El programa Propulsión nuclear de aeronaves ( ANP ) y el proyecto anterior Energía nuclear para la propulsión de aeronaves ( NEPA ) trabajaron para desarrollar un sistema de propulsión nuclear para aeronaves . Las Fuerzas Aéreas del Ejército de los Estados Unidos iniciaron el Proyecto NEPA el 28 de mayo de 1946. [1] NEPA operó hasta mayo de 1951, cuando el proyecto fue transferido a la Comisión de Energía Atómica conjunta (AEC)/USAF ANP. [2] La USAF persiguió dos sistemas diferentes para motores a reacción de propulsión nuclear, el concepto de ciclo de aire directo, que fue desarrollado por General Electric , y el ciclo de aire indirecto, que fue asignado aPratt & Whitney . El programa estaba destinado a desarrollar y probar el Convair X-6 , pero se canceló en 1961 antes de que se construyera ese avión. El costo total del programa de 1946 a 1961 fue de alrededor de mil millones de dólares. [3]
Los motores nucleares de ciclo directo se parecerían a un motor a reacción convencional, excepto que no tendrían cámaras de combustión . El aire obtenido de la sección del compresor se enviaría a una cámara que dirige el aire hacia el núcleo del reactor nuclear . Se produce un intercambio donde se enfría el reactor, pero luego calienta el mismo aire y lo envía a otro plenum. El segundo pleno dirige el aire a través de una turbina (alimentando el compresor), luego sale por el escape, proporcionando empuje. El resultado final es que, en lugar de usar combustible para aviones, un avión podría depender del calor de las reacciones nucleares para generar energía.
Se siguió el programa de General Electric, que tenía su sede en Evendale, Ohio , debido a sus ventajas en cuanto a simplicidad, confiabilidad, idoneidad y capacidad de inicio rápido. Se utilizaron secciones de turbina y compresores de motores a reacción convencionales , con el aire comprimido corriendo a través del reactor para ser calentado por él antes de ser expulsado a través de la turbina.
El ciclo indirecto implica el intercambio térmico fuera del núcleo con el aire del compresor que se envía a un intercambiador de calor . El núcleo del reactor nuclear calentaría agua a presión o metal líquido y también lo enviaría al intercambiador de calor. Ese líquido caliente sería enfriado por el aire; el aire sería calentado por el líquido, enviado a través de una turbina (alimentando el compresor), luego saliendo por el escape, proporcionando empuje.
El programa de ciclo de aire indirecto se asignó a Pratt & Whitney, en una instalación cerca de Middletown, Connecticut . Este concepto habría producido mucha menos contaminación radiactiva. Uno o dos bucles de metal líquido llevarían el calor del reactor al motor. Este programa involucró una gran cantidad de investigación y desarrollo de muchos sistemas livianos adecuados para su uso en aeronaves, como intercambiadores de calor, turbobombas de metal líquido y radiadores . El programa Indirect Cycle nunca estuvo cerca de producir hardware listo para volar. [4]
El Experimento de Reactor de Aeronaves de los Estados Unidos (ARE) fue un experimento de reactor nuclear de espectro térmico de 2,5 MW th diseñado para lograr una alta densidad de potencia y una alta temperatura de salida para su uso como motor en un avión bombardero de propulsión nuclear. La ventaja de un avión de propulsión nuclear sobre un avión de propulsión convencional es que podría permanecer en el aire por mucho más tiempo y proporcionar un disuasivo estratégico nuclear eficaz para un adversario soviético con armas nucleares . El ARE fue el primer reactor de sales fundidas (MSR) en ser construido y operado. Se utilizó la sal de fluoruro fundido NaF - ZrF 4- UF 4 (53-41-6 mol%) como combustible , fue moderado por un óxido de berilio (BeO) de configuración hexagonal , y tuvo una temperatura máxima de 860 °C. Se usó un sistema de refrigerante de sodio líquido redundante para enfriar los materiales del moderador y el reflector . Se hizo circular un circuito secundario de refrigerante de gas helio alrededor del refrigerante primario para transferir calor a un radiador de agua donde la salida de calor se vertía a la atmósfera. Barras de control de reactividadse instalaron y se comprobó que las barras de control no determinaban la potencia de salida del ARE; más bien, lo hizo la demanda de energía, que afectó las temperaturas de entrada y salida debido al coeficiente de reactividad de temperatura negativo . El ARE funcionó a potencia durante 221 horas hasta un pico de 2,5 MW th . [5]