Ydinvoimalan käyttö

Niistä ydinkäyttöinen avulla ajonopeutta ajoneuvojen , lentokoneiden , laivojen tai avaruusaluksissa avulla ydinvoiman . Koska ydinreaktorit vaativat voimakkaan neutronisäteilynsä vuoksi laajaa suojausta, ydinvoimalaitteita ei voida tehdä niin pienikokoisiksi, että niitä voidaan käyttää tavanomaisissa autoissa tai kuorma-autoissa . Siksi ne on varattu suuremmille ajoneuvoille.

Koska niiden mahdollisesti massiivinen radioaktiivinen ympäristön saastuminen onnettomuuksissa eri suureita ja muiden tapahtumien, ydinvoiman asemia pidetään kiistanalainen , eikä vain siksi, että suuren radioaktiivisen jätteen ne tuottavat . Tästä syystä tämän alan tutkimusta on pitkälti lopetettu tai rajoitettu ankarasti viime vuosina.

Tässä artikkelissa kuvataan siis tutkimuksen tilaa ja muita teoreettisia näkökohtia, joista osa on nyt hyvin vanhentuneita.

Radioisotooppigeneraattorit , jotka käyttävät tiettyjen atomiytimien hajoamislämpöä ( puoliintumisaika ) ja yleensä tuottavat siitä sähkövirtaa lämpöparien kautta , ovat löytäneet tietyn leviämisen erityisesti avaruusmatkalla.

Alusten ja sukellusveneiden ydinvoima

Ydinkäyttöiset alukset USS Bainbridge (DLGN-25) , USS Long Beach (CGN-9) ja USS Enterprise (CVN-65) Välimerellä 18. kesäkuuta 1964

Paineistettuja reaktoreita , joiden teho on noin 100 megawattia, käytetään enimmäkseen alusten ja sukellusveneiden ydinvoimakäyttöön . Ne tuottavat höyryä, joka on suunnattu höyryturbiinille, jotka käyttävät joko potkureita tai generaattoreita ja apulaitteita. Höyryturbiinien suuresta nopeudesta johtuen potkuria ei kuitenkaan voida käyttää suoraan, vaan yleensä tarvitaan vaihdelaatikkoa.

Ydinvoiman käyttövoimaa käytetään pääasiassa sotilasaluksiin ja sukellusveneisiin. Maailman ensimmäinen ydinkäyttöinen alus oli ydinsukellusvene USS Nautilus (SSN-571) vuonna 1954 . Jotkut siviililaivat käyttävät myös ydinvoimaa; ensimmäinen ydinvoimalla toimiva siviililaiva oli Neuvostoliiton ydinmurtaja Lenin vuonna 1959 . Neuvostoliitto ja sen seuraajavaltio Venäjä pitivät yllä tai ylläpitävät koko ydinmurtajalaivastoa, mikä on välttämätöntä pohjoisen merireitin pitämiseksi vapaana . Venäläiset atomijäänmurtajat Jamal , 50 Let Pobedy ja Arktika (alus, 2020) ovat toiminnassa vuonna 2021 . Muita siviilialuksia, joilla on ydinvoima, ovat tai olivat saksalainen tutkimusalus Otto Hahn , amerikkalainen Savannah , japanilainen Mutsu ja Neuvostoliiton rahtialus Sevmorput .

Vetureiden ydinvoima

Tutkimukset on tehty , että Yhdysvalloissa on ydinkäyttöinen vetureita , kuten X-12 . Heillä tulisi olla aluksella ydinreaktorit, joissa on täydet jäähdytyspiirit ja jotka tuottavat sähköä vetomoottoreille. Nämä suunnitelmat hylättiin, koska ne olivat liian monimutkaisia ​​toteuttaa. Myös Saksassa Krauss-Maffei harkitsi noin 35 metrin pituisen ydinveturin rakentamista 1950-luvun puolivälissä; suunnittelu liittyi läheisesti tunnettuun V 200 -dieselmoottoriin .

Periaatteessa veturit ovat pääasiassa sähkökäyttöisiä akseleilla. Ydinreaktori olisi käyttänyt generaattoria sähköenergian tuottamiseen, mikä puolestaan ​​olisi voinut käyttää akselien vetomoottoreita. Energian tuottaminen aluksella - samanlainen kuin diesel-sähköveturi - aiheuttaa kuitenkin paljon painoa. Lisäksi tällaista moottori-generaattoriyhdistelmää ei voida käyttää yhtä tasaisesti kuin ulkoista energiantuotantoa. Poikkeaminen aluksen sähköenergian tuottamisen periaatteesta johtui kuitenkin ensisijaisesti kustannussyistä.

Autojen ydinvoima

1950-luvulla syntyi konsepti Ford Nucleonista , ydinvoimalaitteesta. Ford rakensi vain 3: 8-mittakaavan ajoneuvon ilman reaktoria. Kuten monet muutkin tämän ajan ydinvoimalat, tämä projekti on luokiteltava tuolloin uuden atomiteknologian ja sen toistaiseksi tuntemattoman mutta arvostetun kehitysmahdollisuuden taustalla.

Sen lisäksi, että niitä käytetään siviili-ajoneuvoissa, säiliöissä ja muissa suurissa sotatarvikkeissa käytettävien ydinenergiakäytön käytettävyyttä arvioitiin myös 1950-luvulla. Ehdotetut säiliökonseptit Yhdysvalloista sisälsivät R-32: n ja Chrysler TV-8: n . Kaikki suunnitteluehdotukset hylättiin 1950-luvun loppuun mennessä. Chrysler TV-8: sta valmistettiin vain esittelymalli, jossa oli tavanomainen käyttölaite.

Radionuklidiakkuja on käytetty energianlähteinä avaruusmatkalla 1960-luvun alusta lähtien . Vuonna 2011 käynnistetyssä Marsin tiedelaboratorion tehtävässä tämän tyyppistä energialähdettä käytetään kuljettamaan ajoneuvoa miehittämättömällä Mars-kuljettajalla Curiosity .

Ilma-alusten ydinenergia

Lentokoneet

Yhdysvallat

Convair NB-36H - koelentokone testejä varten ydinreaktorilla
Kaksi lentokonereaktorin prototyyppiä Idahon kansallisessa laboratoriossa

Ydinkäyttöisen lentokoneen tapauksessa kompressoria tulisi käyttää pienen, kevyen reaktorin avulla , jonka paineilma tulisi sitten työntää pois suuttimesta , jolloin propulsio syntyisi kuin tavallinen suihkukone. Erilaisia ​​tutkimuksia ja kokeita tehtiin Yhdysvalloissa 1950-luvun puolivälistä lähtien. Osana ilma-aluksen ydinvoimaohjelmaa (ANP) kehitettiin ilmajäähdytteiset General Electric X39 -reaktorit, jotka perustuivat tavanomaisiin General Electric J47 -moottoreihin , joita modifioitiin työntövoimaa varten ydinreaktorista tulevalla lämmöllä. Kolme prototyyppiä HTRE-1, HTRE-2 ja HTRE-3 ( HTRE = Heat Transfer Reactor Experiment ) luotiin. Kaksi viimeistä järjestelmää ovat paikallaan Idaho Fallsin ydintutkimuskeskuksen tiloissa ja ovat yleisön saatavilla tarkastusta varten ( sijainti ). Pratt & Whitney -yhtiön toista ydinreaktoria, jonka nimi on PWAR-1 ( Pratt & Whitney Aircraft Reactor-1 ), testattiin vuodesta 1957 lähtien ydintutkimuskeskuksen Oak Ridgen alueella .

Vuodesta 1951 Yhdysvaltain ilmavoimat testasivat toista ydinreaktoria (Aircraft Shield Test Reactor - ASTR) muunnetussa Convair B-36: ssa . Itse lentokoneessa oli vielä perinteinen moottori, mutta se suoritti yhteensä 47 lentoa Texasin ja New Mexico -maiden ilmatilan yli osana ohjelmaa .

Maaliskuussa 1961 koeohjelma keskeytettiin turvallisuussyistä presidentti John F.Kennedyn määräyksellä .

Neuvostoliitto

Vuonna 1961 tehtiin tuolloin Neuvostoliitossa useita Tu-95LaL-lentoja reaktorin ollessa aluksella. Toinen hanke seurasi vuonna 1972 kanssa An-22PLO . Molempia lentokoneita käytettiin vain testilennoilla säteilysuojelulaitteiden ja aluksella olevien reaktorien käyttäytymisen tarkistamiseksi. Taajuusmuuttajalle ei tapahtunut energiansiirtoa. Molemmat projektit on lopetettu.

Samankaltaisia ​​ajatuksia ilmalaivoista oli varsinkin 1960-luvulla, mutta ydinlaivaa ei koskaan rakennettu.

Muut ohjukset

Yhdysvaltain Pluto- hankkeessa vuosina 1956–1964 kehitettiin suurella kustannuksella ydinvoimalalla toimiva risteilyohjus , jonka kantama oli käytännössä rajaton. Reaktorilla lämmitetyn ramjetin piti kuljettaa ohjusta Mach 3: lla matalalla korkeudella vihollisen alueella, jossa se hyökkäisi jopa 24 kohteeseen H-pommilla . Hanke onnistui moottorien testauksessa ja eräiden teknisten ongelmien ratkaisemisessa Kuuban ohjuskriisin päättymisen jälkeen vuonna 1964 - sillä perusteella, että projekti on liian provosoiva ("liian provosoiva").

Avaruusalusten ydinvoima

Aja reaktorilla

NERVA- ydinfission rakettimoottori (NASA)

Ydinreaktoreilla toimivassa avaruusaluksessa vety kuumennetaan ydinreaktorin avulla 3000 celsiusasteeseen ja poistetaan sitten. Kuten tavallisessa rakettimoottorissa, syntyy takaisku. Koska vetyä ja palamistuotetta ei pääse täältä, ominaisimpulssi on erittäin korkea.

Yhdysvalloissa tällaisia ​​laitteita tutkittiin osana NERVA- ja Timberwind- hankkeita . Yhdysvaltain satelliitti Valokuva käytettiin ensimmäisen ydinreaktorin 1965 toimimaan ioni keulapotkurin. Vuonna 2021 DARPA tilasi ydinreaktorikäytön kehittämisen, jota käytetään avaruusaluksissa vuodesta 2025.

Ajo atomipommilla

Jos pieni atomi pommi sytytetään on tyhjiössä riittävän turvaetäisyyden päässä paraabelipeilin , avaruusaluksen voidaan ajaa eteenpäin avulla saadun säteilyn paine. Koska avaruudessa ei ole paineaaltoja, heijastimen ei tarvitse olla liian massiivinen. Tällaisella avaruusaluksella voisi periaatteessa ylittää aurinkokunnan. Yhdysvalloissa Orion-projektin yhteydessä tehtiin vastaavia tutkimuksia 1950-luvun lopulla .

nettilinkit

Commons : Ydinvoima  - Kuvien, videoiden ja äänitiedostojen kokoelma
Wikisanakirja: Atomic drive  - selitykset merkityksille, sanan alkuperälle, synonyymeille, käännöksille

Yksittäiset todisteet

  1. ^ Atomic Power - Huomautuksia joistakin mukana olevista ongelmista ja NACA-tutkimus
  2. ↑ DARPA valitsee Blue Originin, Lockheed Martinin, kehittämään avaruusaluksia ydinvoimaloiden demoa varten . Spacenews, 12. huhtikuuta 2021.