Kärnkraftenhet

Bland kärndrivna medel är körning av fordon , flygplan , fartyg eller rymdfordon med kärnkraft . Eftersom kärnreaktorer kräver omfattande avskärmning på grund av sin starka neutronstrålning , kan kärnkraftaggregat inte göras så kompakt att de kan användas i konventionella bilar eller lastbilar . De är därför reserverade för större fordon.

På grund av deras potentiellt massiva radioaktiva miljöföroreningar vid olyckor av olika storlek och andra incidenter anses kärnkraftsdriven vara kontroversiell , och inte bara på grund av de höga nivåer av radioaktivt avfall de genererar . Av denna anledning har forskning inom detta område till stor del avbrutits eller begränsats kraftigt de senaste åren.

Den här artikeln beskriver därför läget för forskning och andra teoretiska överväganden, varav några nu är mycket föråldrade.

Radioisotopgeneratorer , som använder sönderfallsvärmen hos vissa atomkärnor ( halveringstid ) och genererar vanligtvis elektrisk ström från den via termoelement , har hittat en viss spridning, särskilt i rymdresor.

Framdrivning av kärnenergi av fartyg och ubåtar

De kärnkraftsdrivna fartygen USS Bainbridge (DLGN-25) , USS Long Beach (CGN-9) och USS Enterprise (CVN-65) i Medelhavet den 18 juni 1964

Tryckvattenreaktorer med en effekt på cirka 100 megawatt används mest för kärnkraftsdrift på fartyg och ubåtar . De genererar ånga som riktas till ångturbiner som driver antingen propellrar eller generatorer och extrautrustning. På grund av ångturbinernas höga hastighet går det dock inte att köra propellern direkt, det krävs vanligtvis en växellåda.

Framdrivning av kärnkraft används främst för militära fartyg och ubåtar. Världens första kärnkraftsdrivna fartyg var kärnkraftsubåten USS Nautilus (SSN-571) 1954 . Vissa civila fartyg också drivs med kärnkraft, den första civila fartyg att drivas av kärnkraften var den sovjetiska kärnkrafts isbrytaren Lenin 1959 . Sovjetunionen och dess efterträdande stat Ryssland upprätthöll eller underhåller en hel flotta med kärnkraftsisbrytare, som är oumbärliga för att hålla den norra sjövägen fri . De ryska atomisbrytarna Jamal , 50 Let Pobedy och Arktika (fartyg, 2020) kommer att vara i drift 2021 . Andra civila fartyg med kärnkraftsdrift är eller var det tyska forskningsfartyget Otto Hahn , den amerikanska savannen , den japanska Mutsu och den sovjetiska fraktbåten Sevmorput .

Kärnkraftsdrivning av lok

Studier har genomförts i USA för kärnkraftsdrivna lok , inklusive X-12 . De borde ha kärnreaktorer med kompletta kylkretsar ombord som genererar el till drivmotorerna. Dessa planer kasserades eftersom de var för komplicerade att genomföra. Även i Tyskland övervägde Krauss-Maffei att bygga ett cirka 35 m långt kärnlok i mitten av 1950-talet; designen var nära besläktad med det välkända V 200- dieselloket .

I princip drivs lokerna mest elektriskt på axlarna. Kärnreaktorn skulle ha drivit en generator för att generera elektrisk energi, vilket i sin tur skulle ha drivit drivmotorerna på axlarna. Men genereringen av energi ombord - som liknar ett dieselelektriskt lok - orsakar mycket vikt. Dessutom kan en sådan kombination av motorgenerator inte användas lika jämnt som extern energiproduktion. Avvikelsen från principen om att generera elektrisk energi ombord berodde dock främst på kostnadsskäl.

Kärnkraft för bilar

På 1950-talet föddes konceptet Ford Nucleon , en bil med kärnkraftsdrift. Ford byggde bara en 3: 8 skalmodell av fordonet utan en reaktor. Liksom många andra kärnkraftsdrivna konstruktioner från denna tid ska detta projekt klassificeras mot bakgrund av den då nya atomteknologin och dess ännu okända men högt värderade utvecklingspotential.

Förutom deras användning i civila landfordon utvärderades användbarheten av kärnenergidrivenheter i tankar och annan stor militär utrustning på 1950-talet. Föreslagna tankkoncept från USA inkluderade R-32 och Chrysler TV-8 . Alla designförslag kasserades i slutet av 1950-talet. Endast en demonstrationsmodell med en konventionell enhet tillverkades av Chrysler TV-8 .

Radionuklidbatterier har använts som energikällor i rymdresor sedan början av 1960-talet . I Mars Science Laboratory- uppdraget som lanserades 2011 används denna typ av energikälla för att köra fordonet i den obemannade Mars Rover Curiosity .

Framdrivning av kärnenergi av flygplan

Flygplan

Förenta staterna

Convair NB-36H - testplan för test med kärnreaktor
Två prototyper av flygplanreaktorn vid Idaho National Laboratory

När det gäller ett kärnkraftsdrivet flygplan ska en kompressor köras med hjälp av en liten, lätt reaktor , vars tryckluft sedan ska matas ut från ett munstycke , varigenom framdrift skulle uppstå som ett normalt jetflygplan. Olika studier och experiment utfördes i USA från mitten av 1950-talet. Som en del av Aircraft Nuclear Propulsion Program (ANP) utvecklades luftkylda General Electric X39- reaktorer baserat på konventionella General Electric J47- motorer , som modifierades för framdrivning med hjälp av värmeintag från en kärnreaktor. De tre prototyperna HTRE-1, HTRE-2 och HTRE-3 ( HTRE = Heat Transfer Reactor Experiment ) skapades. De två sista systemen är stationära i Idaho Falls kärnforskningscenter och är tillgängliga för allmänheten för inspektion ( plats ). En annan kärnreaktor från företaget Pratt & Whitney med beteckningen PWAR-1 ( Pratt & Whitney Aircraft Reactor-1 ) testades från 1957 på området för kärnkraftsforskningscentret Oak Ridge .

Från 1951 testade USA: s flygvapen en annan kärnreaktor (Aircraft Shield Test Reactor - ASTR) i en ombyggd Convair B-36 . Själva flygplanet drivs fortfarande konventionellt, men det slutförde totalt 47 flygningar över luftrummet i delstaterna Texas och New Mexico som en del av programmet .

I mars 1961, av säkerhetsskäl, avbröts det experimentella programmet på order av president John F. Kennedy .

Sovjetunionen

I före detta Sovjetunionen 1961 genomfördes några flygningar av en Tu-95LaL med en reaktor ombord. Ett annat projekt följde 1972 med An-22PLO . Båda flygplanen användes endast för testflygningar för att kontrollera strålskyddsutrustningen och reaktorernas beteende ombord. Det skedde ingen energiöverföring för enheten. Båda projekten har avbrutits.

Det fanns liknande idéer för luftskepp , särskilt på 1960-talet, men ett kärnkraftsluftskepp byggdes aldrig.

Andra missiler

I det amerikanska projektet Pluto mellan 1956 och 1964 utvecklades en kärnkraftsdriven kryssningsmissil med praktiskt taget obegränsat räckvidd till stora kostnader . En reaktoruppvärmd ramjet skulle bära missilen vid Mach 3 på låg höjd i fiendens territorium, där den skulle attackera upp till 24 mål med H-bomber . Projektet var framgångsrikt för motortestning och lösning av ett antal tekniska problem efter att den kubanska missilkrisen slutade 1964 - med motiveringen att projektet är för provocerande är ("för provocerande").

Kärnkraftsdrivning av rymdfarkoster

Kör med reaktorn

NERVA raketmotor för kärnklyvning (NASA)

I ett rymdfarkost som drivs av kärnreaktorer värms väte upp till 3000 grader Celsius med hjälp av en kärnreaktor och kastas sedan ut. Som med en vanlig raketmotor genereras rekyl. Eftersom väte och ingen förbränningsprodukt släpps ut här är den specifika impulsen mycket hög.

I USA undersöktes sådana enheter som en del av NERVA- och Timberwind- projekten . Den amerikanska satellit- ögonblicksbild används först en kärnreaktor i 1965 för att driva en jon propeller. År 2021 beställde DARPA utvecklingen av en kärnreaktordrivning som kommer att användas i rymdfarkoster från 2025.

Framdrivning med atombomber

Om en liten atom bomb antänds i en vakuum på tillräckligt säkerhetsavstånd från en parabolisk spegel , kan en rymdfarkost drivas med hjälp av den resulterande strålningstryck. Eftersom det inte finns några tryckvågor i rymden behöver inte reflektorn vara för massiv. Med ett sådant rymdfarkost kunde man i princip korsa solsystemet. I USA fanns motsvarande studier inom ramen för Orion-projektet i slutet av 1950-talet .

webb-länkar

Commons : Kärnkraft  - Samling av bilder, videor och ljudfiler
Wiktionary: Atomic drive  - förklaringar av betydelser, ordets ursprung, synonymer, översättningar

Individuella bevis

  1. ^ Atomic Power - Anteckningar om några av de involverade problemen och NACA-forskning
  2. ↑ DARPA väljer Blue Origin, Lockheed Martin för att utveckla rymdfarkoster för kärnframdrivningsdemo . Spacenews, 12 april 2021.