Verwendung von Drucklufttanks, die während des Fluges aufgefüllt werden. Andernfalls kann bei niedrigen Geschwindigkeiten nicht die nötige Traktion bereitgestellt werden.

4. Lokomotiven von Hochgeschwindigkeitszügen. Verwendung eines zwischengeschalteten elektrischen Generators.

5. Elektro-Lkw. Natürlich auch mit einem zwischengeschalteten elektrischen Generator. Ich denke, dass dies in ferner Zukunft passieren wird, wenn die Kraftwerke um ein Vielfaches reduziert werden können. Aber ich würde diese Möglichkeit nicht ausschließen.

Freunde, im Bereich Energie und Verkehr ist eine neue Ära angebrochen. Offensichtlich wird Russland in den kommenden Jahrzehnten in diesen Bereichen führend sein.

Bitte nehmen Sie meine Glückwünsche entgegen.
Es wird nicht langweilig!