Blockdit Logo (Mobile)
Antfield
•
1 ธ.ค. 2019 เวลา 09:19 • วิทยาศาสตร์ & เทคโนโลยี
เครื่องบินพลังนิวเคลียร์ 😲😱
รู้หรือไม่ว่าก่อนหน้าที่จะมีเรือดำน้ำพลังนิวเคลียร์ เรือบรรทุกเครื่องบินพลังนิวเคลียร์ ทั้งอเมริกาและโซเวียตเคยคิดจะสร้างเครื่องบินทิ้งระเบิดพลังนิวเคลียร์กันมาก่อน 😅
ทำไมถึงเลิกไป ทำไมทุกวันนี้เราไม่มีเครื่องบินพลังนิวเคลียร์ให้ใช้กัน โพสนี้จะพาย้อนไปในประวัติศาสตร์ของเรื่องราวไอเดียอันสุดติ่งนี้
เครื่องบินทิ้งระเบิดพลังนิวเคลียร์ในฝันของคนยุคนั้น, เครดิตภาพ: USAF/Wikimedia Commons
ย้อนไปในช่วงทศวรรตที่ 50 หลังสงครามโลกครั้งที่ 2 จบไม่นาน ยุคเริ่มต้นของสงครามเย็น ทั้งอเมริการและโซเวียตต่างก็มีความพยายามในการทำเทคโนโลยีนิวเคลียร์มาพัฒนาและสร้างความได้เปรียบให้กับกองทัพของตน
1
ก่อนการมาถึงของขีปนาวุธข้ามทวีป (Intercontinental Ballistic Missile หรือ ICBM) และเทคโนโลยีการเติมน้ำมันกลางอากาศ
แนวคิดของการพัฒนาเครื่องบินทิ้งระเบิดทางยุทธศาสตร์ (Strategic Bomber) ที่ใช้พลังงานนิวเคลียร์จึงเป็นตัวเลือกที่น่าสนใจของกองทัพ
B-36 Peacemaker เครื่องบินทิ้งระเบิดทางยุทธศาสตร์ที่มีระยะการบินถึง 16,000 กิโลเมตร แต่ก็ยังไม่เพียงพอต่อความต้องการของกองทัพ
ทั้งสองขั้วมหาอำนาจจึงจริงจังกับการพัฒนาเอาเทคโนโลยีนิวเคลียร์มาเป็นแหล่งพลังงานให้กับเครื่องบินทิ้งระเบิดเพื่อเพิ่มระยะการบินที่จะทำให้สามารถบินไปทิ้งระเบิดเป้าหมายได้ทุกที่ทั่วโลกโดยไม่ต้องหยุดแวะเติมน้ำมัน
และนี่คือจุดเริ่มต้นเรื่องราวของหนึ่งในโครงการที่... "บ้าบอ" แต่มนุษย์เราก็ทำกันมาแล้ว
** มาเริ่มกันที่ฝั่งอเมริกากันก่อน **
ด้วยวิสัยทัศน์ของ Enrico Fermi บิดาแห่งเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ของอเมริกาที่มองว่าการใช้พลังงานนิวเคลียร์เป็นต้นกำลังของเครื่องยนต์ เจทนั้นมีความเป็นไปได้
Enrico Fermi นักฟิสิกส์ชาวอเมริกันgเชื้อสายอิตาลี เจ้าของรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ บิดาแห่งเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ของอเมริกา, เครดิตภาพ:National Archives, Washington, D.C.
ในปี 1946 กองทัพอากาศสหรัฐฯ จึงได้ริเริ่มโครงการ Nuclear Energy for the Propulsion of Aircraft (NEPA) ซึ่งต่อมาเปลี่ยนเป็น Aircraft Nuclear Propulsion (ANP) และเริ่มดำเนินงานโดย Atomic Energy Commission ในปี 1951
ในการพัฒนา ANP ได้ให้ความสนใจในการพัฒนาแบ่งเป็น 2 รูปแบบคือ
1. เครื่องยนต์เจทแบบใช้อากาศเข้าไปหล่อเย็นแกนเตาปฎกรณ์โดยตรง (Direct air) ของ General Electric (GE)
เครื่องยนต์แบบนี้ใช้การอัดอากาศจากเครื่องยนต์เจทเข้าไปหล่อเย็นให้กับเตาปฏิกรณ์ก่อนรับพลังงานความร้อนและส่งต่อไปส่วนเทอร์ไบน์สร้างเป็นแรงผลักให้กับเครื่องบิน
ซึ่งรูปแบบนี้ถูกตีตกไปเนื่องจากอากาศที่ปล่อยออกจากเครื่องยนต์จะปนเปื้อนสารกัมมันตรังสีที่จะถูกปล่อยออกตลอดทางที่เครื่องบินบินผ่าน
2. เครื่องยนต์เจทแบบหล่อเย็นแกนเตาปฏิกรณ์ด้วยอากาศผ่านชุดแลกเปลี่ยนความร้อน (Indirect air) โดยตรงของ Pratt & Whitney
เครื่องยนต์เจท J47 ของ GE
ในปี 1956 ANP ได้เริ่มการปรับปรุงเครื่องยนต์เจท J47 ของ GE ให้ใช้พลังงานจากเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่เรียกว่า Heat Transfer Reactor Experiment 1 (HTRE-1)
HTRE-3 ประกอบด้วยเตาปฏิกรณ์ 1 ตัวให้พลังงานกับเครื่องยนต์เจท 2 เครื่อง
โดย HTRE-1 นั้นใช้แท่งควบคุมแนวดิ่ง (ตัวเตาตั้งแนวดิ่ง) ก่อนพัฒนาเป็น HTRE-2 ซึ่งสามารถถอดแกนตัวออกได้ และพัฒนาเป็น HTRE-3 ซึ่งใช้แท่งควบคุมแนวนอน (ขนานกับตัวเครื่องบิน)
HTRE-3 พร้อมเครื่องยนต์ J47 จำนวน 2 เครื่อง, เครดิตภาพ: Wikimedia Commons
การพัฒนาเครื่องยนต์เจทที่ใช้พลังงานนิวเคลียร์นั้นมาสิ้นสุดที่ HTRE-3 เท่านั้น โดยเตาสามารถให้กำลังที่ 2.5 MW ทำอุณหภูมิสูงสุดได้ถึง 860 องศาเซลเซียส
รายละเอียดเตาปฏิกรณ์และเกราะกันรังสีของ HTRE-3 ซึ่งเฉพาะตัวเตาขนาดกำลัง 35 MW ก็หนักกว่า 45 ตัน
จาก 2 รูปแบบที่กล่าวมานั้น จะพบว่าหลักการยังคงเหมือนกันคืออากาศที่ถูกอัดผ่านส่วนอัดอากาศ (Compressor) ของเครื่องยนต์จะถูกส่งไปหล่อเย็นให้กับเตาปฏิกรณ์พร้อมกับรับเอาพลังงานดังกล่าวนำมาปล่อยออกที่ส่วนเทอร์ไบน์ (Turbine)
ซึ่งจะแปลงพลังงานที่ได้จากเตาให้เป็นแรงขับดับให้กับเครื่องบินและต้นกำลังให้กับ Compressor ของเครื่องยนต์ในการอัดอากาศด้วย
ต่างกันก็เพียงอากาศถูกส่งไปหล่อเย็นโดยตรงหรือแลกเปลี่ยนความร้อนกับอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน (Heat Exchanger)
HTRE-2 และ HTRE-3 ที่ Idaho National Laboratory, เครดิตภาพ: Wtshymanski/Wikimedia Commons
ซึ่งรูปแบบของการหล่อเย็นแบบนี้ได้พัฒนามาเป็นเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบใช้เกลือเหลวเป็นเชื้อเพลิงและสารหล่อเย็น molten salt reactor (MSR)
เตาทดสอบ MSR ขนาด 7.5 MW ที่ Petten เนเธอร์แลน, เครดิตภาพ: NRG
** การบินทดสอบ **
ลองดูขนาดของเตาปฏิกรณ์นะครับ คิดว่าจะขนขึ้นเครื่องบินได้หรือไม่ 😅
เตา HTRE-3
แต่เชื่อไหมครับ มีการบินทดสอบโดยขนเอาเตาปฏิกรณ์ขึ้นไปด้วยจริง ๆ
ในปี 1951 กองทัพอากาศได้ว่าจ้างให้ Convair ทำการดัดแปลงเครื่องบินทิ้งระเบิด B-36 Peacemaker เพื่อทำการบินพร้อมติดตั้งเตาปฏิกรณ์ทดสอบ
B-36 Peacemaker เครื่องบินทิ้งระเบิดทางยุทธศาสตร์ ทำหน้าที่บรรทุกเบิดนิวเคลียร์ทิ้งโจมตีเป้าหมายในช่วงปี 1948 ถึง 1955
ณ เวลานั้นมีเพียง B-36 เท่านั้นที่สามารถทำภารกิจนี้ได้ ด้วยช่วงปีกกว้างกว่า 70 เมตร พร้อมเครื่องยนต์ใบพัด 6 เครื่อง บรรทุกระเบิดนิวเคลียร์ได้ถึง 4 ลูกพร้อมกัน
โดย Convair NB-36H รุ่นปรับปรุงสำหรับการนี้ติดตั้งเตาปฏิกรณ์ทดสอบขนาด 1 MW พร้อมเครื่องยนต์เจทต้นแบบ 2 เครื่อง
ในระหว่างทำการบินจะมี B-50 พร้อมอุปกรณ์ตรวจวัดระดับรังสีคอยบินประกบตลอดเวลา โดยใน B-50 จะมีทีมนาวิกโยธินที่พร้อมโดดร่มลงเคลียร์พื้นที่ทันทีที่เกิดเหตุ NB-36H ตก
นอกจากนั้นห้องนักบินจะทำการบุด้วยวัสดุกันรังสีอย่างแน่นหนา และมีการเจาะช่องดูดอากาศเพื่อหล่อเย็นให้กับตัวเตาปฏิกรณ์เพิ่มเติม
NB-36H เริ่มบินทดสอบในเดือนมิถุนายนปี 1955 โดยพยายามบินผ่านพื้นที่ที่มีผู้คนอาศัยอยู่น้อยจนถึงปี 1957 ทำการบินกว่า 47 เที่ยวโดยมีชั่วโมงเดินเครื่องเตาปฏิกรณ์ 89 ชั่วโมงจากชั่วโมงบินทั้งสิ้น 215 ชั่วโมง
** สิ้นสุดโครงการ **
ในเดือนพฤศจิกายน 1958 เตา HTRE-3 ประสบเหตุแกนเตาหลอมละลายเนื่องจากอุปกรณ์วัดอุณภูมิเสียจึงวัดค่าต่ำกว่าความเป็นจริง ทำให้ระบบควบคุมสั่งถอนแท่นควบคุม จนเตา Over Heat และละลายในที่สุด
ซึ่งเหตุการณ์นี้ทำให้เจ้าหน้าที่ระดับสูงในรัฐบาลเริ่มตระหนักถึงความเสี่ยง ประกอบกับการพัฒนาเทคโนโลยีเติมเชื้อเพลิงกลางอากาศกับขีปนาวุธข้ามทวีป ในปี 1961 ประธานาธิปดีเคนเนดีจึงสั่งยกเลิกโครงการ
เทคโนโลยีการเติมเชื้อเพลิงกลางอากาศที่มาแทนที่ไอเดียสุดโต่งนี้
จึงเป็นการสิ้นสุดโครงการของทางฝั่งอเมริกาอย่างเป็นทางการ
ทั้งนี้การยุติโครงการนี้ก็ไม่ได้หมายถึงความล้มเหลวเสียทีเดียว เพราะโครงการนี้ยังได้สร้างต้นแบบของเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่ใช้เกลือหลอมเหลวเป็นสารหล่อเย็น
ซึ่งปัจจุบันเตาประเภทนี้เป็นความหวังของเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์รุ่นใหม่ที่ปลอดภัยกว่าเดิม เช่น เตาปฏิกรณ์เกลือธอเรียม (thorium molten-salt reactors)
เนื่องจากเนื้อหาเยอะมาก ขอยกส่วนของโซเวียตไปอีกตอนนะครับ 😅😔
เครดิตภาพอื่นๆ: แคปจากวีดีโอในโพส

ดูเพิ่มเติมในซีรีส์

โฆษณา