Jaderná fyzika a energetika

Článků v rubrice: 343

Nesplněné sny o jádrem poháněném letadle

Nad nově objevenou jadernou energií nastalo v polovině minulého století veliké nadšení. Jádro se zdálo být konečně objeveným klíčem k dostatku energetických zdrojů a k nekonečně velké zásobě energie pro pohony dopravních strojů, včetně dopravních a vojenských letadel. Vítězství ve druhé světové válce znamenalo pro USA impuls, aby upevnily svou vedoucí světovou pozici zkonstruováním nového typu bombardéru, který by dokázal dlouhodobě ovládat vzduch bez nutných mezipřistání a doplňování paliva.

Fotogalerie (4)
Letadlo NB-36H bylo upravený stroj Convair B-36 Peacekeeper sloužící ke zkouškám jaderného pohonu

Spojené státy a jeho letectvo věnovaly na takový výzkum v letech 1948 až 1951 mnoho miliónů dolarů. Chtěly vyvinout reaktor, který by do leteckých motorů dodával dostatek energie. Většinou šlo o kombinaci různých chemických motorů pro start a přistání stroje a jaderné energie pro dlouhodobý pobyt letadla ve vzduchu. Vzniklo několik variant jaderného pohonu, s přímým i nepřímým ohřevem vzduchu. Posádku letadla měl chránit před radiací robustní štít mezi reaktorem a pilotní kabinou.

První vlaštovka – Convair B‑36 Peacekeeper Bomber

Z mnoha variant nakonec prošel ke zkouškám typ, který se zdál dostatečně robustní, aby unesl masivní reaktor. Stroj s označením Convair B‑36 Peacekeeper Bomber byl i v dnešním měřítku rozměrný a velmi těžký – rozpětí křídel 230 stop (70 m), délka 162 stop (50 m), plocha křídel 4772 čtvrtečních stop (443 m2). Startoval jen na velmi dlouhé dráze. Unikátní byla kabina pro posádku chráněná olověnými pláty, která sama o sobě vážila 11 tun. V zadní části letadla umístili konstruktéři nádrž pro vodu, která měla řešit jakýkoliv únik radiace. Pro systémy pohonu a ochrany bylo třeba obětovat i mnoho místa původně sloužícího vojenským účelům B‑36.

Srdce stroje tvořil jednomegawattový jaderný reaktor chlazený tekutým sodíkem. Do letadla se montoval před každým startem a po přistání znovu putoval do výrobního závodu, kde byl podroben dalším výzkumným testům. Letadlo dostalo čtyři nové motory GE J47 o výkonu 3800 koňských sil. Při startu a přistání se k jejich pohonu využívalo chemické palivo, aby se tak minimalizoval možný únik radioaktivních látek při eventuálních kolizích nebo nezdařených přistáních. Ve vzduchu bylo možné pohon přepínat na jaderný s přímou konverzí tepla z reaktoru, v žádném ze 47 zaznamenaných letů bombardéru k tomu však nedošlo. Jaderný pohon byl za letu sice spouštěn z důvodu měření a výzkumných prací včetně sběru dat, letadlo však nepoháněl.

Po vynaložení téměř půl miliardy dolarů na zkoušky bylo kolem roku 1960 rozhodnuto výzkum zastavit. Jaderný pohon letadla totiž neměl ve srovnání s konvenčními typy pohonu bombardérů téměř žádné výhody. Kromě toho proti zkouškám protestovala veřejnost – jak proti jejich pokračování, tak proti přeletům těžkého stroje nad obydleným územím USA.

Do pokusů se pustili i Sověti

Pokusy s jaderným pohonem letadel se v období studené války uskutečnily také na opačné straně politicky rozděleného světa. Výzkum začal jako součást úsilí vyvinout jaderný pohon nové třídy ponorek. Později, v roce 1955, byly rozhodnutím rady ministrů SSSR zřízeny týmy, které měly přivést na svět tento druhu pohonu i v oblasti leteckého průmyslu. Návrhem nového letadla byla pověřena konstrukční kancelář Andreje Tupoleva a Vladimíra Mjasičeva, vývoj motorů dostala za úkol konstrukční kancelář N. D. Kuzněcova a A. M. Ljulka.

V bývalém Sovětském svazu se také zpočátku rozhodli pro přímou konverzi tepla z reaktoru do motorů letadla. Největší překážkou ale byla, stejně jako u Američanů, potřeba dostatečně odstínit posádku od jaderného zdroje a současně co nejvíce odlehčit značně zatížené letadlo.

Nová orientace na ponorky a balistické střely

Po některých odkladech byl dosavadní typ bombardéru Tu‑95M přestavěn na létající laboratoř s označením Tu‑95LAL. V roce 1961 uskutečnil 34 výzkumných letů, při většině z nich ale reaktor nebyl vůbec spuštěn. Po vyřešení odstínění posádky se výzkum soustředil na testování nových motorů NK 14a s tepelnými výměníky v letadle s označením Tu‑119. To ale nikdy nevzlétlo. Projekt měl vážné rozpočtové problémy a konkurence nových konvenčních pohonů letadel byla příliš silná.

Zastavení projektu Tu‑119 v roce 1966 ale neznamenalo, že by se Sovětský svaz snů o využití jaderného pohonu v letectví zcela vzdal. Pokusy ve vývoji takto poháněných strojů, včetně nadzvukových, pokračovaly po mnoho dalších let. To už ale dal Sovětský svaz ve výzbroji své armády přednost jaderným ponorkám a mezikontinentálním balistickým raketám.

Šance dálkově řízených bezpilotních strojů

Oživení výzkumných a vývojových prací na jaderném pohonu letadel přinesl až úspěch dálkově řízených strojů bez posádky, které v posledních letech zasahují například v protiteroristických akcích amerických vzdušných sil v Afganistánu a v sousedním Pákistánu. Novou generaci bezpilotních letounů s jaderným pohonem začali vyvíjet odborníci z výzkumné vládní agentury Sandia National Laboratories a firmy Northrop Grumman. Tento typ letounů by umožňoval operovat měsíce bez potřeby přistání a navíc by dodával víc energie „operačním zařízením“ včetně zbraňových systémů.

Podle oznámení laboratoří Sandia však projekt stihl stejný osud jako řadu předchozích – byl ukončen. Žádné podobné zařízení nebylo vyrobeno a ani otestováno. Pro americkou vládu jde o velmi citlivou záležitost i proto, že letadlům poháněným jadernou energií není nakloněna veřejnost. Také úspěšnost bezpilotních letedel se v poslední době hodnotí odlišně. Zásahy těchto dálkově ovládaných letadel totiž vedly k velkým ztrátám na životech civilních obyvatel neklidných oblastí a ke sporům s vládami zemí, ve kterých operují.

Rizika jsou stále velká

Kritici nákladných projektů jaderných pohonů bezpilotních letadel namítají, že v případě zřícení letounu hrozí na postiženém území neúměrně velká katastrofa a stroj by mohl být zneužit jako tzv. špinavá bomba. Panují rovněž obavy z toho, že by systém dlouhodobě operující jako „Damoklův meč“ nad nepřátelským územím padl do rukou nepříteli. Počítačem ovládaný stroj se totiž může stát terčem úsilí hackerů s cílem převzít jeho dálkové řízení.

Na druhou stranu bezpilotní vojenská letadla podle vývojářů nepotřebují tolik podpůrných systémů, jako jsou například předsunuté základny a stanice k doplnění paliva ve vzdálených končinách a v často nepřátelských oblastech. Vývojáři předpokládají, že stroje s jaderným pohonem budou efektivnější a nashromáždí během mise více informací.

Z informací laboratoří Sandia nevyplývá, o jakém typu jaderného pohonu se při vývoji nových typů bezpilotních letadel uvažuje. I když rozměry a hmotnost jaderných reaktorů se v posledních letech podařilo významně zmenšit, stále se velké hodnoty těchto parametrů považují za jednu z hlavních překážek úspěchu jaderných pohonů letadel.


Teplo z kapslí

Variantou pro jaderný pohon letadel je, podobně jako u některých již dlouho používaných kosmických energetických systémů, teplo z „kapslí“ naplněných radioaktivním materiálem. Jde o využití energie, která vzniká při radioaktivní přeměně jader. Při rozpadu alfa se produkuje částice alfa, během přeměny beta pak pozitron nebo elektron. Lehké částice odnášejí největší část uvolněné energie v podobě kinetické energie svého pohybu. Zatím není zpracována přímá přeměna této kinetické energie na makroskopickou mechanickou energii. Mohou ale svou kinetickou energii předat neorganizovaně materiálu a tím přeměnit na teplo. Toto teplo lze pak přeměnit například na elektřinu pro pohon a spotřebu dalších elektrických a elektronických zařízení. Otázkou je, zda by takový typ jaderného zdroje měl dostatečný výkon požadovaný pro dlouhé operační lety bezpilotního letadla.

Zdroje

Informace o historii letectví uveřejněné na různých webových stránkách, The Guardian, novinky.cz

http://www.aviation-history.com/articles/nuke-american.htm

www.century-of-flight.net/Aviation history evolution technology/nuke.htm

Novinky.cz – fotobanka Profimedia

Bedřich Choděra
Poslat odkaz na článek

Opište prosím text z obrázku

Nejnovější články

Jak jste na tom s informační gramotností?

Jak se studenti druhého stupně základních škol orientují ve světě technologií, které nás obklopují? Jak zvládají aplikovanou matematiku? To ukáže jubilejní 10. ročník informační soutěže IT-SLOT, které se pravidelně účastní tisíce žáků 8. a 9. tříd základních škol z celé České republiky.

Cyklické změny teploty na Zemi

Paleoklimatologové hledají stopy vývoje teplot na Zemi v horninách a fosíliích. Dlouhodobé ochlazování začalo asi před 50 miliony lety, kdy byla průměrná globální teplota 14 °C. Tenkrát ještě nebyla na Zemi trvalá ledová pokrývka a hladina mořské vody byla o více než 70 m vyšší než dnes.

Záhadný lidský mikrobiom

Nedávný výzkum ukazuje, že naše tělo je domovem mikrobů, se kterými se věda předtím nesetkávala. Možná, že se kvůli nim bude i přepisovat strom života. Navíc může mít tato mikrobiální „temná hmota“ i vliv na zdraví.

MAAE zveřejnila nové odhady vývoje jaderné energetiky do roku 2050

MAAE zveřejnila 10. září své nejnovější projekce trendů v energetice, elektřině a jaderné energii do roku 2050. Výroční zpráva nabízí smíšený odhad budoucího příspěvku jaderné energie k celosvětové výrobě elektřiny v závislosti na tom, jak se budou potenciálně ...

Vyřeší největší problém větrných elektráren pojišťovny?

Závislost na počasí je největším problémem větrných elektráren nejen z hlediska jejich vlivu na stabilitu elektrizační soustavy, ale také z pohledu celkové i provozní ekonomiky. Když vítr nefouká, elektrárna nejen že nevyrábí, což dělá problémy v přenosové síti, ale ani nevydělává.

Nejnovější video

Bez jaderné energie se ve vesmíru daleko nedostaneme

Krátké výstižné video z dílny Mezinárodní agentury pro atomovou energii ve Vídni ukazuje využití jaderné energie a jaderných technologií při výzkumu vesmíru. Ne každý ví, že jádro pohání vesmírné sondy už po desetiletí. Zopakujme si to. (Film je v angličtině.)

close
detail