hirdetés
hirdetés

Repülés

Repülő atomerőművek

A második világháborút követő atomőrület nyomán nemcsak az atomfegyverek fejlesztése indult meg rohamtempóban, hanem az atomenergia békés célú felhasználásában is gyors fellendülés kezdődött.

hirdetés

Ez a fejlődés természetesen nemcsak az energiatermelésben jelentkezett, hanem a közlekedésben és a szállításban is. Nem, nem az atomerőművek által termelt árammal hajtott szállítóeszközökre kell gondolni, hanem az olyanokra, amelyek fedélzeti nukleáris meghajtó-rendszerrel vannak felszerelve: az atommeghajtású járművekre.

Nem is kell a témában jártasnak lenni ahhoz, hogy tudjunk példát mondani rájuk: a modern tengeralattjárókat és repülőgép-hordozókat mindenki ismeri, de vannak fedélzeti atomreaktorok által hajtott jégtörő- és kereskedelmi hajók, sőt, atommeghajtású világítótornyok is!

Alig túlzás azt állítani, hogy a 40-es, 50-es években épp csak fűnyírót nem terveztek atommeghajtással. Voltak elképzelések léghajóról, autóról, mozdonyról, helikopterről, és egészen komoly kísérletek folytak az atommeghajtású rakétákkal, valamint a repülőgépekkel. Cikkünkben ez utóbbival foglalkozunk.

A kezdetek

A híres-hírhedt Manhattan-terv még el sem készült az első atombombával, amikor felvetődött az atommeghajtású bombázó-repülőgépek gondolata. 1942-ben, amikor Enrico Fermi és Szilárd Leó beindította a világ első sikeres atommáglyáját (teljesítménye mindössze 200 watt volt), azonnal megszülettek az elképzelések, hogy a jövő katonai repülőgépeit atommeghajtással kellene felszerelni. Ennek a hajtásnak (elméletben) jó pár – katonai szempontból igen fontos – előnye volt.

1951-es újságkivágat egy elképzelt atommeghajtású repülőgépről, amelynél a fedélzeti atomreaktor által felforralt víz hajtotta volna a légcsavarokat forgató gőzturbinákat
1951-es újságkivágat egy elképzelt atommeghajtású repülőgépről, amelynél a fedélzeti atomreaktor által felforralt víz hajtotta volna a légcsavarokat forgató gőzturbinákat
 

Egy ilyen repülőgép a korábbiakhoz képest nagyon kevés üzemanyaggal is repülhetett, sokkal-sokkal több ideig, mint a hagyományos gépek. Az atomreaktorokkal (szintén elméletileg) nagyobb tolóerőt és sebességet lehetett elérni, ráadásul – mivel a hajtóművekben nem a hagyományos értelemben vett égés zajlott – a repülési magasság sem okozott volna akkora gondot. 1944-ben az amerikai légierő már érdeklődött a projekt iránt, azonban akkor még a háború megnyerése volt a legfontosabb.

Még a háború után is úgy tűnt, nem lesz semmi az atomrepülőkből, azonban 1946-ban, amikor ugyebár „Vasfüggöny ereszkedett le Európára”, a fegyverkezési verseny keretében újra elővették a tervet. Két hónappal Churchill híres beszéde után elindult az amerikai ANP-program, amelynek célja egy gazdaságosan használható, atommeghajtású katonai repülőgép kifejlesztése volt.

Értem én, hogy atomreaktor, de mi hajtja?

A nukleáris sugárhajtómű működése alapvetően eltér az atomerőművekben, a hajókban és a tengeralattjárókban alkalmazott megoldástól. Míg azoknál az atomreaktorok által felforralt víz segítségével gőzturbinákat hajtanak meg, és az azok által forgatott generátorokkal termelt áramot használják fel, itt az atomreaktorok hőjét szinte közvetlenül hasznosították.

A nukleáris sugárhajtóművek működése nagyon hasonlított a hagyományos gázturbinás sugárhajtóművekéhez, azonban itt nem a fosszilis tüzelőanyagok kémiai-, hanem a fűtőelemek nukleáris energiájából származó hőt hasznosították. Az atomhajtóművek működése a következő volt: a hajtóműbe beáramló levegőt az itt szintén megtalálható kompresszorok segítségével összesűrítették, majd ez a levegő keresztülhaladt a reaktoron, ahol iszonyatosan felforrósodott (még tovább nőtt a nyomása). A nagy nyomású és forró levegő végül a fúvókákon nagymértékben felgyorsulva távozott a hajtóműből. Ennek a nagysebességű légáramnak a reakcióereje hozta mozgásba repülőgépet. 

Voltak más elképzelések is, például valamivel biztonságosabb (bár bonyolultabb) volt az a megoldás, amikor a levegő nem haladt keresztül a reaktoron, hanem annak hűtőközege egy hőcserélőn keresztül forrósította fel. A hatalmas hőmérsékletek miatt ez a közeg nem víz volt, hanem alacsony olvadáspontú fém, például nátrium vagy ólom. A nukleáris hajtómű tehát egy olyan sugárhajtómű volt, amelyben az égőtér szerepét egy atomreaktor töltötte be. 

 

Az ANP-program

Az Aircraft Nuclear Propulsion (Nukleáris meghajtású légi jármű) elnevezést kapott terv első lépésben nem egy teljesen új repülőgéptípust akart kifejleszteni, hanem csak meglévő gépeket felszerelni átalakított hajtóművekkel. A mérnökök választása a frissen kifejlesztett, hatalmas Convair B-36 nehézbombázóra esett, nem véletlenül. Az akkori repülőgéptípusok közül csak ez volt akkora, hogy el lehetett rajta helyezni egy atomreaktort, ráadásul már (részben) sugárhajtással épült. A kísérletekre átalakított példány az NC-36H típusnevet kapta.

A nukleáris sugárhajtómű (egy típusának) működési vázlata
A nukleáris sugárhajtómű (egy típusának) működési vázlata
 

A repülésben használt atomreaktor mérete és működése eltért az atomerőművekben megszokott példányokétól. Az HTR-1-nek nevezett reaktor folyékony reaktormaggal rendelkezett (urán-tetrafluorid tartalmú olvadt sókeverék), hőteljesítménye 1 MW (1360 lóerő), tömege 16 tonna volt. A reaktor által termelt hő segítségével hajtották volna meg a sugárhajtóműveket, amelyeket General Electric J47-es típusú meglévő egységekből alakítottak át.

A repülőgépnek voltak hagyományos sugárhajtóművei is; leszálláskor és felszálláskor ezeket használták, mert a reaktor túl „lomha” volt, nem tudta volna követni a gyors teljesítményigény-változásokat. A reaktort csak nagy magasságokon tervezték használni, leszállás előtt leállították volna, így minimálisra csökkentették volna egy esetleges balesetkor bekövetkező atomkatasztrófa veszélyét.

 A tesztelésre használt Convair B-36 „Peacemaker” nehézbombázó

Amikor megépült, a világ legnagyobb repülőgépei közé tartozott, hossza 50 méter volt, szárnyfesztávolsága 70 méter, maximális tömege 186 tonna. A B-36 már önmagában is különleges repülőgépnek számított. Összesen 10 hajtóműve volt: a hat darab hagyományos, dugattyús meghajtású légcsavart (amelyek ráadásul nem is előre, hanem hátrafelé néztek), négy gázturbinás sugárhajtómű egészítette ki. A hatalmas repülőgépek atombombák szállítására is alkalmasak voltak.

Magát a repülőgépet is nagymértékben módosítani kellett a sugárzásveszély miatt. Az átalakított pilótafülke tulajdonképpen egy „nagy ólomgubó” volt, falai ólommal bélelt gumiból készültek, a hátuljában nagy víztartályok voltak elhelyezve, hogy elnyeljék a sugárzást. Biztonsági megfontolásokból a pilótafülke ablakait 30 centi vastag ólomüvegből készítették. A fülke tömege önmagában 11 tonna volt, mögötte még egy másik ólomfalat is beépítettek.

Az átalakított repülőgép 1951-re készült el, a földi tesztelések befejeztével 1955-től repült. Az NC-36H „Crusader” 1955 és 1957 között 47 repülést teljesített, többnyire működő reaktorral. A működő reaktor azonban nem jelentette azt, hogy részt is vett a hajtóművek meghajtásában. A tervezet ugyanis először azt akarta kideríteni, hogy lehet-e egyáltalán egy atommeghajtású repülőgéppel a személyzet veszélyeztetése nélkül repülni. Jóllehet, a mérések szerint ez sikerült, kiderült az is, hogy az atommeghajtás több okból sem megfelelő a repülésben való gyakorlati alkalmazásra.

Nem hasad tovább – a program vége

A 16 tonnás reaktor – kiegészítve a rengeteg biztonsági szerelvény és védelem óriási tömegével – eltüntette azt az előnyt, amelyet a hagyományos üzemanyag elhagyása jelentett. A repülőgépben használt reaktor teljesítménye emellett túl kicsi volt ahhoz, hogy használni lehessen (a gép légcsavarjait hajtó 28 hengeres csillagmotorok 3-szor olyan erősek voltak), ráadásul itt is előjöttek az atomerőművek hátrányai. A reaktor túl „lomha” volt, nem lehetett gyorsan változtatni a teljesítményét.

A 11 tonnás, ólom-gumi borítású pilótafülke
A 11 tonnás, ólom-gumi borítású pilótafülke

A tervet általános elégedetlenség kísérte a lakosság részéről is, akik – érthető okból – nem akarták, hogy „egy atomerőmű röpködjön a fejük felett”. Képzelhető, micsoda következményei lettek volna, ha egy ilyen repülőgép, mondjuk, egy nagyvárosra zuhan rá. Az ANP-tervezetnek azonban nem ezek a hátrányok ásták meg a sírját, hanem egy sokkal egyszerűbb ok. Az atomfegyverek célba juttatására alkalmas interkontinentális ballisztikus hordozórakéták (Polaris, Szemjorka) kifejlesztése miatt többé nem volt szükség ilyen járművekre.

Az atomrepülőgépek alkalmazása az óriási hatótávolság és a nagy repülési magasság miatt vetődött fel: nem lett volna olyan célpont a Földön, amelyet ne lehetett volna egy ilyen géppel feltöltés nélkül elérni. A rakéták pont ezeket a célokat valósították meg, ráadásul nagyobb sebességük miatt (és persze azért is, mert személyzet nélkül repültek) sokkal nagyobb hatékonysággal.

A fenti okok miatt az ANP-tervezet 1961-ben befejeződött, az NC-36H végül soha nem repült atommeghajtással. A nukleáris repülőkkel a szovjetek is kísérleteztek, de a ballisztikus hordozórakéták kifejlesztése után ők is felhagytak vele. Később voltak ugyan tervek az atommeghajtású űrrepülőgépek és hordozórakéták kifejlesztésére, de ezek az elképzelések is legfeljebb a tesztfázisig jutottak el.

Veit András
a szerző cikkei

hirdetés
Ha hozzá kíván szólni, jelentkezzen be!
 
hirdetés
hirdetés
hirdetés

Kiadónk társoldalai

hirdetés