ウェスティングハウス宇宙原子力研究所

ウェスティングハウス宇宙核研究所(WANL) は、ウェスティングハウス・エレクトリック・コーポレーションの一部門でした。1959 年に政府向けの原子力宇宙推進技術の開発を目的として設立されたこの研究所は、その歴史の大半を、米国ペンシルベニア州アレゲニー郡ピッツバーグの南約 13 マイル (21 km) にある、ペンシルバニア州道 51 号線沿いの「ラージ」という矛盾した小さな町に所在していました。この場所は、ウェスティングハウスが同時期およびその後も運営していたウェストミフリンの ベティス原子力研究所からそれほど遠くありません。

歴史的注記: ラージの敷地は、かつてのラージ蒸留所の跡地であり、^[1]ジョナサン・ラージ (1794-1862) が設立した。ラージは、1797 年のウィスキー反乱後、子供としてこの地域に移住した。蒸留所は当初、地元で人気のモノンガヒラ ライ ウイスキーを生産していた。蒸留所の経営は後にジョナサンの息子ヘンリーに引き継がれ、ヘンリーは「ラージ モノンガヒラ ライ ウイスキー」を全国ブランドにすることで蒸留所の成功を確実なものにした。最終的に、ラージ蒸留所はナショナル ディスティラリー カンパニーに売却され、同社はラージのラベルを廃止したが、ウイスキーをオールド オーバーホルトとして引き続き販売した。

大型蒸留所は最終的に操業を停止し、その土地は開発業者に売却され、1950年代にウェスティングハウスに賃貸されました。倉庫の建物のいくつかは、ハイマン・G・リコバー提督の指揮の下、ベティスで進行中の原子力潜水艦開発計画用の原子炉プラント部品の開発と試験のために改造されました。

この研究所は1959年7月26日にウェスティングハウスの部門として6人の従業員とともに正式に設立され、当初はピッツバーグ郊外のホワイトホールのオフィスで運営されていた。 海軍兵学校卒業生のジョン・W・シンプソンがチームを率い、コーネル大学の物理学者シドニー・クラシクと技術ディレクターのフランク・コッターが創設メンバーとなった。^[2]

WANL の起源は、1959 年にベティス社のエンジニアと技術専門家 12 名が政府の研究開発契約に入札するためにペンシルバニア州ホワイトホール近郊に研究所を設立したことに遡ります。1960 年に、この研究所はペンシルバニア州マウント レバノンの新しい場所に移転し、大規模な開発契約を獲得するための努力を続けました。

1961年、NASAの宇宙核推進局のプロジェクトNERVA ^[3]は、原子力委員会と共同で、エアロジェット・ゼネラル・コーポレーションにロケット搭載用核エンジンNERVAプログラムの主契約を授与し、原子炉自体の開発についてはWANLに重要な下請け契約を授与した。この契約により、WANLはラージサイトを運営の拠点に選び、人員をこの施設に移転した。WANLは1959年5月に最初に認可され、1959年7月26日にジョン・ウィスター・シンプソンの指揮の下、正式にウェスティングハウスの一部門となった。コーネル大学の物理学者シドニー・クラシクが初代技術ディレクターを務め、フランク・コッターが初代マーケティングディレクターとなった。 1914年生まれのシンプソンは、1937年に米国海軍兵学校を卒業し、1941年にピッツバーグ大学で修士号を取得しました。ウェスティングハウスのイーストピッツバーグ工場の配電部門で働き、第二次世界大戦中に太平洋戦域で海軍艦艇が経験した激しい衝撃に耐えられる電気配電盤の開発に貢献しました。1946年、原子力に精通するため休職し、オークリッジ国立研究所で働きました。帰国後、ウェスティングハウス・ベティス原子力研究所のエンジニアリング部門のアシスタントマネージャーになりました。その後、1954年に米国初の商業用原子力発電所であるシッピングポート原子力発電所の建設を管理しました。翌年ベティス研究所のゼネラルマネージャーに昇進した彼は、1958年にウェスティングハウスの副社長に選出され、1959年までには太陽系の探査を可能にする 原子力ロケットエンジンの開発という新たな課題に取り組む意欲を燃やしていた。

NERVA 契約では、当初の目標は、少なくとも 825 秒の比推力、少なくとも 50,000 ポンドの推力、最大推力で少なくとも 10 分間の連続運転が可能で、外部エネルギー源なしで自力で起動できるロケット エンジンを製造することでした。液体水素が推進剤として使用され、ターボポンプによって原子炉コアに供給され、再生冷却も行いました。円筒形のグラファイト コアは、12 個の回転制御ドラムに囲まれており、片側には中性子を反射するベリリウム、もう片側には中性子を吸収してコア内の核反応速度を制御するホウ素が配置されていました。コアは、水素推進剤にさらされることによる腐食を防ぐためにニオブ炭化物でコーティングされたウラン ペレットのパイログラファイト コーティング ビーズを含む、六角形のグラファイト燃料要素のクラスターで構成されていました。各燃料棒クラスターは、インコネル タイ ロッドによって支えられていました。燃料ペレットは、アレゲニー郡にあるウェスティングハウス・アストロフューエルのチェスウィック工場から提供されました。燃料要素の腐食試験は、最初はチェスウィックで実施され、その後、ウェストモアランド郡にあるウェスティングハウス・ウォルツ・ミル施設で実施されました。

組み立てられたウェスティングハウス-エアロジェット ロケット エンジン (NRX-A2) の最初の概念実証テストは、 1964 年 9 月 24 日にネバダ州ジャッカス フラッツで実施され、6 分間の連続運転が行われました。1965 年 4 月 23 日までに、NRX-A3 は 16 分間の運転と 3 分間の再始動を実現し、初めてパルス冷却が組み込まれました。1966 年には、NRX-A5/EST が 2 回に分けて合計 30 分間の全出力運転を実現しました。1967 年 12 月には、NRX-A6 が 60 分間の全出力運転を実現し、1969 年 6 月 11 日には、XE エンジンが 20 回始動され、合計 3 時間 48 分 (そのうち 11 分間は全出力) 運転されました。 1970年までに、この研究から生まれたNERVA Iコンセプト機の提案は、1500MWの電力と75,000ポンドの推力を提供できると計画された。また、寿命は10時間と予測されており、850秒の比推力を実現しながら最大60回の始動と停止が可能だった。総重量は15,000ポンド未満だった。ウェスティングハウスとエアロジェットは、プログラムがキャンセルされた1973年から、フロリダ州ケネディ宇宙センターから打ち上げられる最初の飛行エンジンの製造を開始する準備ができていた。その時までプロジェクトに費やされた総額は14億5,000万ドルで、1,100人以上がプロジェクトに雇用された。1969年に発表された、NERVAエンジンを使用して1981年までに人類初の火星着陸を行うというNASAの計画も、その時にひっそりと棚上げされた。 NERVA計画に対する政府の資金援助は、その能力に対する明確な要件の欠如を理由に1972年に終了した。しかし、このプロジェクトの作業は、航空宇宙や民間セクターの無数の産業に応用される高温/高強度材料技術の開発において大きなマイルストーンを達成するのに役立った。^[4]

他の革新的なプロジェクト（完全に埋め込み可能な自己完結型の原子力人工心臓の開発など^[5]）は1970年代半ばまで追求されましたが、その後まもなくWANLは正式なウェスティングハウス部門としての運営を停止しました。

1976 年、同社はこの施設の名称をウェスティングハウス アドバンスト エネルギー システムズ部門(AESD) に変更し、非従来型再生可能エネルギー システムの開発のための研究開発施設とした。公式発表によると、AESD の使命は「今日の科学を明日の電力システムに組み込む」ことである。ゼネラル マネージャーのマックス ジョンソンの指揮の下、AESD のエンジニアは、塔に取り付けられた液体で満たされたタンクに太陽光を (追跡式の平面ミラー アセンブリによって) 集中させるように設計されたヘリオスタットなどのプロトタイプ デバイスを設計および構築した。この高温の液体はその後、地面に送られ、蒸気を発生させてタービンを回転させて発電する。[この部門のヘリオスタットの設計は、カリフォルニア州バーストー近郊で提案された「ソーラー ワン」電力塔プロジェクトで使用するための最善の設計を競う、1970 年代後半の米国エネルギー省主催のコンペの結果である。プロトタイプはラージ サイトで構築され、テストのためにモハベ砂漠に出荷されたが、最終的には別の設計が選ばれた。]

AESD の成功例の 1 つに、ジョージア州カウエタ郡シェナンドー（現在はニューナンの一部）のソーラー トータル エネルギー プロジェクト（STEP）の敷地および概念設計提案の受注がある。同プロジェクトは、アトランタから州間高速道路 85 号線に沿って南に 35 マイル（56 km）のところにある。ジョージア電力会社^{[6] （サザン カンパニーの一部）と米国エネルギー省の共同プロジェクトとして資金提供された STEP は、1982 年から 1989 年まで稼働した。5 エーカー（20,000 m 2} ）を超える敷地を有する同プロジェクトは、世界最大の太陽熱^[7]コジェネレーション プロジェクトであった。同プロジェクトは、114 台の追跡型パラボラ皿型コレクター（直径 7 m）で構成され、これが移送流体を加熱して高圧蒸気を発生させ、その電力は隣接するドイツの Bleyle 社が所有および運営するニットウェア工場に供給された。タービンの下流では、中圧蒸気が工場に配管され、ニットウェアのプレスに使用され、低圧蒸気は空調に使用された。このプロジェクトは、タービンが故障し、それを交換したり、施設のその他の必要なメンテナンスを行うための資金がなかったため、1989年に解体されました。

AESD で行われたその他の作業には、ニッケル水素電池のプロトタイプのテストが含まれていました。リン酸燃料電池が設計、構築され、テストに成功しました。樹状ウェブ シリコン光電池が構築され、テストされましたが、その事業は後に売却され、ペンシルバニア州ウェスト ニュートンの Solar Power Industries Inc. ^[8]に移管されました。AESD のエンジニアは、石炭火力発電所から排出される高温プラズマ ガスを利用する磁気流体力学 (MHD) システムのプロトタイプも構築しました。排気ガスは銅板チャネルを通過し、追加の電力 (最大 30%) を生成します。

AESD が活動していた当時、ラージ サイトにはウェスティングハウス社の核融合発電システム部門 (FPSD) も入居しており、 1982 年にプリンストン プラズマ物理研究所 (PPPL) のトカマク型原子炉の開発と起動に携わっていました。AESD と FPSD は、先進石炭転換部門 (ACCD) および先進原子炉部門 (ARD) とともに、同社の先進発電システム事業部 (APSBU) を構成していました。この事業部は、ペンシルバニア州マディソンの同社のウォルツ ミル サイト (I-70 沿い、ペンシルバニア ターンパイク (I-76) のニュー スタントン インターチェンジから西に数マイル) に位置していました。

ACCD は、1970 年代初頭にエネルギー省の資金提供を受けた石炭ガス化プロセス実証ユニット (PDU) を運営し、関連する研究プロジェクトを実施しました。ARD は、オークリッジ国立研究所近くのテネシー州クリンチ リバーで 計画されていた液体金属高速増殖炉 (LMFBR)プロジェクトの開発契約を締結しました。

PDUガス化装置^[9]は最終的にケロッグ・ラストに売却され、ケロッグ・ラスト・ウェスティングハウス、後にKRWエナジーシステムズとして運営された。LMFBRプロジェクトへの資金提供は1983年に中止され、ARDはW・ハワード・アーノルド博士の指揮下でラージサイトのAESDに統合された。^[10]同時に、レオ・P・ダフィーの指揮下で新しい廃棄物技術サービス部門（WTSD）^[11]が設立され、核廃棄物の取り扱いと処分の問題に対処した。アーノルドとダフィーはともに、ベティス、WANL、政府の研究所でウェスティングハウスと数十年にわたる原子力関連の経験を積んでいた。

1970 年代後半に ACCD のゼネラルマネージャーを務めたジョン・ヤシンスキーは、1980 年代初頭に先進電力システム部門のゼネラルマネージャーとなり、1990 年代初頭にはウェスティングハウス・エレクトリック・コーポレーションの CEO に任命されました。1995 年までにヤシンスキーはGenCorp Inc.の会長兼 CEO に就任し、ウェスティングハウスはコロンビア・ブロードキャスティング・システム (CBS) を買収して合併し、CBS という名前を採用して、放送以外のすべての事業の売却を開始しました。これによりウェスティングハウス・エレクトリック・コーポレーションの伝統は終わりを告げましたが、「ウェスティングハウス」という名前は、商業用原子力、電球、大型および小型家電製品など、さまざまな事業分野の企業でさまざまな形で存続しています。

旧WANL/AESD/FPSD大型施設は1990年代初頭に完全に閉鎖され、そのスペースはさまざまな商業テナントに貸し出されました。1994年、この施設の元従業員のグループがピッツバーグ・マテリアルズ・テクノロジー社（PMTI）^[12]を設立し、ウェスティングハウスが開発した高度な耐火金属合金などの能力を基盤に構築しました。2007年時点で、PMTIは依然として、特に航空宇宙分野のさまざまな顧客向けに、ニオブベース、タンタルベース、バナジウムベースの組成などの合金の溶解、処理、テストを行っていました。

2010年5月、PMTIはペンシルベニア州ランカスターに本社を置くThermacore Inc.に買収され、同社はPMTIをThermacore Materials Technologyに改名し、ペンシルベニア州ロストラバーに事業所を移転しました。ThermacoreはAavidに買収され、その後2017年にBoyd Corporationに買収されました。Boyd Corporationはその後、PMTI/Thermacore Materials Technologyを閉鎖しました。ろう付け設備はランカスター事業所に移管され、耐火合金設備は売却または廃止されました。 ^[13]

宇宙核計画の歴史

• シンプソン、ジョン（1995年）。海底から宇宙までの原子力。イリノイ州ラグランジパーク：アメリカ原子力協会。ISBN 0-89448-559-8. 2014年5月17日時点のオリジナルよりアーカイブ。2014年5月16日閲覧。
• ブルーノ、クラウディオ (2008)。『原子力宇宙動力および推進システム』ワシントン DC:アメリカ航空宇宙学会。ISBN 978-1563479519。
• Budin, David (2011).核熱推進システム. レイクウッド、コロラド州: Polaris Books. pp. 45–83. ISBN 978-0-9741443-3-7。