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核推進には、何らかの形の核反応を主な動力源とするさまざまな推進方法が含まれます。 [1]核物質を推進力として利用するというアイデアは、20世紀初頭にまで遡ります。1903年には、放射性物質であるラジウムが、自動車、飛行機、船を推進するエンジンの燃料として適しているのではないかという仮説が立てられました。 [2] HGウェルズは、 1914年のフィクション作品『自由になった世界』でこのアイデアを取り上げました。[3] 現在、多くの航空母艦や潜水艦は、燃料補給なしで長時間推進力を提供できるウラン燃料の原子炉を使用しています。また、従来のロケットエンジンよりも効率が良い可能性がある 核熱エンジンや核電気エンジンを宇宙分野で応用する例もあります。
水上艦、潜水艦、魚雷
原子力船は主に軍用潜水艦と航空母艦である。[1]現在、原子力民間水上艦（主に砕氷船）を保有している国はロシアのみである。米海軍は現在（2022年現在）、11隻の航空母艦と70隻の潜水艦を運用しており、すべて原子炉で動いている。より詳細な記事については以下を参照。
民間海上利用
軍事海上利用
魚雷
ロシアのチャンネル1テレビは、2015年11月12日頃、ステータス6と呼ばれる原子力魚雷の写真と詳細を放送した。この魚雷は、射程距離最大1万キロメートル、巡航速度100ノット、水面下最大1000メートルの運用深度を持つとされた。この魚雷は100メガトンの核弾頭を搭載していた。[4]
1958年夏、後にJASONとなった科学諮問グループの最初の会議で出された提案の一つは、「ほぼ無期限に海上を航行できる原子力魚雷」だった。[5]
航空機とミサイル
冷戦時代には米国とソ連が原子力航空機の研究を進めたが、これは核爆撃機を極めて長期間空中に留めておくことが可能になり、核抑止力として有用な戦術となると思われたためである。しかし、両国とも実用可能な原子力航空機は製造しなかった。[1]設計上の問題の一つは、乗組員を放射線障害から守るために強力な遮蔽物が必要であることであり、これは十分に解決されることはなかった。1960年代にICBMが登場して以来、このような航空機の戦術的優位性は大幅に低下し、それぞれのプロジェクトは中止された。 [1]この技術は本質的に危険であったため、非軍事的な状況では考慮されなかった。同時期には原子力ミサイルも研究され、検討された。[1]
航空機
- コンベア X-6
- ミャシチェフ M-50 -航空週間のデマ[7]
- 航空機の原子力推進-ゼネラル・エレクトリックの原子力爆撃機製造プロジェクト
- ツポレフ Tu-95LAL
ミサイル
- プルート計画-原子力空気ラムジェットを推進力として使ったSLAMミサイルを開発した[1]
- 2018年にウラジミール・プーチン大統領が発表した原子力巡航ミサイル「ブレヴェストニク」。[8]
宇宙船
多くの種類の原子力推進が提案されており、そのうちのいくつか（例えばNERVA）は宇宙船への応用がテストされている。[9]
核パルス推進
- オリオン計画、核パルス（すなわち原子爆発）推進の最初の工学設計研究[10]
- ダイダロス計画、1970年代の英国惑星協会による核融合ロケットの研究
- プロジェクト ロングショット、米国海軍兵学校- NASA 核パルス推進設計
- AIMStar は、反陽子の雲を使って燃料ペレット内で核分裂と核融合を起こす、反物質触媒核パルス推進機の提案である。
- ICAN-IIは、反物質触媒核パルス推進エンジンを主な推進方式として使用する有人惑星間宇宙船として提案された。
- 外部パルスプラズマ推進（EPPP）は、宇宙空間の物体の後ろにある一連の小さな超臨界核分裂/核融合パルスから生成されるプラズマ波から推力を得るNASAの推進コンセプトです。[11]
核熱ロケット
バイモーダル核熱ロケットは、潜水艦を含む原子力発電所で使用されているものと同様の核分裂反応を行う。そのエネルギーは液体水素推進剤を加熱するために使用される。原子力宇宙船の支持者は、打ち上げ時に原子炉から放出される放射線はほとんどないと指摘している。原子力ロケットは地球からの離陸には使用されない。原子力ロケットは化学推進システムと比較して大きな性能上の利点を提供できる。原子力電源は、宇宙船の運用や科学機器用の電力を供給するためにも使用できる。[12] 例：
- NERVA（ロケット車両応用のための核エネルギー）、米国の核熱ロケットプログラム
- ローバー計画は、アメリカの原子力熱ロケット開発プロジェクトです。このプログラムは、1955年から1972年までロスアラモス科学研究所で実行されました。
- ティンバーウィンド計画（1987年～1991年）、戦略防衛構想の一環である
- RD-0410、1965年から1980年代にかけて開発されたソビエトの核熱ロケットエンジン
- 2020年代に開発中の機敏な地球周回軌道運用のための実証ロケット（DRACO）
ラムジェット
- バサード ラムジェットは、ロバート W. バサードにちなんで名付けられた概念的な星間核融合ラムジェットです。
直接核
原子力発電
ロシア連邦宇宙局の開発
ロシア連邦宇宙局のアナトリー・ペルミノフ局長は、深宇宙旅行用の原子力宇宙船を開発する予定であることを[いつ？ ]発表した。 [13] [14]予備設計は2013年までに完了し、開発にはさらに9年かかる予定である（宇宙での組み立て）。価格は170億ルーブル（6億ドル）に設定されている。[15] 原子力推進はメガワットクラスになる予定で、[16] [17]必要な資金は提供されるとロスコスモス局長は述べた。
このシステムは、宇宙原子力とイオンエンジンのマトリックスで構成されます。「...原子炉からの1500℃の高温不活性ガスがタービンを回転させます。タービンは発電機とコンプレッサーを回転させ、閉回路で作動流体を循環させます。作動流体はラジエーターで冷却されます。発電機は同じイオン（プラズマ）エンジン用の電気を生成します...」[18] [検証失敗]
彼によれば、この推進力は火星への有人ミッションをサポートし、宇宙飛行士は赤い惑星に30日間滞在することができるという。核推進と安定した加速によるこの火星への旅は、化学推進を使用した場合の8か月ではなく、6週間で完了する。これは、化学推進の300倍の推力があると仮定した場合である。[19] [20]
地上車両
車
放射性物質であるラジウムを燃料として使用する自動車を作るというアイデアは、少なくとも1903年に遡ります。1937年にこのコンセプトが分析された結果、そのような車両の運転手は放射線から身を守るために50トンの鉛の障壁が必要になる可能性があることが示されました。[21]
1941年、カリフォルニア工科大学の物理学者RMランガーが、ポピュラーメカニクス誌1月号でウラン235で動く自動車のアイデアを提唱した。その後、スタウト・スカラベの設計者で元技術者協会会長のウィリアム・ブッシュネル・スタウトが、1945年8月7日にニューヨーク・タイムズ紙で続いた。原子炉の遮蔽の問題により、このアイデアは依然として非実用的であった。[22] 1945年12月、ロンドンのジョン・ウィルソンが原子力自動車を開発したと発表した。これは大きな関心を集めた。燃料電力大臣と大勢の報道陣がそれを見に集まった。自動車は現れず、ウィルソンは妨害されたと主張した。後の裁判で、彼は詐欺師であり、原子力自動車は存在しないことが判明した。[23] [24]
遮蔽の問題にもかかわらず、1940年代後半から1950年代前半にかけて、原子力自動車の可能性をめぐる議論は続いた。原子力潜水艦や原子力船の開発、そして当時の原子力航空機の開発実験により、このアイデアは生き続けた。[25] 1950年代半ばのロシアの新聞は、VPロマディン教授による原子力自動車の開発を報じたが、ここでも遮蔽が問題であることが判明した。[26]ロシアの研究所は、放射線を吸収する新しい合金で遮蔽の問題を克服したと主張された。[27]
1958年、 1950年代のアメリカの自動車文化が最高潮に達した時には、少なくとも4台の理論上の原子力コンセプトカーが提案されていた。アメリカのフォード・ニュークレオンとスチュードベーカー・パッカード・アストラル、ロバート・オプロンが設計したフランスのシムカ・フルガー[28] [29]とアルベル・シメトリックである。これらのコンセプトモデルを除いては、1台も製造されず、自動車用原子力発電所も作られなかった。クライスラーのエンジニアであるCRルイスは、3,000ポンド（1,400 kg）の自動車には80,000ポンド（36,000 kg）のエンジンが必要になると見積もったため、1957年にこのアイデアを却下した。彼の見解では、原子力発電を実用化するためには、エネルギーを効率的に貯蔵する手段が必要であるというものであった。[30]それにもかかわらず、クライスラーのデザイナーは1958年にいくつかの可能性のある設計を作成した。
1959年、グッドイヤー・タイヤ・アンド・ラバー社が、軽量で放射線を吸収し、強力な遮蔽の必要性をなくす新しいゴム化合物を開発したと報じられた。当時の記者は、それが原子力自動車や原子力航空機の実現を可能にするかもしれないと考えた。[31]
フォードは1962年にシアトル万国博覧会向けに、原子力動力を搭載する可能性を秘めた別のモデル、フォード・シアトルライトXXIを製作した。[32] [33]これも当初のコンセプトを超えることはなかった。
2009年、ゼネラルモーターズによるキャデラック買収100周年を記念して、ローレン・クレサスはトリウムで動く車を描いたコンセプトアートを制作した。[34]
他の
クライスラーTV-8は、1950年代にクライスラーが設計した実験的なコンセプト戦車である。 [1]この戦車は、陸上および水陸両用戦闘が可能な原子力 中戦車となる予定であった。この設計は量産されることはなかった。[35]
X-12は、1954年にユタ大学で行われた実現可能性調査で提案された原子力機関車でした。[36]
火星探査車キュリオシティとパーサヴィアランスは、1976年に成功した火星着陸船バイキング1号とバイキング2号と同様に、放射性同位元素熱電発電機（RTG）によって駆動されています。 [37] [38]
参照
参考文献
- ^ abcdefg Trakimavičius, Lukas. 「軍事における原子力推進の将来的役割」（PDF）。NATOエネルギー安全保障センターオブエクセレンス。 2021年10月18日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。2021年10月15日閲覧。
- ^ ラジウム線の実用的利用、リパブリック、1903年9月13日日曜日
- ^ 新しいエネルギー源、The World Set Free、HG Wells、Collins、ロンドンおよびグラスゴー、1956年版、55ページ
- ^ ロシア、国営テレビの「リーク」で巨大核魚雷を明らかに、BBCニュース、2015年11月12日 - 2015年11月27日閲覧
- ^ サイエンスマガジン、1991年11月29日、p.1284
- ^ Thornton, G; Blumbeg, B. (1961年1月)。「航空機用核推進熱伝達炉実験が試験目標を達成」。核工学。19 (1)。McGraw-Hill。ISSN 0096-6207 。
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- ^ Gady, Franz-Stefan (2018年3月2日). 「ロシアが『止められない』核動力巡航ミサイルを発表」. The Diplomat . 2018年3月26日閲覧。
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- ^ Schmidt, GR; Bonometti, JA; Morton, PJ (2000年7月). 核パルス推進: オリオンとその先 (AIAA 2000-3856) (PDF) (レポート). Am. Inst. Aero. Astro . 2023年1月15日閲覧。
- ^ 外部パルスプラズマ推進 (EPPP) (PDF) (レポート). NASA. 1999年1月1日. 2023年1月15日閲覧。
- ^ 連絡先: Gynelle C. Steele (2005 年 7 月 15 日)。「F-22 Raptor Stealth」。NASA Glenn's Research & Technology。2006 年 2 月 19 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2009 年 7 月 8 日閲覧。
- ^ 「ロシア宇宙機関、原子力深宇宙ロケットの建造計画を発表」。2017年4月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年4月20日閲覧。
- ^ ロシアと米国、原子力宇宙船プロジェクトを協議へ
- ^ ロシア人が原子力宇宙船に乗って火星へ // 2009
- ^ ペイジ、ルイス（2011年4月5日）。「ロシアとNASAが原子力宇宙船について協議へ。モスクワ市民は度胸はあるが資金がない」。ザ・レジスター。 2013年12月26日閲覧。
- ^ 「インタビュー：アカデミー会員アナトリー・コロテエフ ロシアの原子力推進システムの内部を覗く」（PDF） 。21世紀の科学技術。2012-2013年秋冬号。21世紀。2012年12月3日。 2013年12月26日閲覧。
- ^ (ロシア語)アカデミー会員アナトリー・コロテエフ：「原子力は宇宙開発の質的飛躍をもたらすことができる」 2014-07-14 にWayback Machineでアーカイブ
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- ^ 自動車季刊誌、第31巻第1号、1992年、14-29ページ
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- ^ 何ですって？キャデラック ワールド トリウム燃料コンセプト？
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- ^ 「火星探査：火星表面探査のための放射性同位元素電力と加熱」（PDF） 。NASA/JPL。2006年4月18日。 2012年10月12日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2009年9月7日閲覧。
さらに読む
- バサード、R.デラウアー、R. (1958)。核ロケットの推進（レポート）。マグロウヒル。
- Bussard, R. (1965)。核飛行の基礎（レポート）。McGraw-Hill。
- Cushin, Harry (1951 年 4 月)。「あなたの車に原子力を」。Motor Trend 誌。2015 年 5 月 13 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2012年 4 月 23 日閲覧。
外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、原子力推進に関連するメディアがあります。
- 原子力宇宙推進: NASA 1968 をYouTubeで見る
- SK Borowski 他、「将来の NASA の月と火星へのミッションのための核熱ロケット/車両設計オプション」、米国航空宇宙局、NASA-TM-0107071、1993 年 9 月。
- RKAの英語ホームページ
- ソヴィエト連邦における宇宙用原子炉の開発とその実用
- （ロシア語） RKAのホームページ（ロシア語）
- 原子力ロケット - 現実的な設計 2010-01-06ウェイバックマシンにアーカイブNASA の 10 の空想的なコンセプト
- RW Bussard、外惑星宇宙推進のための先進核融合エネルギーシステム、2003
- 宇宙応用のための原子力推進技術の調査、A. ミックス、2013 年 3 月 15 日