Kjernekraftdrift
Blant kjernedrevne betyr kjøring av kjøretøyer , fly , skip eller romfartøyer ved hjelp av kjernekraft . Siden kjernefysiske reaktorer krever omfattende skjerming på grunn av deres sterke nøytronstråling , kan ikke kjernedrivere gjøres så kompakte at de kan brukes i konvensjonelle biler eller lastebiler . De er derfor reservert for større biler.
På grunn av deres potensielt massive radioaktive miljøforurensning i ulykker av forskjellige størrelser og andre hendelser, anses kjernekraftstasjoner som kontroversielle , og ikke bare på grunn av de høye nivåene av radioaktivt avfall de genererer . Av denne grunn har forskning på dette området i stor grad blitt avviklet eller sterkt begrenset de siste årene.
Denne artikkelen beskriver derfor tilstanden for forskning og andre teoretiske betraktninger, hvorav noen nå er veldig utdaterte.
Radioisotopgeneratorer , som bruker forråtnelsesvarmen til visse atomkjerner ( halveringstid ) og vanligvis genererer elektrisk strøm fra den via termoelementer , har funnet en viss spredning, spesielt i romfart.
Kjernekraft framdrift av skip og ubåter
,_USS_Long_Beach_(CGN-9)_and_USS_Bainbridge_(DLGN-25)_underway_in_the_Mediterranean_Sea_during_Operation_Sea_Orbit,_in_1964.jpg)
Trykkvannsreaktorer med en effekt på rundt 100 megawatt brukes hovedsakelig til kjernekraftdrift til skip og ubåter . De genererer damp som er rettet mot dampturbiner som driver enten propeller eller generatorer og tilleggsutstyr. På grunn av dampturbiners høye hastighet kan propellen imidlertid ikke kjøres direkte; det kreves vanligvis en girkasse.
Kjernekraftdrift brukes hovedsakelig til militære skip og ubåter. Verdens første atomdrevne skip var atomubåten USS Nautilus (SSN-571) i 1954 . Noen sivile skip drives også av kjernekraft; det første sivile skipet som ble drevet av kjernekraft var den sovjetiske atombryteren Lenin i 1959 . Sovjetunionen og dens etterfølgerstat Russland opprettholdt eller vedlikeholder en hel flåte med kjernefysiske isbrytere, som er uunnværlige for å holde den nordlige sjøveien fri . De russiske atomisbryterne Jamal , 50 Let Pobedy og Arktika (skip, 2020) vil være i drift i 2021 . Andre sivile skip med atomdrift er eller var det tyske forskningsskipet Otto Hahn , den amerikanske savannen , den japanske Mutsu og det sovjetiske frakteskipet Sevmorput .
Kjernekraftdrift av lokomotiver
Det er utført studier i USA for atomdrevne lokomotiver , inkludert X-12 . De bør ha atomreaktorer med komplette kjølekretser om bord som genererer elektrisitet til trekkmotorene. Disse planene ble forkastet fordi de var for kompliserte å gjennomføre. Også i Tyskland vurderte Krauss-Maffei å bygge et omtrent 35 m langt atomlokomotiv på midten av 1950-tallet; designet var nært knyttet til det velkjente V 200- diesellokomotivet .
I utgangspunktet drives lokomotiver for det meste elektrisk på akslene. Atomreaktoren ville ha drevet en generator for å generere elektrisk energi, som igjen ville drevet trekkmotorene på akslene. Produksjonen av energi om bord - i likhet med et dieselelektrisk lokomotiv - gir imidlertid mye vekt. I tillegg kan en slik motor-generator-kombinasjon ikke brukes like jevnt som ekstern energiproduksjon. Avviket fra prinsippet om å generere elektrisk energi ombord skyldtes imidlertid først og fremst kostnadsomkostninger.
Kjernekraft for biler
På 1950-tallet ble konseptet til Ford Nucleon , en bil med atomdrift , født. Ford bygde bare en 3: 8 skala modell av kjøretøyet uten en reaktor. Som mange andre atomdrevne design fra denne tiden, skal dette prosjektet klassifiseres på bakgrunn av den da nye atomteknologien og dens hittil ukjente men høyt verdsatte utviklingspotensial.
I tillegg til deres bruk i sivile landkjøretøyer, ble bruken av kjernekraftenheter i stridsvogner og annet stort militært utstyr evaluert på 1950-tallet. Foreslåtte tankkonsepter fra USA inkluderte R-32 og Chrysler TV-8 . Alle designforslag ble forkastet på slutten av 1950-tallet. Bare en demonstrasjonsmodell med en konvensjonell stasjon ble laget av Chrysler TV-8 .
Radionuklide batterier har blitt brukt som energikilder i romfart siden tidlig på 1960-tallet . I Mars Science Laboratory- oppdraget som ble lansert i 2011, brukes denne typen energikilde til å kjøre kjøretøyet i den ubemannede Mars Rover Curiosity .
Kjernekraft framdrift av fly
Fly
forente stater
Når det gjelder et atomdrevet fly, bør en kompressor kjøres ved hjelp av en liten, lett reaktor , hvor trykkluften deretter skal kastes ut fra en dyse , hvorved fremdrift vil oppstå som et vanlig jetfly. Ulike studier og eksperimenter ble utført i USA fra midten av 1950-tallet. Som en del av Aircraft Nuclear Propulsion Program (ANP) ble luftkjølte General Electric X39- reaktorer utviklet basert på konvensjonelle General Electric J47- motorer , som ble modifisert for fremdrift ved hjelp av varmetilførsel fra en atomreaktor. De tre prototypene HTRE-1, HTRE-2 og HTRE-3 ( HTRE = Heat Transfer Reactor Experiment ) ble opprettet. De to siste systemene er stasjonære i Idaho Falls kjerneforskningssenter og er tilgjengelig for publikum for inspeksjon ( plassering ). En annen atomreaktor fra Pratt & Whitney-selskapet med betegnelsen PWAR-1 ( Pratt & Whitney Aircraft Reactor-1 ) ble testet fra 1957 på området til atomforskningssenteret Oak Ridge .
Fra 1951 testet USAs luftvåpen en annen atomreaktor (Aircraft Shield Test Reactor - ASTR) i en konvertert Convair B-36 . Flyet i seg selv ble fremdeles drevet konvensjonelt, men det fullførte totalt 47 flyreiser over luftrommet i delstatene Texas og New Mexico som en del av programmet .
I mars 1961 ble eksperimentprogrammet av sikkerhetsgrunner avviklet etter ordre fra president John F. Kennedy .
Sovjetunionen
I det tidligere Sovjetunionen i 1961 ble det gjennomført noen få flygninger av en Tu-95LaL med en reaktor om bord. Et annet prosjekt fulgte i 1972 med An-22PLO . Begge flyene ble bare brukt til testflyging for å kontrollere strålevernutstyret og reaktorene om bord. Det var ingen energioverføring for stasjonen. Begge prosjektene er avviklet.
Det var lignende ideer for luftskip , spesielt på 1960-tallet, men det ble aldri bygget et kjernefysisk luftskip .
Andre raketter
I det amerikanske prosjektet Pluto mellom 1956 og 1964 ble det utviklet et kjernedrevet cruisemissil med praktisk talt ubegrenset rekkevidde til store utgifter . En reaktoroppvarmet ramjet skulle ha missilet på Mach 3 i lav høyde på fiendens territorium, der det ville angripe opptil 24 mål med H-bomber . Prosjektet var vellykket for motortesting og løsning av en rekke tekniske problemer etter at den kubanske missilkrisen avsluttet i 1964 - med den begrunnelsen at prosjektet er for provoserende er ("for provoserende").
Kjernekraft fremdrift av romfartøy
Kjør med reaktor
I et romfartøy drevet av atomreaktorer blir hydrogen oppvarmet til 3000 grader Celsius ved hjelp av en atomreaktor og deretter kastet ut. Som med en vanlig rakettmotor, genereres rekyl. Siden hydrogen og ikke noe forbrenningsprodukt slippes ut her, er den spesifikke impulsen veldig høy.
I USA ble slike enheter undersøkt som en del av NERVA- og Timberwind- prosjektene . Den amerikanske satellitt stillbilde først brukte en kjernereaktor i 1965 for å drive et ion thruster. I 2021 bestilte DARPA utvikling av en kjernefysisk reaktordrift som skal brukes i romfartøy fra 2025.
Framdrift med atombomber
Hvis en liten atom bombe er antent i et vakuum ved en tilstrekkelig sikkerhetsavstand fra et parabolsk speil , kan et romfartøy bli drevet ved hjelp av det resulterende strålingstrykk. Siden det ikke er trykkbølger i rommet , trenger ikke reflektoren å være for massiv. Med et slikt romfartøy kunne man i prinsippet krysse solsystemet. I USA var det tilsvarende studier i forbindelse med Orion-prosjektet på slutten av 1950-tallet .
weblenker
- Dreams of Nuclear Flight - NEPA- og ANP-programmene
- Atomic locomotive X-12, artikkel fra 1954
- Atomic locomotive, artikkel 1957
- Artikkel: atomplan
- Flyr med kjernekraft