ЦЕЛЬ НИР и ОКР
Создание газофазного ядерного ракетного двигателя (ГФЯРД) с большим удельным импульсом (J> 3000 c.) для полетов на планеты Солнечной системы
|
1957 г. Начало работ по проекту по предложению В.М.Иевлева и поддержанного И.В.Курчатовым, М.В.Келдышем и С.П.Королевым.
|
|
|
Келдыш, Трескин, Иевлев, Курчатов, Александров. |
1953 Постановление Правительства по созданию «крылатых ракет с прямоточным двигателем с использованием атомной энергии»
1955 Создание группы в НИИ-1 МАП по разработка концепции ЯРД во главе с В.М.Иевлевым (К.И.Артамонов, А.С. Коротеев, и др.), с удельным импульсом J=(850-900) сек «А» и до 2000 сек «В».
1956 Постановление Правительства по «созданию баллистической ракеты дальнего действия с атомным двигателем» ГК ракеты – С.П.Королев, ГК двигателя – В.П.Глушко, НР реактора – А.И.Лейпунский. Организация подготовки специалистов в МАИ отв. инженер Н.Н.Пономарев-Степной.
1958 Постановление Правительства по созданию ЯРД , научное руководство поручить М.В.Келдышу, И.В.Курчатову и С.П.Королеву
1958 Начало строительства на полигоне №2 МО СССР (ядерный полигон в Семипалатинске) стенда с реактором и горячей лабораторией
1964 Постановление ЦК КПСС и СМ о строительстве стартового комплекса «Байкал» на Семипалатинском полигоне испытательной базы ЯРД
1966 Создание ЯРД 11Б91 («А») научное руководство- Центр Келдыша (В.М.Иевлев), изготовление - КБХА (А.Б.Конопатов), ТВС ЯРД – ПНИТИ (И.И.Федик)
1968 Разработка ГФЯР двигателя РД-600 научное рук-во – Центр Келдыша, разработка НПО «Энергомаш», В.П.Глушко с тягой 6 МН, J=2000 сек
1968 Постановление Правительства о создании ГФЯР РД-600 и строительство стендовой базы «Байкал-2»
1970 НПО «Энергомаш», Центр Келдыша – эскизный проект космической энергоустановки с ГФЯР ЭУ-610 W=3,3 ГВт
1972 Физический пуск реактора ИВГ на комплексе «Байкал» (Н.Н.Пономарев-Степной)
1978 Энергетический пуск первого реактора ЯРД 11Б91
ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ ВАРИАНТ ГФЯРД (схема «В»)
РАБОТЫ по ГФЯР В США
1955 Начало работ по по программе Ровера по ЯРД типа «А» (SCNR) в Лос-Аламосе
1960 Разработка концепции ЯРД типа «В» (GCNR ) Weinstein, Kerrebrock (MIT) и Лос-Аламос с удельным импульсом J=(600-2000) сек
1963 Создание ядерного двигателя для ракетныз приложений (NERVA) – Вестинхауз и Лос-Алсмос
1962-68 Проведение экспериментов по гидродинамике, устойчивости плазмы, теплофизики и излучения урановой плазмы, оптических свойств водорода, нейтронные расчеты критичности реактора.
1973 Прекращение работ по ЯРД
(СОГЛАШЕНИЕ СССР И США)
НОВЫЙ ЭТАП ЯРД
1985 Лос-Аламос и НАСА – исследование всех аспектов лунной миссии. Вывод: необходимо возобновление работ по «В» (снижение в 2 раза стоимости и времени полета). Оборудование и системы сохранены в Лос-Аламосе и Неваде (ЦК и Семипалатинск)
1989 Президент Буш объявил программу SEI (Space Exploration Initiative) – пилотируемый полет на Марс в 2018 (см. КП России). ЯРД рассматривается базовой системой в НАСА и Лос-Аламосе. Создана команда DOE/NASA для исследования и реализации ЯРД.
1991 Конференция по ГФЯР в Лос-Аламосе
1992 Исследования по устойчивости, нейтронам, смещению, численному моделированию, МГД
2005 Китай и Казахстан объявили приоритетными работы по ядерной энергии в космосе
Программа ГФЯР в США не была успешной по причине
«недостатка экспериментальных данных по теплофизческим свойствам веществ и вычислительных мощностей для моделирования высокотемпературной гидродинамики и турбулентности » (Из отчета МИТ, R.Patrick, Kerrebrock). Эти проблемы были решены в СССР с участием кафедры физической механики
Организация работ по крупному атомному Ракетному проекту в космосе в СССР и США выполнялась триадой Научный Центр – Университет - Исптытельный полигнон.
В США это Лос-Аламос – МИТ - Невада
В СССР это Центр Келдыша - МФТИ - Семипалатинск
Основные направления работ
Реализация рабочего процесса в газофазном ТВЭЛе . Теплофизика ядерного горючего и рабочего тела, вихревая и магнитная гидродинамика, лучистый и конвективный тепло– и массообмен, теплозащита стенок и торцов рабочей камеры и выходного канала, достижение критичности ГФЯР, обеспечение устойчивости работы ГФЯР вследствие высокой подвижности ядерного горючего.
Параметры ГФЯР
· давление – 1000 атм
· температура ядерного горючего – 40-60 тыс. К, рабочего тела - 8.10 тыс К
· расплавленный уран при температуре 1500...2300 К
· водород высокого давления при температуре до 2800 К,
· жидкометаллические щелочные металлы до 2800 К дают образование агрессивных сред.
Литература
А.С.Коротеев, Э.Е.Сон. Развитие работ по газофазному ядерному реактору в России. AIAA-2007-0035, 45th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, 2007, Reno, Nevada.
