Pesëdhjetat e shekullit të kaluar ishin një periudhë e zhvillimit të shpejtë të teknologjisë bërthamore. Superfuqitë ndërtuan arsenalin e tyre bërthamor, duke ndërtuar centrale bërthamore, akullthyes, nëndetëse dhe anije luftarake me termocentrale bërthamore gjatë rrugës. Teknologjitë e reja premtuan shumë. Për shembull, nëndetësja bërthamore nuk kishte ndonjë kufizim në gamën e lundrimit në pozicionin e zhytur, dhe "karburanti" i termocentralit mund të bëhej çdo disa vjet. Sigurisht, reaktorët bërthamorë gjithashtu kishin disavantazhe, por avantazhet e tyre të qenësishme më shumë se kompensuan të gjitha kostot e sigurisë. Me kalimin e kohës, potenciali i lartë i sistemeve të energjisë bërthamore interesoi jo vetëm komandën e marinës, por edhe aviacionin ushtarak. Një avion me një reaktor në bord mund të ketë karakteristika shumë më të mira fluturimi sesa homologët e tij të benzinës ose vajgurit. Para së gjithash, ushtria u tërhoq nga diapazoni teorik i fluturimit të një bombarduesi të tillë, aeroplanë transporti ose avionë anti-nëndetës.
Në fund të viteve 1940, ish -aleatët në luftën me Gjermaninë dhe Japoninë - SHBA dhe BRSS - u bënë papritmas armiq të hidhur. Karakteristikat gjeografike të vendndodhjes së ndërsjellë të të dy vendeve kërkuan krijimin e bombarduesve strategjikë me një rreze interkontinentale. Teknologjia e vjetër tashmë nuk ishte në gjendje të siguronte dërgimin e municionit atomik në një kontinent tjetër, i cili kërkonte krijimin e avionëve të rinj, zhvillimin e teknologjisë së raketave, etj. Tashmë në të dyzetat, ideja e instalimit të një reaktori bërthamor në një aeroplan ishte e pjekur në mendjet e inxhinierëve amerikanë. Llogaritjet e asaj kohe treguan se një avion i krahasueshëm në peshë, madhësi dhe parametra fluturimi me një bombardues B-29 mund të kalonte të paktën pesë mijë orë në ajër në një karburant me karburant bërthamor. Me fjalë të tjera, edhe me teknologjitë e papërsosura të asaj kohe, një reaktor bërthamor në bord me vetëm një karburant mund të sigurojë një aeroplan me energji gjatë gjithë jetës së tij të shërbimit.
Avantazhi i dytë i atomikoleve hipotetike të asaj kohe ishin temperaturat e arritura nga reaktori. Me hartimin e saktë të një termocentrali bërthamor, do të ishte e mundur të përmirësoheshin motorët ekzistues të turbojetit duke ngrohur substancën e punës me ndihmën e një reaktori. Kështu, u bë e mundur të rritet energjia e gazrave jet të motorit dhe temperatura e tyre, gjë që do të çonte në një rritje të konsiderueshme të shtytjes së një motori të tillë. Si rezultat i të gjitha konsideratave dhe llogaritjeve teorike, avionët me motorë bërthamorë në disa koka janë shndërruar në një mjet transporti universal dhe të pathyeshëm për bombat atomike. Sidoqoftë, puna e mëtejshme praktike ftoi zjarrin e "ëndërrimtarëve" të tillë.
Programi NEPA
Në vitin 1946, Departamenti Amerikan i Mbrojtjes i sapo formuar hapi projektin NEPA (Energjia Bërthamore për Shtytjen e Avionëve). Qëllimi i këtij programi ishte studimi i të gjitha aspekteve të centraleve bërthamore të përparuara për avionët. Fairchild u emërua si kontraktori kryesor për programin NEPA. Ajo u udhëzua të studionte perspektivat për bombarduesit strategjikë dhe avionët zbulues me shpejtësi të lartë të pajisur me termocentrale bërthamore, si dhe të formësonte pamjen e këtyre të fundit. Punonjësit e Fairchild vendosën të fillojnë punën në program me çështjen më urgjente: sigurinë e pilotëve dhe personelit të mirëmbajtjes. Për këtë, një kapsulë me disa gram radium u vendos në ndarjen e ngarkesave të bombarduesit e përdorur si laborator fluturues. Në vend të një pjese të ekuipazhit të rregullt, punonjësit e kompanisë, të "armatosur" me sportelet Geiger, morën pjesë në fluturimet eksperimentale. Megjithë sasinë relativisht të vogël të metaleve radioaktive në ndarjen e ngarkesave, rrezatimi i sfondit tejkaloi nivelin e lejuar në të gjitha vëllimet e banueshme të avionit. Si rezultat i këtyre studimeve, punonjësve të Fairchild iu desh të bënin llogaritjet dhe të zbulonin se çfarë mbrojtjeje do t'i duhej reaktorit për të siguruar sigurinë e duhur. Tashmë llogaritjet paraprake kanë treguar qartë se avioni B-29 thjesht nuk do të jetë në gjendje të mbajë një masë të tillë, dhe vëllimi i ndarjes ekzistuese të ngarkesave nuk do të lejojë që reaktori të vendoset pa çmontuar raftet e bombave. Me fjalë të tjera, në rastin e B-29, dikush do të duhej të zgjidhte midis një game të gjatë fluturimi (dhe madje edhe atëherë, në një të ardhme shumë të largët) dhe të paktën një lloj ngarkese.
Puna e mëtejshme në krijimin e një modeli paraprak të një reaktori avioni hasi në probleme të reja dhe të reja. Pas parametrave të papranueshëm të peshës dhe madhësisë, u shfaqën vështirësi me kontrollin e reaktorit në fluturim, mbrojtjen efektive të ekuipazhit dhe strukturës, transferimin e fuqisë nga reaktori te helikat, etj. Më në fund, doli që edhe me mbrojtje mjaft serioze, rrezatimi nga reaktori mund të ndikojë negativisht në fuqinë e avionit dhe madje edhe në lubrifikimin e motorëve, për të mos përmendur pajisjet elektronike dhe ekuipazhin. Sipas rezultateve të punës paraprake, programi NEPA deri në vitin 1948, megjithë dhjetë milion dollarë të shpenzuar, kishte rezultate shumë të dyshimta. Në verën e vitit 48, u mbajt një konferencë e mbyllur në Institutin e Teknologjisë në Masaçusets me temën e perspektivave për termocentralet bërthamore për avionët. Pas një sërë mosmarrëveshjesh dhe konsultimesh, inxhinierët dhe shkencëtarët që morën pjesë në ngjarje arritën në përfundimin se ishte në parim e mundur të krijohej një aeroplan atomik, por fluturimet e tij të para i atribuoheshin vetëm mesit të viteve gjashtëdhjetë apo edhe më vonë data.
Në konferencën në MIT, u njoftua krijimi i dy koncepteve për motorët bërthamorë të avancuar, të hapur dhe të mbyllur. Motori "i hapur" i avionit bërthamor ishte një lloj motori konvencional turbojet, në të cilin ajri në hyrje nxehet duke përdorur një reaktor të nxehtë bërthamor. Ajri i nxehtë u hodh përmes hundës, duke e rrotulluar njëkohësisht turbinën. Ky i fundit vuri në lëvizje shtytësit e kompresorit. Disavantazhet e një sistemi të tillë u diskutuan menjëherë. Për shkak të nevojës për kontakt ajri me pjesët e ngrohjes të reaktorit, siguria bërthamore e të gjithë sistemit shkaktoi çështje të veçanta. Për më tepër, për një paraqitje të pranueshme të avionit, reaktori i një motori të tillë duhej të ishte shumë, shumë i vogël, gjë që ndikoi në fuqinë dhe nivelin e tij të mbrojtjes.
Një motor avioni bërthamor i tipit të mbyllur duhej të punonte në një mënyrë të ngjashme, me ndryshimin se ajri brenda motorit do të nxehej në kontakt me vetë reaktorin, por në një shkëmbyes të veçantë të nxehtësisë. Drejtpërsëdrejti nga reaktori, në këtë rast, u propozua të ngrohni një ftohës të caktuar, dhe ajri duhej të merrte temperaturë pas kontaktit me radiatorët e qarkut kryesor brenda motorit. Turbina dhe kompresori mbetën në vend dhe funksionuan në të njëjtën mënyrë si në turbojetët ose motorët bërthamorë të tipit të hapur. Motori i qarkut të mbyllur nuk vendosi ndonjë kufizim të veçantë në dimensionet e reaktorit dhe bëri të mundur uljen e ndjeshme të emetimeve në mjedis. Nga ana tjetër, një problem i veçantë ishte zgjedhja e një ftohësi për transferimin e energjisë së reaktorit në ajër. Ftohës-lëngje të ndryshme nuk siguruan efikasitetin e duhur, dhe ato metalike kërkonin ngrohje para fillimit të motorit.
Gjatë konferencës, u propozuan disa metoda origjinale për rritjen e nivelit të mbrojtjes së ekuipazhit. Para së gjithash, ato kishin të bënin me krijimin e elementeve mbajtës të një modeli të përshtatshëm, të cilët do të mbronin në mënyrë të pavarur ekuipazhin nga rrezatimi i reaktorit. Shkencëtarët më pak optimistë sugjeruan që të mos rrezikojnë pilotët, ose të paktën funksionin e tyre riprodhues. Prandaj, ishte një propozim për të siguruar nivelin më të lartë të mundshëm të mbrojtjes dhe për të rekrutuar ekuipazhe nga pilotët e moshuar. Më në fund, u shfaqën ide në lidhje me pajisjen e një avioni atomik premtues me një sistem të telekomandës në mënyrë që njerëzit gjatë fluturimit të mos rrezikonin aspak shëndetin e tyre. Gjatë diskutimit të opsionit të fundit, lindi ideja për të vendosur ekuipazhin në një avion të vogël, i cili supozohej të tërhiqej pas avionit me fuqi atomike në një kabllo me gjatësi të mjaftueshme.
Programi ANP
Konferenca në MIT, pasi kishte shërbyer si një lloj sesioni stuhi mendimesh, kishte një efekt pozitiv në rrjedhën e mëtejshme të programit për krijimin e avionëve me fuqi atomike. Në mesin e vitit 1949, ushtria amerikane filloi një program të ri të quajtur ANP (Aircraft Nuclear Propulsion). Këtë herë, plani i punës përfshinte përgatitjet për krijimin e një avioni të plotë me një central bërthamor në bord. Për shkak të prioriteteve të tjera, lista e ndërmarrjeve të përfshira në program është ndryshuar. Kështu, Lockheed dhe Convair u punësuan si zhvillues të kornizës ajrore të një avioni premtues, dhe General Electric dhe Pratt & Whitney u ngarkuan të vazhdonin punën e Fairchild në motorin e avionit bërthamor.
Në fazat e hershme të programit ANP, klienti u përqëndrua më shumë në një motor të mbyllur më të sigurt, por General Electric bëri "shtrirje" tek zyrtarët ushtarakë dhe qeveritarë. Punonjësit e General Electric kërkuan për thjeshtësinë dhe, si rezultat, çmimin e lirë të një motori të hapur. Ata arritën të bindin përgjegjësit, dhe si rezultat, drejtimi i drejtimit të programit ANP u nda në dy projekte të pavarura: një motor "i hapur" i zhvilluar nga General Electric dhe një motor qark i mbyllur nga Pratt & Whitney. Së shpejti, General Electric ishin në gjendje të çonin përpara projektin e tyre dhe të arrinin përparësi të veçantë për të dhe, si rezultat, financime shtesë.
Gjatë programit ANP, një tjetër iu shtua opsioneve ekzistuese të motorit bërthamor. Këtë herë u propozua të bëhej një motor që i ngjan një centrali bërthamor në strukturën e tij: reaktori ngroh ujin, dhe avulli që rezulton drejton turbinën. Ky i fundit transferon fuqinë tek helika. Një sistem i tillë, duke pasur një efikasitet më të ulët në krahasim me të tjerët, doli të ishte më i thjeshtë dhe më i përshtatshëm për prodhimin më të shpejtë. Sidoqoftë, ky version i termocentralit për avionët me energji atomike nuk u bë ai kryesor. Pas disa krahasimeve, klienti dhe kontraktorët ANP vendosën të vazhdojnë zhvillimin e motorëve "të hapur" dhe "të mbyllur", duke e lënë turbinën me avull si një rezervë.
Mostrat e para
Në vitet 1951-52, programi ANP iu afrua mundësisë së ndërtimit të avionit të parë prototip. Bombarduesi Convair YB-60, i cili ishte duke u zhvilluar në atë kohë, u mor si bazë për të, i cili ishte një modernizim i thellë i B-36 me një krah të fshirë dhe motorë turbojet. Termocentrali P-1 ishte krijuar posaçërisht për YB-60. Ajo u bazua në një njësi cilindrike me një reaktor brenda. Instalimi bërthamor siguroi një fuqi termike prej rreth 50 megavat. Katër motorë turbojet GE XJ53 u lidhën me reaktorin përmes një sistemi tubacioni. Pas kompresorit të motorit, ajri kaloi nëpër tuba pranë bërthamës së reaktorit dhe, duke u ngrohur atje, u hodh jashtë përmes hundës. Llogaritjet treguan se vetëm ajri nuk do të jetë i mjaftueshëm për të ftohur reaktorin, kështu që rezervuarët dhe tubat për zgjidhjen e ujit të borit u futën në sistem. Të gjitha sistemet e termocentraleve të lidhura me reaktorin ishin planifikuar të montoheshin në pjesën e pasme të ngarkesave të bombarduesit, aq sa ishte e mundur nga vëllimet e banueshme.
Prototipi YB-60
Vlen të përmendet se ishte planifikuar gjithashtu të linin motorët turbojet vendas në avionin YB-60. Fakti është se motorët bërthamorë me qark të hapur ndotin mjedisin dhe askush nuk do të lejojë që kjo të bëhet në afërsi të fushave ajrore ose vendbanimeve. Për më tepër, termocentrali bërthamor, për shkak të karakteristikave teknike, kishte përgjigje të dobët të mbytjes. Prandaj, përdorimi i tij ishte i përshtatshëm dhe i pranueshëm vetëm për fluturime të gjata me shpejtësi lundrimi.
Një masë tjetër parandaluese, por e një natyre tjetër, ishte krijimi i dy laboratorëve fluturues shtesë. E para prej tyre, e caktuar NB-36H dhe emri i duhur Crusader ("Crusader"), kishte për qëllim të kontrollonte sigurinë e ekuipazhit. Në serialin B-36, u instalua një montim kabinë dymbëdhjetë tonësh, i mbledhur nga pllaka të trasha çeliku, panele plumbi dhe xhami 20 cm. Për mbrojtje shtesë, kishte një rezervuar uji me bor prapa kabinës. Në pjesën e bishtit të Kryqtarit, në të njëjtën distancë nga kabina si në YB-60, u instalua një reaktor eksperimental ASTR (Reaktori i Provës së Mburojës së Aeroplanit) me një kapacitet prej rreth një megavat. Reaktori u ftoh me ujë, i cili transferoi nxehtësinë e bërthamës në shkëmbyesit e nxehtësisë në sipërfaqen e jashtme të gypit. Reaktori ASTR nuk ka kryer asnjë detyrë praktike dhe ka punuar vetëm si një burim eksperimental rrezatimi.
NB-36H (X-6)
Fluturimet testuese të laboratorit NB-36H dukeshin kështu: pilotët ngritën një avion me një reaktor të lagur në ajër, fluturuan në zonën e provës mbi shkretëtirën më të afërt, ku u kryen të gjitha eksperimentet. Në fund të eksperimenteve, reaktori u fik dhe aeroplani u kthye në bazë. Së bashku me kryqtarët, një tjetër bombardues B-36 me instrumente dhe një transport me parashutistë detarë u ngrit nga aeroporti Carswell. Në rast të rrëzimit të një prototipi avioni, marinsat duhej të uleshin pranë rrënojave, të rrethonin zonën dhe të merrnin pjesë në eliminimin e pasojave të aksidentit. Për fat të mirë, të 47 fluturimet me një reaktor pune bënë pa një ulje të detyruar shpëtimi. Fluturimet testuese kanë treguar se një avion me energji bërthamore nuk paraqet ndonjë kërcënim serioz për mjedisin, natyrisht, me funksionimin e duhur dhe pa incidente.
Laboratori i dytë fluturues, i caktuar X-6, gjithashtu do të konvertohej nga bomba B-36. Ata do të instalonin një kabinë në këtë aeroplan, të ngjashme me njësinë e "Kryqtarit", dhe të montonin një termocentral bërthamor në mes të gypit. Ky i fundit u krijua në bazë të njësisë P-1 dhe u pajis me motorë të rinj GE XJ39, të krijuar në bazë të turbojeteve J47. Secili nga katër motorët kishte një shtytje prej 3100 kgf. Shtë interesante që termocentrali bërthamor ishte një monobllok i krijuar për t'u montuar në një aeroplan pak para fluturimit. Pas uljes, ishte planifikuar të drejtohej X-6 në një hangar të pajisur posaçërisht, të hiqte reaktorin me motorë dhe t'i vendoste në një strukturë të veçantë magazinimi. Në këtë fazë të punës, u krijua gjithashtu një njësi e veçantë pastrimi. Fakti është se pas mbylljes së kompresorëve të motorëve jet, reaktori pushoi së ftohuri me efikasitet të mjaftueshëm, dhe kërkohej një mjet shtesë për të siguruar mbylljen e sigurt të reaktorit.
Kontroll para fluturimit
Para fillimit të fluturimeve të avionëve me një termocentral bërthamor të plotë, inxhinierët amerikanë vendosën të kryejnë kërkime të përshtatshme në laboratorët me bazë tokësore. Në vitin 1955, u instalua një instalim eksperimental HTRE-1 (Eksperimentet e Reaktorit të Transferimit të Nxehtësisë). Njësia pesëdhjetë tonëshe u mblodh në bazë të një platforme hekurudhore. Kështu, para fillimit të eksperimenteve, mund të merrej nga njerëzit. Njësia HTRE-1 përdori një reaktor kompakt të uraniumit të mbrojtur duke përdorur beril dhe merkur. Gjithashtu, dy motorë JX39 u vendosën në platformë. Ata filluan të përdorin vajguri, pastaj motorët arritën shpejtësinë e funksionimit, pas së cilës, me komandën e panelit të kontrollit, ajri nga kompresori u ridrejtua në zonën e punës të reaktorit. Një eksperiment tipik me HTRE-1 zgjati disa orë, duke simuluar një fluturim të gjatë të një bombarduesi. Nga mesi i vitit 56, njësia eksperimentale arriti një kapacitet termik prej mbi 20 megavat.
HTRE-1
Më pas, njësia HTRE-1 u ridizajnua në përputhje me projektin e azhurnuar, pas së cilës u emërua HTRE-2. Reaktori i ri dhe zgjidhjet e reja teknike siguruan një fuqi prej 14 MW. Sidoqoftë, versioni i dytë i termocentralit eksperimental ishte shumë i madh për instalim në aeroplanë. Prandaj, deri në vitin 1957, filloi modelimi i sistemit HTRE-3. Ishte një sistem P-1 i modernizuar thellësisht, i përshtatur për të punuar me dy motorë turbojet. Sistemi kompakt dhe i lehtë HTRE-3 siguroi 35 megavat fuqi termike. Në pranverën e vitit 1958, filluan testet e versionit të tretë të kompleksit të testimit tokësor, i cili konfirmoi plotësisht të gjitha llogaritjet dhe, më e rëndësishmja, perspektivat për një termocentral të tillë.
Qark i mbyllur i vështirë
Ndërsa General Electric po i jepte përparësi motorëve me qark të hapur, Pratt & Whitney nuk humbi kohë në zhvillimin e versionit të vet të një centrali bërthamor të mbyllur. Në Pratt & Whitney, ata menjëherë filluan të hetojnë dy variante të sistemeve të tilla. E para nënkuptoi strukturën dhe funksionimin më të dukshëm të objektit: ftohësi qarkullon në thelb dhe transferon nxehtësinë në pjesën përkatëse të motorit jet. Në rastin e dytë, u propozua të blini karburantin bërthamor dhe ta vendosni direkt në ftohës. Në një sistem të tillë, karburanti do të qarkullojë përgjatë gjithë qarkut të ftohësit, megjithatë, ndarja bërthamore do të ndodhte vetëm në thelbin. Supozohej se do ta arrinte këtë me ndihmën e formës së saktë të vëllimit kryesor të reaktorit dhe tubacioneve. Si rezultat i hulumtimit, ishte e mundur të përcaktoheshin format dhe madhësitë më efektive të një sistemi të tillë tubacionesh për qarkullimin e ftohësit me karburant, i cili siguroi funksionimin efikas të reaktorit dhe ndihmoi në sigurimin e një niveli të mirë mbrojtjeje nga rrezatimi Me
Në të njëjtën kohë, sistemi qarkullues i karburantit doli të ishte shumë kompleks. Zhvillimi i mëtejshëm kryesisht ndoqi rrugën e elementeve të karburantit "të palëvizshëm" të larë nga një ftohës metalik. Si të fundit, u morën parasysh materiale të ndryshme, megjithatë, vështirësitë me rezistencën ndaj korrozionit të tubacioneve dhe sigurimin e qarkullimit të metaleve të lëngëta nuk na lejuan të ndalemi në ftohësin metalik. Si rezultat, reaktori duhej të ishte projektuar për të përdorur ujë shumë të nxehtë. Sipas llogaritjeve, uji duhet të ketë arritur një temperaturë prej rreth 810-820 ° në reaktor. Për ta mbajtur atë në gjendje të lëngshme, ishte e nevojshme të krijohej një presion prej rreth 350 kg / cm2 në sistem. Sistemi doli të ishte shumë kompleks, por shumë më i thjeshtë dhe më i përshtatshëm sesa një reaktor me një ftohës metalik. Deri në vitin 1960, Pratt & Whitney kishin përfunduar punën në centralin e tyre bërthamor për avionë. Filluan përgatitjet për testimin e sistemit të përfunduar, por në fund këto teste nuk u zhvilluan.
Fund i trishtuar
Programet NEPA dhe ANP kanë ndihmuar në krijimin e dhjetëra teknologjive të reja, si dhe një sërë njohurish interesante. Sidoqoftë, qëllimi i tyre kryesor - krijimi i një avioni atomik - as në vitin 1960 nuk mund të arrihej brenda viteve të ardhshme. Në vitin 1961, J. Kennedy erdhi në pushtet, i cili menjëherë u interesua për përparimet në teknologjinë bërthamore për aviacionin. Meqenëse ato nuk u respektuan dhe kostot e programeve arritën vlera krejtësisht të turpshme, fati i ANP dhe i të gjithë avionëve me energji atomike doli të ishte një pyetje e madhe. Mbi një dekadë e gjysmë, më shumë se një miliard dollarë u shpenzuan për kërkimin, projektimin dhe ndërtimin e njësive të ndryshme të testimit. Në të njëjtën kohë, ndërtimi i një avioni të përfunduar me një central bërthamor ishte ende një çështje e së ardhmes së largët. Sigurisht, shpenzimet shtesë të parave dhe kohës mund ta sjellin avionin atomik në përdorim praktik. Sidoqoftë, administrata e Kenedit vendosi ndryshe. Kostoja e programit ANP po rritej vazhdimisht, por nuk pati rezultat. Për më tepër, raketat balistike kanë vërtetuar plotësisht potencialin e tyre të lartë. Në gjysmën e parë të 61-të, presidenti i ri nënshkroi një dokument sipas të cilit të gjitha punët në avionët me energji atomike duhej të ishin ndalur. Vlen të përmendet se pak më parë, në vitin e 60-të, Pentagoni mori një vendim të diskutueshëm, sipas të cilit të gjitha punimet në termocentralet e tipit të hapur u ndaluan, dhe i gjithë fondi u nda për sistemet "e mbyllura".
Pavarësisht nga disa suksese në fushën e krijimit të centraleve bërthamore për aviacionin, programi ANP u konsiderua i pasuksesshëm. Për ca kohë, njëkohësisht me ANP, u zhvilluan motorë bërthamorë për raketa premtuese. Sidoqoftë, këto projekte nuk dhanë rezultatin e pritur. Me kalimin e kohës, ato gjithashtu u mbyllën dhe puna në drejtim të centraleve bërthamore për avionët dhe raketat u ndal plotësisht. Herë pas here, kompani të ndryshme private u përpoqën të zhvillonin zhvillime të tilla me iniciativën e tyre, por asnjë nga këto projekte nuk mori mbështetjen e qeverisë. Udhëheqja amerikane, pasi kishte humbur besimin në perspektivat e avionëve me energji atomike, filloi të zhvillojë termocentrale bërthamore për flotën dhe termocentralet bërthamore.
