Nuklearantrieb - Nuclear propulsion

Nuklearantrieb umfasst eine Vielzahl von Antriebsmethoden, die eine Form der Kernreaktion als primäre Energiequelle verwenden. Die Idee, Kernmaterial als Antrieb zu verwenden, geht auf den Anfang des 20. Jahrhunderts zurück. Im Jahr 1903 wurde die Hypothese aufgestellt, dass radioaktives Material, Radium , ein geeigneter Treibstoff für Motoren sein könnte, um Autos, Flugzeuge und Boote anzutreiben. HG Wells griff diese Idee 1914 in seinem fiktiven Werk The World Set Free auf .

Druckwasserreaktoren sind die am häufigsten verwendeten Reaktoren in Schiffen und U-Booten. Das Bilddiagramm zeigt die Funktionsprinzipien. Das Primärkühlmittel ist orange und das Sekundärkühlmittel (Dampf und später Speisewasser) ist blau.

Überwasserschiffe, U-Boote und Torpedos

Nuklearbetriebene Schiffe sind hauptsächlich Militär- U-Boote und Flugzeugträger . Russland ist das einzige Land, das derzeit über nuklearbetriebene zivile Überwasserschiffe verfügt, hauptsächlich Eisbrecher . In den USA sind derzeit (Stand Juli 2018) 11 Flugzeugträger im Einsatz, die alle von Kernreaktoren angetrieben werden. Ausführlichere Artikel finden Sie unter:

Ein Atom-U-Boot der Delta-Klasse .

Zivile maritime Nutzung

Militärische maritime Nutzung

Torpedo

Russlands Fernsehnachrichten Channel One sendeten am 12. November 2015 ein Bild und Details eines nuklearbetriebenen Torpedos namens Status-6 . Der Torpedo wurde mit einer Reichweite von bis zu 10.000 km, einer Reisegeschwindigkeit von 100 Knoten und einer Einsatztiefe angegeben bis zu 1000 Meter unter der Oberfläche. Der Torpedo trug einen 100-Megatonnen-Atomsprengkopf.

Einer der Vorschläge, die im Sommer 1958 aus der ersten Sitzung der wissenschaftlichen Beratergruppe, aus der JASON hervorgegangen ist , hervorging, war "einen nuklearbetriebenen Torpedo, der die Meere fast unbegrenzt durchstreifen kann" .

Flugzeuge und Raketen

Ein Bild eines nuklearen Antriebssystems für Flugzeuge , bekannt als HTRE-3 (Heat Transfer Reactor Experiment No. 3). Der zentrale EBR-1- Reaktor ersetzte die Verbrennung von chemischem Brennstoff , um die Luft zu erhitzen. Der Reaktor schnell die Temperatur über einen Luft erhöhten Wärmetauscher und einge die dualen J47 Motoren in einer Reihe von Bodentests.

Die Erforschung atomgetriebener Flugzeuge wurde während des Kalten Krieges von den Vereinigten Staaten und der Sowjetunion betrieben, da sie einem Land vermutlich erlauben würden, Atombomber für extrem lange Zeiträume in der Luft zu halten, eine nützliche Taktik der nuklearen Abschreckung . Keines der Länder hat ein einsatzfähiges Nuklearflugzeug geschaffen. Ein Konstruktionsproblem, das nie ausreichend gelöst wurde, war die Notwendigkeit einer schweren Abschirmung, um die Besatzung vor der Strahlenkrankheit zu schützen . Seit dem Aufkommen von Interkontinentalraketen in den 1960er Jahren wurde der taktische Vorteil solcher Flugzeuge stark verringert und entsprechende Projekte wurden abgebrochen. Da die Technologie von Natur aus gefährlich war, wurde sie in nicht-militärischen Kontexten nicht in Betracht gezogen. Im gleichen Zeitraum wurden auch nuklearbetriebene Raketen erforscht und verbilligt.

Flugzeug

Raketen

Raumfahrzeug

Viele Arten von Nuklearantrieb wurden vorgeschlagen und einige von ihnen (zB NERVA ) für Raumfahrzeuganwendungen getestet.

Nuklearer Impulsantrieb

Nukleare thermische Rakete

Bimodale nukleare Wärmeraketen - führen Kernspaltungsreaktionen durch, die denen ähnlich sind, die in Kernkraftwerken einschließlich U-Booten eingesetzt werden. Die Energie wird verwendet, um das flüssige Wasserstofftreibmittel zu erhitzen. Das abgebildete Fahrzeug ist der "Copernicus", eine Oberstufenbaugruppe, die für das Space Launch System (2010) entwickelt wird.
  • Bimodale nukleare Wärmeraketen führen Kernspaltungsreaktionen durch, die denen ähnlich sind, die in Kernkraftwerken einschließlich U-Booten eingesetzt werden. Die Energie wird verwendet, um das flüssige Wasserstofftreibmittel zu erhitzen. Befürworter nuklearbetriebener Raumschiffe weisen darauf hin, dass zum Zeitpunkt des Starts fast keine Strahlung aus den Kernreaktoren freigesetzt wird. Die atomgetriebenen Raketen werden nicht verwendet, um die Erde abzuheben. Kernwärmeraketen können im Vergleich zu chemischen Antriebssystemen große Leistungsvorteile bieten. Kernenergiequellen könnten auch verwendet werden, um das Raumfahrzeug mit elektrischer Energie für Operationen und wissenschaftliche Instrumente zu versorgen.
  • NERVA - NASA 's Nuclear Energy for Rocket Vehicle Applications, ein US-amerikanisches nukleares Wärmeraketenprogramm
  • Project Rover - ein amerikanisches Projekt zur Entwicklung einer nuklearen thermischen Rakete. Das Programm lief von 1955 bis 1972 am Los Alamos Scientific Laboratory.
  • Projekt Timberwind 1987-1991

Ramjet

Direkt nuklear

Nuklearelektrik

Entwicklung der russischen Föderalen Weltraumorganisation

Anatolij Perminov , Chef der russischen Föderalen Raumfahrtbehörde , kündigte an, ein nuklearbetriebenes Raumschiff für die Weltraumfahrt zu entwickeln. Der vorläufige Entwurf wurde bis 2013 durchgeführt, und 9 weitere Jahre sind für die Entwicklung (in der Raumfahrtmontage) geplant. Der Preis ist auf 17 Milliarden Rubel (600 Millionen Dollar) festgelegt. Der nukleare Antrieb hätte Megawatt-Klasse, die nötigen Mittel vorausgesetzt, sagte Roskosmos-Chef.

Dieses System würde aus einer Weltraum-Atomkraft und einer Matrix von Ionentriebwerken bestehen. "...Heiße Inertgastemperatur von 1500 °C aus dem Reaktor dreht Turbinen. Die Turbine dreht den Generator und den Verdichter, der das Arbeitsmedium in einem geschlossenen Kreislauf umwälzt. Das Arbeitsmedium wird im Kühler gekühlt. Der Generator erzeugt Strom für der gleiche Ionen-(Plasma-)Motor..."

Ihm zufolge wird der Antrieb in der Lage sein, die menschliche Mission zum Mars zu unterstützen , wobei Kosmonauten 30 Tage auf dem Roten Planeten bleiben. Diese Reise zum Mars mit nuklearem Antrieb und stetiger Beschleunigung würde sechs Wochen dauern, statt acht Monate mit chemischem Antrieb – unter der Annahme, dass der Schub 300 Mal höher ist als der des chemischen Antriebs.

Landfahrzeuge

Autos

Die Idee, Autos zu bauen, die radioaktives Material, Radium , als Treibstoff verwenden, geht mindestens auf das Jahr 1903 zurück. Die Analyse des Konzepts im Jahr 1937 ergab, dass der Fahrer eines solchen Fahrzeugs möglicherweise eine 50-Tonnen- Bleibarriere benötigt , um sie vor Strahlung zu schützen .

1941 vertrat Dr. RM Langer, ein Caltech- Physiker, in der Januar-Ausgabe von Popular Mechanics die Idee eines mit Uran-235 angetriebenen Autos . Ihm folgte William Bushnell Stout , Designer des Stout Scarab und ehemaliger Präsident der Society of Engineers , am 7. August 1945 in der New York Times . Das Problem der Abschirmung des Reaktors machte die Idee weiterhin unpraktisch. Im Dezember 1945 gab ein John Wilson aus London bekannt, er habe ein Atomauto entwickelt. Dies stieß auf großes Interesse. Der Minister für Brennstoffe und Energie war zusammen mit einem großen Pressekontingent erschienen, um es zu sehen. Das Auto wurde nicht angezeigt und Wilson behauptete, es sei sabotiert worden. Ein späteres Gerichtsverfahren ergab, dass er ein Betrüger war und es kein Atomauto gab.

Trotz des Abschirmungsproblems wurde in den späten 1940er und frühen 1950er Jahren die Debatte über die Möglichkeit von nuklearbetriebenen Autos fortgesetzt. Die Entwicklung nuklearbetriebener U-Boote und Schiffe sowie Experimente zur Entwicklung eines nuklearbetriebenen Flugzeugs hielten damals die Idee am Leben. Russische Zeitungen Mitte der 1950er Jahre berichteten von der Entwicklung eines nuklearbetriebenen Autos durch Professor VP Romadin, aber erneut erwies sich die Abschirmung als Problem. Es wurde behauptet, dass seine Labors das Abschirmungsproblem mit einer neuen Legierung gelöst hätten, die die Strahlen absorbierte.

1958, auf dem Höhepunkt der amerikanischen Automobilkultur der 1950er Jahre, wurden mindestens vier theoretische nuklearbetriebene Konzeptautos vorgeschlagen, der amerikanische Ford Nucleon und der Studebaker Packard Astral sowie der von Robert Opron und dem Arbel Symétric entworfene französische Simca Fulgur . Außer diesen Konzeptmodellen wurden keine gebaut und keine Kernkraftwerke für Autos gebaut. Der Chrysler- Ingenieur CR Lewis hatte die Idee 1957 verworfen, weil Schätzungen zufolge ein Motor mit 36.000 kg für ein 1.400 kg schweres Auto benötigt würde. Er war der Ansicht, dass eine effiziente Energiespeicherung erforderlich sei, damit die Kernkraft praktikabel sei. Trotzdem entwarfen die Stylisten von Chrysler 1958 einige mögliche Entwürfe.

Im Jahr 1959 wurde berichtet, dass die Goodyear Tire and Rubber Company eine neue Gummimischung entwickelt hatte , die leicht war und Strahlung absorbierte, wodurch eine schwere Abschirmung überflüssig wurde. Ein Reporter meinte damals, dass Atomautos und -flugzeuge möglich werden könnten.

Ford stellte 1962 für die Weltausstellung in Seattle ein weiteres potenziell nuklearbetriebenes Modell her , den Ford Seattle-ite XXI . Auch dies ging nie über das ursprüngliche Konzept hinaus.

Im Jahr 2009 zum hundertsten Jahrestag von General Motors 'Erwerb von Cadillac , schaffte Loren Kulesus Konzeptkunst ein Auto darstellt Speisungen Thorium .

Sonstiges

Der Chrysler TV-8 war ein experimenteller Konzeptpanzer, der in den 1950er Jahren von Chrysler entworfen wurde . Der Panzer sollte ein nuklearbetriebener mittlerer Panzer sein , der für Land- und Amphibienkriege geeignet ist. Das Design wurde nie in Serie produziert. Der Mars-Rover Curiosity wird von einem thermoelektrischen Radioisotop-Generator (RTG) angetrieben , wie die erfolgreichen Marslander Viking 1 und Viking 2 im Jahr 1976.

Siehe auch

Verweise

Weiterlesen

  • Bussard, R.; DeLauer, R. (1958). „Atomraketenantrieb“. McGraw-Hill. Cite Journal erfordert |journal=( Hilfe )
  • Bussard, R. (1965). „Grundlagen des Nuklearflugs“. McGraw-Hill. Cite Journal erfordert |journal=( Hilfe )
  • Cushin, Harry (April 1951). „Atomkraft – In Ihrem Auto“ . Motortrend .

Externe Links