核ロケットエンジンとは何ですか？
核ロケットエンジン (NRE) はロケットの一種です
従来の原子力推進システム全体は、原子炉を熱源とする加熱室、作動流体供給システム、ノズルからなる設計。作動流体（通常は水素）はタンクから炉心に供給され、そこで核崩壊反応によって加熱されたチャネルを通過して高温に加熱され、ノズルから放出されてジェット推力が発生します。
NREにはさまざまなデザインがあります。固相、液相、気相-原子炉炉心内の核燃料の凝集状態に対応-固体、溶融、または高温ガス（またはプラズマ）。
ヤードネルウァ
固体核ロケットエンジン
固相核推進ロケットエンジン (SPNRD) では、核分裂性物質は従来の原子炉と同様に、発達した表面を備えた複雑な形状の棒集合体（燃料棒）内に配置され、冷却剤でもあるガス状作動流体（通常は水素、まれにアンモニア）を効果的に加熱することができます。構造要素とアセンブリ自体を冷却します。
加熱温度は温度によって制限される構造要素の溶解（3000 K 以下）。最新の推定によると、固相核ロケット エンジンの比推力は 850 ～ 900 秒となり、これは最先端の化学ロケット エンジンの 2 倍以上です。
20世紀のTfNRD技術の地上デモンストレーターが作成され、スタンドでのテストに成功しました（米国のNERVAプログラム、ソ連のRD-0410）。
TFYARD
気相核ロケットエンジン
気相原子力ジェットエンジン (GNRE) -概念的な種類のジェット エンジン。原子炉からの冷却材 (作動流体) の放出によって反力が生成され、燃料は気体またはプラズマの形になります。このようなエンジンでは、比推力は30〜50,000 m/sになると考えられています。
燃料から冷却液への熱伝達は、主に放射によって、主にスペクトルの紫外線領域（約25,000°Cの燃料温度で）で達成されます。
核パルスエンジン
1 あたり約 1 キロトンの電力を持つ原子電荷離陸中は、1 秒あたり 1 回のチャージの速度で爆発するはずです。膨張するプラズマ雲である衝撃波は、熱保護コーティングを施した強力な金属ディスクである「プッシャー」によって受信され、そこから反射されてジェット推力が生成されると考えられていました。
プッシャープレートが受けた衝撃構造要素を船に移す必要があります。その後、高度と速度が上がるにつれて、爆発の頻度を減らすことができます。離陸中、大気の放射能汚染の領域を最小限に抑えるために、船は厳密に垂直に飛行する必要があります。
米国では、1958年から1965年にかけて、米空軍の委託によるゼネラルアトミックのオリオン計画の一環として、パルス核ロケットエンジンを使用した宇宙開発が行われました。
オリオン計画によると、計算だけでなく、だけでなく、本格的なテスト。インパルス駆動航空機モデルの飛行試験（従来の化学爆薬が爆発に使用されました）。
アーティストが描いたプロジェクト「オリオン」の宇宙船
について肯定的な結果が得られましたパルスエンジンを備えたデバイスの制御飛行の基本的な可能性。また、トラクションプレートの強度を研究するために、エニウェタク環礁でテストが実施されました。
この環礁での核実験中爆発の震源地から9mのところに、グラファイトでコーティングされた鋼球を配置しました。爆発後、球体は無傷であることがわかり、グラファイトの薄層が表面から蒸発（アブレーション）しました。
ソ連でも同様のプロジェクトが開発されました。1950 ～ 1970 年代。この装置には、地表から 30 ～ 40 km の距離まで推進する追加の化学ジェット エンジンが搭載されていました。その後、主核パルスエンジンをオンにすることになっていました。
耐久性が主な関心事でした近くの核爆発による巨大な熱負荷に耐えることができなかったプッシャースクリーン。同時に、十分なリソースを備えたプッシャープレート設計の開発を可能にするいくつかの技術的解決策が提案されました。プロジェクトは完了していません。核兵器の爆発を伴うパルスNREの実際のテストは実施されていません。
核電気推進システム
核電気推進システム（NEPP）は電気を生成するために使用され、電気ロケットエンジンに電力を供給するために使用されます。
米国での同様のプログラム（NERVAプロジェクト）は1971年に閉鎖されましたが、2020年にアメリカ人はこのトピックに戻り、Gryphon Technologiesに核熱機関（Nuclear Thermal Propulsion、NTP）の開発を命じました。 2015年以来、Kilopowerプロジェクトに取り組んでいます。
2010年以来、プロジェクトの作業はロシアで開始されました宇宙輸送システム用のメガワットクラスの核電気推進システム（宇宙タグ「核子」）。 2021年には、レイアウトが検討されています。 2025年までに、この原子力発電所のプロトタイプを作成することが計画されています。原子力発電所を備えた宇宙トラクターの飛行試験の計画日が発表されました-2030年。
力
A.V.バグロフ、M.A.スミルノフ、S.A.によると、核ロケットエンジンのスミルノフは、75トンの燃料を使用して2か月で冥王星に到着し、4か月で帰還することができ、アルファ・ケンタウリまで12年、エリダヌス座イプシロンまで24.8年かかる。
原子力エンジンは危険ですか？
主な欠点は、推進システムの高い放射線障害です。
- 核反応中の透過放射線（ガンマ線、中性子）のフラックス;
- 高放射性ウラン化合物とその合金のキャリーオーバー。
- 作動流体による放射性ガスの流出。
民間部門でのロシアの科学者の発見の使用は、原子力発電所の安全性と密接に関連しています。排気ガスの安全を確保する必要がありました。
小型原子力エンジンの保護はより小さく、大きいほど、中性子が「燃焼室」に侵入し、その結果、ある程度の確率で周囲のものすべてが放射性物質になります。
窒素と酸素は半減期が短い放射性同位元素を持っており、危険ではありません。放射性炭素は長寿命のものです。しかし、良いニュースもあります。
放射性炭素は宇宙線によって上層大気で生成されます。しかし、最も重要なことは、乾燥空気中の二酸化炭素濃度がわずか0.02÷0.04％であることです。
炭素の割合が放射性であるため、値はまだ数桁小さく、予備的には、原子力エンジンの排気は石炭火力発電所の排気よりも危険ではないと想定できます。
最新の宇宙飛行には原子力エンジンを使用する予定ですか?
はい、2月上旬にNASAが火星への飛行のために最新の原子力エンジンをテストします。その助けを借りて、わずか3か月で赤い惑星に到達することが可能になると期待されています。
近年、NASAや世界中の他の宇宙機関の科学者やエンジニアが、月と火星の表面に恒久的な居住可能な基地を建設する計画について活発に議論しています。
- その利点は何ですか？
彼らの自律性を確保するための主な鍵とNASAの専門家は、建設コストを削減するために、水と地域の資源（土壌、岩石、大気中のガス）を使用して敷地内に基地を建設することを可能にする3Dプリント技術を検討しています。
オンボードエクスペリエンスで示されるのと同様のプリンターISSと地球上では、火星での入植者の生活に必要なほとんどすべてを印刷することができます。ただし、基地の最も重要なコンポーネントである電源は例外で、その電力は、火星の運用を保証するのに十分です。 3Dプリンター自体、およびベース全体に電力を供給して加熱します。
2035年に火星に着陸するためのNASAの準備の一環として、シアトルのアメリカ企業Ultra Safe Nuclear Technologies（USNT）は、そのソリューションである核熱エンジン（NTP）を提案しました。
- 原子力エンジンはどのようになりますか？
USNT が提供する古典的な解決策 - 核作動流体として液化水素を使用するエンジン: 原子炉はウラン燃料から熱を生成し、このエネルギーが冷却剤を通過する液体水素を加熱し、液体水素が膨張してガスになり、エンジン ノズルから放出されて推力が発生します。
このタイプを作成する際の主な問題の 1 つは、エンジン - エンジン内の急激な温度変化に耐えられるウラン燃料を見つけます。 USNTは、摂氏2,400度までの温度で作動できる燃料を開発することでこの問題を解決したと述べている。
燃料集合体には炭化ケイ素が含まれています。三構造等方性コーティングの層に使用されるこの材料は、原子炉からの放射性生成物の漏れを防ぎ、宇宙飛行士を保護する気密バリアを形成します。
- 安全性
さらに、乗組員を保護し、予期せぬ状況では、原子力エンジンは地球からの打ち上げ中に使用されません-事故や異常な操作の場合に起こりうる損傷を最小限に抑えるために、すでに軌道上で動作を開始します。
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