Қанатты аппараттарды ядролық қуатпен қоздыру мүмкіндігін зерттеу эксперименті
Aircraft Reactor Experiment
Қазақстандағы әуе кемелерін ядролық қозғалтқышпен жабдау мүмкіндігі зерттелді. 1954 ж. ARE эксперименті 2.5 МВт қуат өндірді, әскери стратегия үшін маңызды болды.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Ұшақтарды ядролық қуатпен қозғалту мүмкіндігін зерттеу эксперименті
Feasibility experiment for aircraft nuclear propulsion
Ұшақ реакторы эксперименті (ӘЭЭ) – сұйық отынды, жоғары температуралы, жоғары қуаттылық тығыздығы бар реакторлардың үдетілген ұшақтарды қозғалту үшін қолданылу мүмкіндігін сынауға арналған эксперименталды ядролық реактор. Ол 1954 жылдың 8-12 қарашасы аралығында Оук Ридж ұлттық зертханасында (ORNL) 2,5 мегаватт (МВт) ең жоғары тұрақты қуатымен жұмыс істеді және барлығы 96 МВт сағат энергия өндірді. Ядролық қуаттың ерекше қасиеттері ұзақ қашықтықтағы үдетілген ұшуға қолданылуы мүмкін деп есептелді, бұл әскери стратегия тұрғысынан өте құнды деп саналды. Ұсыныстағы қиындықтар бірден анықталды, сондықтан 1950 жылы Атом энергиясы жөніндегі комиссия Әуе күштерімен бірлесіп, 1946 жылдан бастап (бастапқыда USAF NEPA ретінде) 1961 жылы тоқтатылғанға дейін Ұшақтардың ядролық қозғалтқышы (ANP) бағдарламасы арқылы технологияны дамыту жолымен мүмкіндіктерді зерттеді. АЭС жобасының ORNL қызметкерлері ядролық қуатпен ұшу мақсатын қолдау үшін қажетті техникалық ақпарат пен тәжірибе АЭС құрылысын және жұмысын жүзеге асыру арқылы ең тиімді түрде алынатынын шешті. Олар ядролық энергиямен жұмыс істейтін үдетілген ұшақты ұшыру міндетін өте күрделі деп санады және ұшуға арналған реакторды жобалау және құрастыру үшін жеткілікті ақпарат алу үшін бірнеше эксперименталды реакторлар қажет болуы мүмкін деп ойлады. Бастапқыда ӘЭЭ сұйық натрий металлмен салқындатылатын, бериллий оксидімен (BeO) баяулатылатын қатты отынды реактор ретінде жоспарланған. BeO баяулатушы блоктары қатты отын дизайнын ескере отырып сатып алынды. Алайда, қатты отындағы ксенонға байланысты тізбекті реакцияның тұрақтылығына қатысты алаңдаушылықтар қатты отынды тоқтатуға және оны айналымдағы сұйық отынмен алмастыруға жеткілікті себеп болды. Түпнұсқалық жобаға балқытылған фторид тұзынан тұратын сұйық отын нұсқасы енгізілді.
The Aircraft Reactor Experiment (ARE) was an experimental nuclear reactor designed to test the feasibility of fluid fuel, high temperature, high power density reactors for the propulsion of supersonic aircraft. It operated between November 8–12, 1954 at the Oak Ridge National Laboratory (ORNL) with a maximum sustained power of 2.5 megawatts (MW), and generated a total of 96 MW hours of energy. It was supposed that the unique characteristics of nuclear power could be applied to long range supersonic flight, which was considered highly valuable in terms of military strategy. Challenges in the proposal were understood immediately, and by 1950 the Atomic Energy Commission joined with the Air Force to study the possibilities via technology development in the Aircraft Nuclear Propulsion (ANP) program which ran from 1946 (originally as USAF NEPA) until cancelled in 1961. The ORNL staff of the ANP project decided that technical information and experience needed to support the objective of nuclear powered flight could most economically be obtained from building and operating the ARE. They considered the task of flying a supersonic airplane on nuclear energy exceedingly complex, and thought more than one experimental reactor may be necessary before sufficient information was obtained to design and construct a reactor for flight. Originally, the ARE was conceived as a liquid sodium metal cooled beryllium oxide (BeO) moderated solid fuel reactor. The BeO moderator blocks were purchased with the solid fuel design in mind. However, concerns regarding chain reaction stability related to xenon in solid fuel at very high temperatures were serious enough to warrant abandoning solid fuel and replacing it with circulating fluid fuel. A fluid fueled option with molten fluoride salt was worked into the original design.
Реактор
АРЭ 350 мегаватттық, BeO-мен баяулатылатын, айналымды отынмен жабдықталған ұшақ реакторының прототипі ретінде жобаланған. Ол 53,09 моль % NaF, 40,73 моль % ZrF4 және 6,18 моль % UF4 құрамында отын қолданды. АРЭ-нің жұмыс істеу мерзімі 1000 сағатқа бағытталған, оның ішінде 3 мегаватттық толық қуат деңгейінде мүмкіндігінше көп уақыт жұмыс істеу көзделген. Отынның жобалық температурасы , ал ядро арқылы температураның өсуі болды, бірақ тұрақты жұмыс кезінде ең жоғары температураға жетті, ал өтпелі жағдайларда ең жоғары температурасы болды. Минутына шамамен 0,8 тонна отын реактор арқылы ағып өтті, ядро қысымы шамамен болды. Минутына шамамен қысыммен натрий реактор арқылы сорылды. АРЭ қауіп-қатерлер туралы қорытынды есеп 1952 жылғы 24 қарашада жарияланды. Есептеу модельдерін растау үшін реактордың төмен температурадағы сынақ үлгісі құрастырылды. BeO модератор блоктары отынды имитациялау үшін ұнтақ қоспасымен толтырылған түзу құбырлармен жабдықталды. Критикалық масса, басқару таяқтарының тиімділігі, қауіпсіздік таяқтарының тиімділігі, нейтрондық ағынның таралуы және әртүрлі материалдардың реактивтілік коэффициенттері өлшенді. Сынақ алаңының құрылысы 1951 жылғы 6 шілдеде басталды.
The ARE was designed to be a prototype of a 350 megawatt, BeO moderated, circulating fuel aircraft reactor. It used a fuel composed of 53.09 mole % NaF, 40.73 mole % ZrF4, and 6.18 mole % UF4. The ARE operational life targeted 1000 hours, with as much time as possible at the full power level of 3 megawatts. The design fuel temperature was , with a temperature rise across the core, though the peak temperature reached in steady operation and peaked at in transients. of fuel flowed through the reactor per minute at a core pressure of about Sodium was pumped through the reactor at a rate of per minute with about of pressure. The ARE Hazards Summary Report was issued on November 24, 1952. A low temperature critical mockup of the reactor was assembled to verify the calculation models. The BeO moderator blocks were fitted with straight tubes filled with a powder mixture to simulate the fuel. Critical mass, regulating rod worth, safety rod worth, neutron flux distributions, and reactivity coefficients of a wide variety of materials were measured. Construction of the test facility building began on July 6, 1951.
Қадағалау
АЭР жұмыс істегеннен кейін, АЭР жобасы 60 МВт қуаттылығындағы Ұшақ Реакторы Сынағын (АРТ) салу жоспарларын іске қосты. АРТ NaF ZrF4 UF4 отынымен, Be-мен баяулатылатын, Be-ге шағылыстырылатын, натрий металлы рефлектор салқындатқышы және NaK екіншілік салқындатқышы бар, қорғасын мен боратталған судан жасалған қалқанмен жабдықталған өзек болуы тиіс еді. ORNL-дегі 7503 ғимарат АРТ-ны орналастыру үшін жаңа терең қазбаларды қамтитын кеңейту жобасында қайта қазылды, бірақ жаңа эксперимент жүргізілмес бұрын бағдарлама тоқтатылды. Кейіннен ғимарат пен құрылыстар Еріген тұз реакторы экспериментіне пайдаланылды.
After the ARE operated, the ANP project moved on with plans to build a larger experiment, the 60 MW Aircraft Reactor Test (ART). The ART was to be a NaF ZrF4 UF4 fueled, Be moderated, Be reflected core with sodium metal as the reflector coolant and NaK as the secondary coolant, with shield made of lead and borated water. Building 7503 at ORNL was significantly re excavated in an extension project including new deep excavations to accommodate the ART, but the program was cancelled before the new experiment was performed. The building and facilities later went on to house the Molten Salt Reactor Experiment.