Dự án Pluto

Dự Pluto là một chương trình của chính phủ Hoa Kỳ, nhằm phát triển động cơ ramjet sử dụng năng lượng hạt nhân cho tên lửa hành trình. Hai động cơ thử nghiệm đã được kiểm tra tại Khu vực thử nghiệm Nevada lần lượt vào các năm 1961 và 1964.

Ngày 1 tháng 1 năm 1957, Không quân Hoa Kỳ và Ủy ban Năng lượng Nguyên tử Hoa Kỳ chọn Phòng thí nghiệm Bức xạ quốc gia Lawrence nhằm nghiên cứu tính khả thi của việc sử dụng nhiệt từ lò phản ứng hạt nhân để vận hành động cơ ramjet cho một loại Tên lửa siêu thanh tầm thấp (Supersonic Low Altitude Missile-SLAM). Hệ thống này được đánh giá là có nhiều ưu thế so với các phương tiện mang vũ khí hạt nhân cùng thời: hoạt động ở tốc độ Mach 3, hoặc khoảng 3.700 km/giờ (2.300 dặm/giờ) và bay thấp tới 150 mét (500 ft), khiến nó gần như không thể bị đánh chặn bởi các hệ thống phòng không lúc bấy giờ, mang được nhiều đầu đạn hạt nhân có sức công phá lớn hơn, có khả năng tấn công chính xác cao hơn so với tên lửa đạn đạo liên lục địa (ICBM) thời đó và không giống như ICBM, SLAM có thể được gọi quay trở lại.

Nghiên cứu được biết đến với tên gọi Dự án Pluto, do Theodore Charles (Ted) Merkle, trưởng Bộ phận R của phòng thí nghiệm Lawrence phụ trách. Ban đầu dự án được tiến hành tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Livermore tại Livermore, California, nhưng sau đó các cuộc thử nghiệm được chuyển đến cơ sở mới xây dựng tại tại NTS Site 401. Cơ sở này rộng 21 km² (8 dặm vuông) và có chi phí xây dựng là 1,2 triệu đô la Mỹ (tương đương  triệu đô la Mỹ năm ) trên diện tích 21 km² (8 dặm vuông). Các lò phản ứng thử nghiệm được đặt trên một toa tàu điều khiển từ xa để có thể di chuyển an toàn. Vì mục tiêu của dự án là phát triển động cơ bay siêu thanh ở độ cao thấp và hoạt động được trong mọi điều kiện thời tiết, lò phản ứng phải chịu được nhiệt độ cực cao và bức xạ rất mạnh. Dự án sử dụng các thanh nhiên liệu bằng gốm, chứa uranium oxide làm giàu cao làm nhiên liệu và Beryli oxide để làm chậm neutron.

Sau một loạt thử nghiệm ban đầu để kiểm tra độ bền của các bộ phận dưới điều kiện rung lắc và chịu tải, Tory II-A – động cơ ramjet hạt nhân đầu tiên trên thế giới – đã được vận hành ở công suất tối đa 46 MW vào ngày 14 tháng 5 năm 1961. Tiếp đó, một mẫu động cơ ramjet hạt nhân lớn hơn và hoàn chỉnh hơn được phát triển, mang tên Tory II-C. Mẫu này được chạy ở công suất tối đa 461 MW vào ngày 20 tháng 5 năm 1964, qua đó chứng minh rằng động cơ ramjet chạy bằng năng lượng hạt nhân là khả thi. Tuy có nhiều cuộc thử nghiệm thành công, công nghệ tên lửa đạn đạo liên lục địa (ICBM) lại phát triển nhanh hơn dự đoán, khiến nhu cầu đối với tên lửa hành trình giảm đi. Đến đầu thập niên 1960, công chúng cũng bắt đầu lo ngại hơn về nguy cơ phát tán phóng xạ vào khí quyển, và việc xây dựng kế hoạch phù hợp cho các chuyến bay thử nghiệm gần như không thể. Vì những lý do đó, vào 1 tháng 7 năm 1964, tức 7 năm rưỡi sau khi bắt đầu, dự án Pluto chính thức bị hủy bỏ.

Khởi nguyên
Trong những năm 1950, Không quân Hoa Kỳ xem xét khả năng sử dụng máy bay ném bom và tên lửa hành trình trang bị động cơ hạt nhân, nằm trong khuôn khổ Dự án Động cơ đẩy hạt nhân cho máy bay do Văn phòng Động cơ đẩy hạt nhân cho máy bay điều phối. Các nghiên cứu liên quan đến tên lửa hành trình do Bộ phận Chương trình Tên lửa phụ trách.

Ý tưởng dùng năng lượng hạt nhân làm động lực cho động cơ phản lực dòng thẳng được Frank E. Rom và Eldon W. Sams tại Trung tâm Nghiên cứu Lewis (sau này là Trung tâm nghiên cứu Glenn) thuộc Ủy ban Cố vấn Hàng không Quốc gia đề xuất trong các năm 1954 và 1955.

Nguyên lý cơ bản của động cơ phản lực dòng thẳng dùng năng lượng hạt nhân dựa trên chuyển động của máy bay hoặc tên lửa: khí nén được tạo ra nhờ tốc độ bay (hiệu ứng ram) đi vào cửa hút khí. Nhiệt lượng từ phản ứng hạt nhân làm nóng và giãn nở luồng không khí này, rồi đẩy nó thoát ra qua vòi phụt với tốc độ cao, tạo lực đẩy về phía trước.

Cùng thời điểm đó, Ủy ban Năng lượng Nguyên tử Hoa Kỳ (AEC) nghiên cứu việc dùng lò phản ứng hạt nhân để làm tầng đẩy mang tải trọng cho tên lửa đạn đạo liên lục địa (ICBM), dưới sự giám sát của Không quân Mỹ. Công việc được giao cho hai phòng thí nghiệm vũ khí: Phòng thí nghiệm Quốc gia Los Alamos (New Mexico) và Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley (California). Đến cuối năm 1956, những tiến bộ trong thiết kế vũ khí hạt nhân đã khiến nhu cầu phát triển tầng đẩy hạt nhân không còn cấp thiết như trước. Việc nghiên cứu được tập trung tại Los Alamos, và chương trình này về sau được gọi là Project Rover.

Ngày 1 tháng 1 năm 1957, Không quân Hoa Kỳ và AEC lựa chọn Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley để phụ trách thiết kế lò phản ứng hạt nhân cung cấp năng lượng cho động cơ ramjet. Chương trình này được đặt tên là Pluto. Trưởng dự án là Theodore C. (Ted) Merkle, khi đó giữ chức trưởng Ban R của phòng thí nghiệm.

Phát triển 

Động cơ chạy bằng năng lượng hạt nhân dự kiến sẽ được trang bị cho tên lửa hành trình tầm thấp siêu thanh SLAM đang phát triển của quân đội Mỹ. Hệ thống vũ khí này có nhiều ưu điểm hơn các hệ thống vũ khí hạt nhân khác. Theo ước tính lò phản ứng sẽ nặng từ 23 đến 91 tấn, tải trọng đầu đạn của tên lửa là hơn 23 tấn. Tên lửa bay ở tốc độ Mach 3, hoặc khoảng  và bay thấp tới , nó sẽ không thể bị đánh chặn bởi các hệ thống phòng không hiện đại. Nó có thể mang nhiều đầu đạn hạt nhân hơn tên lửa Polaris chỉ trang bị mười sáu đầu đạn trên tàu ngầm tên lửa đạn đạo, với sức công phá lên tới , và có độ chính xác cao hơn. Hơn nữa, không giống như tên lửa ICBM, SLAM có thể được thu hồi.

Người ta ước tính rằng chi phí tên lửa sẽ dưới 5 triệu đô la (tương đương với 32 triệu đô la năm 2022), khiến chúng rẻ hơn rất nhiều so với việc sử dụng máy bay ném bom Boeing B-52 Stratofortress. Chi phí vận hành cũng sẽ thấp do việc duy trì khả năng chiến đấu cho tên lửa SLAM sẽ rẻ hơn là duy trì hạm đội tàu ngầm và máy bay ném bom chiến lược, trong khi tương đương với tên lửa ICBM phóng từ giếng phóng trên đất liền. Tầm bắn của tên lửa sẽ không bị giới hạn do sử dụng động cơ hạt nhân. Merkle tính toán rằng một MW năng lượng trong một ngày sẽ cần đốt cháy khoảng 1 gam Urani làm giàu cao. Do đó, với một lò phản ứng công suất 490 MW cùng với 50 kg urani sẽ tiêu thụ 1% nhiên liệu uranium mỗi ngày. Giả sử việc phát thải phóng xạ được bỏ qua, thì tên lửa có thể bay trong vòng vài ngày. Sự thành công của dự án phụ thuộc vào các tiến bộ công nghệ trong khoa học luyện kim và vật lieu. Động cơ khí nén dùng để điều khiển lò phản ứng khi bay phải hoạt động trong nhiệt độ cao và chịu bức xạ ion hóa mạnh. Nhu cầu duy trì tốc độ bay siêu thanh ở độ cao thấp và trong mọi điều kiện thời tiết đồng nghĩa với việc tên lửa phải bay qua vùng có mật độ không khí dày đặc, tên lửa sẽ gặp lực cản không khí rất lớn và phải tạo ra nhiều lực đẩy để bay siêu âm. Do đó lò phản ứng sẽ phải chịu được nhiệt độ cao có thể làm tan chảy kim loại được sử dụng trong phần lớn các động cơ phản lực và tên lửa. 

Giải pháp được đưa ra là sử dụng các thanh nhiên liệu gốm. Lõi lò phản ứng được làm bằng beryllium oxide (), đây là vật liệu làm chậm duy nhất có thể chịu được nhiệt độ cao theo yêu cầu. Hơn 80 phần trăm các ống nhiên liệu dài 9,97 cm (3,925 in); phần còn lại có chiều dài khác nhau để đạt được chiều dài và cách sắp xếp cột chính xác. Các ống bao gồm một ma trận BeO có kích thước hạt từ 5 đến 20 micromet (0,00020 và 0,00079 in) đường kính chứa dung dịch urania () rắn, zirconia () và yttria (). Lò phản ứng Tory II-A sử dụng hỗn hợp urani-beryllia, nhưng vào thời điểm Tory II-C được xây dựng, zirconia và yttria đã được thêm vào theo tỷ lệ 1,06:1:1 urania:zirconia:yttria.  Zirconia và yttria đã ổn định urania chống lại quá trình chuyển pha thành triuranium octoxide () ở nhiệt độ . Hỗn hợp nhiên liệu dạng hạt của urania-zirconia-yttria chủ yếu có kích thước từ 0,5 đến 1 micromet. Uranium được làm giàu đến 93,2 % uranium-235.

Các ống có mặt cắt hình lục giác đo được 7,5 mm (0,297 in) từ một mặt phẳng sang mặt đối diện, với một lỗ có đường kính 5,8 mm (0,227 in) ở giữa. Chúng được sắp xếp tạo thành một mô hình tổ ong. Các thanh giằng kim loại được làm bằng René 41 và Hastelloy R235 và được làm nguội để chúng không vượt quá 760 °C (1.400 °F). Các ống gốm bao quanh các thanh giằng (được gọi là ống bảo vệ) không được cung cấp nhiên liệu và có các lỗ nhỏ hơn có đường kính 3,3 mm (0,130 in). Lõi lò phản ứng được bảo vệ bằng các tấm phản xạ neutron . Tấm phản xạ phía trước có độ dày  còn tấm phía sau có độ dày . Cả hai đều được làm từ BeO. Bộ phản xạ bên bao gồm  ống BeO xung quanh miếng đệm niken dày . Lò phản ứng được điều khiển qua chuyển động của các thanh điều khiển hafni di chuyển theo trục trong các thanh giằng. Mười hai thanh đệm được đặt cách trục trung tâm lõi khoảng 230 milimét (9 in), trong khi hai thanh được đặt gần bộ phản xạ hơn; một là thanh vernier và thanh còn lại là thanh an toàn. Thông thường, chuyển động của các thanh bị giới hạn ở mức 7,6 cm mỗi giây (3 in/giây) nhưng trong trường hợp tắt lò phản ứng khẩn cấp, chúng có thể di chuyển trong 1,5 giây. Các thanh đệm được di chuyển bởi bốn bộ truyền động, mỗi bộ xử lý ba thanh đệm. Các thanh đệm dài  đường kính , với hành trình di chuyển .

Việc sản xuất các thanh nhiên liệu được giao cho Công ty Sứ Coors (Colorado). Quá trình sản xuất hỗn hợp nhiên liệu rắn gồm trộn bột BeO với uranyl nitrate, yttrium nitrate và zirconium nitrate tạo thành dạng huyền phù và kết tủa đồng thời bằng cách thêm ammonium nitrate. Vì quá trình này liên quan đến hợp kim, nên an toàn tới hạn yêu cầu thùng trộn có dạng dài và hẹp. Hỗn hợp được lọc, sấy khô và nung ở nhiệt độ . Sau đó hỗn hợp được trộn với hỗn hợp liên kết chứa polyvinyl alcohol, methyl cellulose và nước và được ép khuôn ở áp suất  để tạo nên dạng ống. Các ống được sấy khô, chất kết dính được đốt cháy bằng cách nung nóng đến , và chúng được nung trong hydro ở  để làm cô đặc chúng. Tác động tối đa cho phép đối với khả năng phản ứng do tạp chất trong các ống là 2 đến 3 phần trăm. Trên thực tế, nó chỉ là 0,5 phần trăm.

Cơ sở thử nghiệm 
Các thử nghiệm được tiến hành tại cơ sở mới xây dựng trị giá 1,2 triệu đô la Mỹ (tương đương 10 triệu đô la năm 2024) trên diện tích  thuộc Khu vực thử nghiệm Nevada, còn được biết dưới tên gọi Site 401. Tổ hợp bao gồm   đường, khu nhà lắp ráp, nhà điều khiển, các toà nhà phụ trợ.

Bên trên là toà nhà số 2201 có tường dày từ 1,8 đến 2,4 m. Toà nhà 2201 được thiết kế để điều chỉnh, tháo dỡ hoặc thay thế các thành phần phóng xạ từ xa. Các hoạt động được quan sát qua các cửa sổ quan sát làm bằng kính pha chì (hay gọi là Pha lê) rộng . Các hầm bên trong mỗi ô được trang bị các bộ điều khiển từ xa.

Tất cả các bộ điều khiển được đặt trong phòng điều khiển trung tâm, có điều hoà không khí áp suất dươi để không khí luôn được lưu chuyển, không khí đã qua sử dụng sẽ được đưa qua các bộ lọc. Có vòi sen và phòng an toàn bức xạ dành riêng cho công nhân. Toà nhà 2201 cũng có một xưởng bảo trì, phòng tối, văn phòng và phòng lưu trữ. Các nhà khoa học theo dõi các thử nghiệm từ xa thông qua một kết nối tivi từ một nhà kho nằm ở khoảng cách an taonf có hầm trú ẩn phóng xạ, dự trữ lương thực trong hai tuần và nước uống trong trường hợp xảy ra thảm hoạ.

Người ta đã sử dụng khoảng  khí nén ở áp suất  để mô phỏng điều kiện bay phản lực tĩnh cho chương trình Pluto. Ba máy nén khí khổng lồ đã được mượn từ Căn cứ Tàu ngầm Hải quân New London ở Groton, Connecticut có thể nạp lại khí nén sau năm ngày. Một thử nghiệm công suất sẽ được kéo dài năm phút bao gồm việc nén  khí cao áp lên 14 triệu viên bi thép có đường kính  tring bốn bể thép được nung nóng đến .

Bởi vì các lò phản ứng thử nghiệm có tính phóng xạ cao sau khi khởi động, chúng được vận chuyển đến và đi từ địa điểm thử nghiệm trên các toa xe lửa. Tuyến đường ray "Jackass và Đường sắt phía Tây", như được mô tả một cách nhẹ nhàng, được cho là tuyến đường sắt ngắn nhất và chậm nhất thế giới. Có hai đầu máy, đầu máy điện điều khiển từ xa L-1 và đầu máy diesel/điện L-2, được điều khiển thủ công nhưng có tấm chắn bức xạ xung quanh cabin. Đầu máy điều khiển từ xa thường được sử dụng; đầu máy vận hành thủ công là đầu máy dự phòng. Khoang lắp ráp lạnh (Phòng 101) trong Tòa nhà 2201 được sử dụng để lưu trữ và lắp ráp các bộ phận của xe thử nghiệm lò phản ứng. Nó cũng có một hố bảo trì và bộ sạc pin cho đầu máy.

Tory II-A
Năm 1957, Phòng thí nghiệm Livermore bắt đầu nghiên cứu một lò phản ứng nguyên mẫu có tên Tory II-A để thử nghiệm thiết kế được đề xuất. Ban đầu, dự định xây dựng hai lò phản ứng thử nghiệm Tory II-A, được đặt tên là IIA-1 và IIA-2; nhưng cuối cùng chỉ có một lò được xây dựng. Mục đích của nó là thử nghiệm thiết kế trong các điều kiện tương tự như trong động cơ phản lực dòng thẳng. Để tiết kiệm thời gian, tiền bạc và giảm độ phức tạp, Tory II-A có đường kính khoảng một phần ba so với động cơ thật. Để cho phép nó vẫn đạt tới trạng thái tới hạn với lượng nhiên liệu giảm, lõi được bao quanh bởi một lớp phản xạ neutron graphite hạt nhân dày.

Quá trình thiết kế Tory II-A đã hoàn tất vào đầu năm 1960. Trong suốt mùa hè và đầu mùa thu năm đó, lõi đã được lắp ráp tại Livermore bên trong một thiết bị cố định đặc biệt trong một tòa nhà chứa được che chắn. Nó đạt tới trạng thái tới hạn vào ngày 7 tháng 10 với các cánh điều khiển quay 90° so với vị trí tắt hoàn toàn. Sau đó, một thử nghiệm đã được thực hiện với các đường dẫn làm mát của lõi và bộ phản xạ neutron được đổ đầy nước. Thay vì mức tăng phản ứng dự đoán, đã có một sự sụt giảm và lò phản ứng không thể đạt tới trạng thái tới hạn. Nước đã được thay thế bằng nước nặng, nhưng nó hầu như không thể đạt tới trạng thái tới hạn. Do đó, người ta kết luận rằng cần thêm nhiên liệu để đạt được biên độ sai số cần thiết khi lắp đặt thêm các thành phần.

Lò phản ứng được chuyển đến Khu thử nghiệm Nevada để thực hiện một loạt các lần chạy thử và thử nghiệm công suất bằng không hoặc thấp. Một lớp thanh nhiên liệu 10 cm (4 in) khác đã được thêm vào. Lò phản ứng được lắp trên xe thử nghiệm và, với nước nặng làm chất làm mát, đã đạt đến trạng thái tới hạn trong lần chạy thử nghiệm vào ngày 9 tháng 12, với các cánh điều khiển ở góc 65°. Người ta ước tính rằng nếu không có nước nặng, sẽ cần góc 71°. Sau đó, các thanh Boron được đưa vào sáu ống buộc trung tâm. Điều này làm giảm khả năng phản ứng của lõi và các cánh phải được quay đến 132° trước khi đạt đến trạng thái tới hạn. Các lá Oralloy được đặt trong các ống lõi và lò phản ứng được chạy ở công suất 150 W trong mười phút.

Lần thử nghiệm tiếp theo bao gồm thổi khí qua lò phản ứng trong khi nó ở trạng thái dưới tới hạn để kiểm tra tính toàn vẹn của các thành phần trong điều kiện biến dạng và rung động. Vào ngày 17 và 18 tháng 12, lưu lượng khí là 27, 34, 45 và 150 kilôgam mỗi giây (60, 75, 100 và 330 lb/giây) trong 30 giây. Trong cuộc thử nghiệm đánh giá cuối cùng vào ngày 11 tháng 1 năm 1961, với lưu lượng khí là 330 kilôgam mỗi giây (720 lb/giây) và nhiệt độ lõi là 571 °C (1.060 °F), kẹp giữ vòi phun ra khỏi ống dẫn khí trên xe thử nghiệm bị gãy và vòi phun bay xa 150 mét (480 ft). Sau sự cố này, người ta đã quyết định tiến hành thử nghiệm ngắt kết nối bằng điều khiển vô tuyến và tháo lò phản ứng khỏi xe thử nghiệm. Trong quá trình thử nghiệm này, bộ ghép nối điều khiển điện giữa đầu máy và xe thử nghiệm đột nhiên mở ra, xe thử nghiệm lao xuống đường ray và đâm mạnh vào mặt bê tông của boongke thử nghiệm ở cuối đường ray. Xe thử nghiệm bị hư hỏng nặng, phải tháo dỡ và lắp ráp lại. Tất cả các bộ phận của lò phản ứng phải được kiểm tra xem có vết nứt không.

Sau khi hoàn tất việc sửa chữa, Tory II-A được đưa trở lại bãi thử nghiệm để thực hiện một loạt thử nghiệm khác. Kết quả cho thấy nếu không có nước làm mát, lò phản ứng đạt tới trạng thái tới hạn với các cánh điều khiển ở nhiệt độ 75°; với nước nặng làm chất làm mát, nhiệt độ đạt tới trạng thái tới hạn với các cánh điều khiển ở nhiệt độ 67°. Với luồng khí nóng chảy qua lò phản ứng, nhiệt độ lõi lò tăng lên 220°F (104°C), sau đó lên 440°F (227°C) và cuối cùng là 635°F (335°C). Sau đó, lò được vận hành ở công suất 10KW trong 60 giây ở nhiệt độ 643°F (339°C). Lần thử nghiệm cuối cùng được tiến hành vào ngày 3 tháng 5, với lưu lượng khí là 54 kilôgam mỗi giây (120 lb/s), nhiệt độ lõi lò là 204°C (400°F) và không có sự cố nào xảy ra.

Tory II-A được vận hành ở công suất thiết kế vào ngày 14 tháng 5, khi đạt công suất đầu ra 46 MW với nhiệt độ lõi là 1.420 °C (2.580 °F). Ba lần thử nghiệm ở mức công suất cao đã được tiến hành vào ngày 28 tháng 9, ngày 5 tháng 10 và ngày 6 tháng 10. Các lần thử nghiệm này đạt mức công suất 144, 166 và 162 MW với nhiệt độ lõi lần lượt là 1.280, 1.260 và 1.450 °C (2.330, 2.300 và 2.640 °F). Sau khi các cuộc thử nghiệm được tiến hành thành công, lò phản ứng đã được tháo dỡ từ tháng 12 năm 1961 đến tháng 9 năm 1962.

Tory II-C 
Tory II-A đã thử nghiệm thiết kế lò phản ứng và tính toàn vẹn của các thanh nhiên liệu trong quá trình mô phỏng các điều kiện hoạt động. Livermore đã sản xuất một lò phản ứng thứ hai, Tory II-C, đây sẽ là một động cơ hạt nhân hoạt động đầy đủ cho tên lửa phản lực dòng thẳng. Các vấn đề đã bị bỏ qua trong thiết kế của Tory II-A đã được giải quyết trong thiết kế của Tory II-C. Thiết kế mới đã hoàn thành vào tháng 8 năm 1962. Lò phản ứng Tory II-C có hình trụ, dài 2,6 mét (8,5 ft) và đường kính 1,45 mét (4,75 ft). Nó chứa khoảng 293.000 ống oxit berili đã được tiếp nhiên liệu và 16.000 ống chưa được tiếp nhiên liệu, chiếm 55 phần trăm thể tích của nó. Tải nhiên liệu thay đổi trong toàn bộ lò phản ứng để đạt được cấu hình công suất phù hợp. Khi hoạt động, lõi tạo ra mật độ năng lượng 350 megawatt trên một mét khối (10 MW/cu ft).

Việc kiểm tra các cơ sở thử nghiệm để chuẩn bị cho việc thử nghiệm Tory II-C bắt đầu vào ngày 17 tháng 11 năm 1962. Các cơ sở vẫn chưa được hoàn thien khi các thí nghiệm động cơ bắt đầu, do đó các thử nghiệm hỗ trợ chương trình xây dựng được tiến hành. Viec kiểm tra toàn bộ cơ sở kết thúc ngày 5 tháng 3 năm 1964.

Trước khi tiến hành thử nghiệm lò phản ứng công suất cao, năm thử nghiệm chính đã được thực hiện. Thử nghiệm đầu tiên, được tiến hành vào ngày 23 tháng 3, là thử nghiệm dưới tới hạn đối với mười hai thanh ngắt phụ được lắp bằng tay và sáu thanh ngắt phụ được kích hoạt bằng điện. Mục đích của thử nghiệm là để xác minh rằng các thanh hoạt động có thể được tháo ra một cách an toàn miễn là các thanh phụ vẫn còn nguyên vị trí. Điều này có nghĩa là nhân viên sẽ không phải rời khỏi khu vực boongke thử nghiệm trong quá trình kiểm tra. Thử nghiệm được tiến hành như trong thực tế, với tất cả nhân viên được sơ tán khỏi khu vực thử nghiệm và thử nghiệm được kiểm soát từ xa tại phòng điều khiển. Thử nghiệm đã xác minh các dự đoán được đưa ra tại Livermore; các thanh hoạt động có thể được rút ra một cách an toàn. Sau đó, một thử nghiệm tới hạn lạnh đã được tiến hành vào ngày hôm sau để xác minh rằng thiết bị đo lường đang hoạt động chính xác.

Các thử nghiệm công suất bằng không đã được tiến hành vào ngày 9 và 23 tháng 4. Các thử nghiệm này bao gồm thử nghiệm lõi trong điều kiện luồng không khí gần với điều kiện hoạt động công suất tối đa. Kế hoạch thử nghiệm cho thử nghiệm đầu tiên yêu cầu luồng không khí chảy qua động cơ ở nhiệt độ 427 °C (800 °F) với lưu lượng 270 kilôgam mỗi giây (600 lb/giây) trong 60 giây. Thử nghiệm đã bị hủy bỏ và các thanh shim bị xáo trộn (tắt lò phản ứng) khi độ rung vượt quá mức định trước. Hóa ra độ rung của lõi không phải là vấn đề: mà là các bộ chuyển đổi được sử dụng để đo độ rung không hoạt động bình thường. Các kết nối lỏng lẻo đã được sửa chữa và một thử nghiệm thứ hai được tiến hành. Lần này, nó được lên kế hoạch hoạt động liên tiếp ở mức lưu lượng 91, 181, 272, 363, 544 và 816 kilôgam mỗi giây (200, 400, 600, 800, 1.200 và 1.800 lb/giây). Việc này đã được thực hiện và không có rung động nào xảy ra. Thử nghiệm cũng chứng nhận các cặp nhiệt điện được sử dụng để theo dõi nhiệt độ lõi.  

Bước tiếp theo là tiến hành thử nghiệm công suất thấp với dòng khí ở nhiệt độ 454 °C (850 °F) và lưu lượng 820 kilôgam trên giây (1.800 lb/giây) vào ngày 7 tháng 5. Khi luồng không khí đạt đến mức tối đa, bộ truyền động shim B2 trở nên ồn và được đưa vào trạng thái chờ. Sau đó, ngay sau khi đạt đến mức tối đa, bộ truyền động A1 phát hiện mất áp suất không khí và ngừng hoạt động. Bộ truyền động A2 và B1 bắt đầu di chuyển để bù cho sự mất phản ứng. Sau đó, một lệnh ngừng hoạt động thủ công đã được đặt ra, mặc dù khi nhìn lại thì điều này là không cần thiết. Sự cố với B2 được xác định là do dây bị lỗi, và sự cố với A1 là do công tắc áp suất bị lỗi. Vì không có vấn đề nào nổi bật nên quyết định được đưa ra là tiến hành thử nghiệm công suất trung gian vào ngày 12 tháng 5. Thử nghiệm này nhằm mô phỏng các điều kiện của chuyến bay Mach 2.8 ở độ cao 3.000 mét (10.000 ft). Lò phản ứng được đưa đến trạng thái tới hạn và công suất tăng lên 750 kW. Lưu lượng không khí sau đó được tăng lên 570 kilôgam mỗi giây (1.260 lb/giây) ở nhiệt độ trung bình là 1.091 °C (1.995 °F). Nhiệt độ lõi đạt 1.242 °C (2.268 °F). Thử nghiệm kết thúc sau một giờ 45 phút

Thử nghiệm công suất đầy đủ diễn ra vào ngày 20 tháng 5 năm 1964. Cuộc thử nghiệm này sẽ mô phỏng chuyến bay Mach 2.8 trong môi trường nóng 38 °C (100 °F) ở mực nước biển. Lò phản ứng đã được khởi động và công suất tăng lên 700 kW. Không khí được đưa vào với tốc độ 91 kilôgam mỗi giây (200 lb/giây) và sau đó tăng lên 190 kilôgam mỗi giây (410 lb/giây). Công suất lò phản ứng sau đó được tăng lên khoảng 76 MW, tại thời điểm đó nhiệt độ lõi là 940 °C (1.730 °F). Tất cả các hệ thống đều hoạt động bình thường, do đó luồng không khí được tăng lên 754 kilôgam mỗi giây (1.663 lb/giây) và công suất tăng cho đến khi nhiệt độ lõi đạt 1.242 °C (2.268 °F), tại thời điểm đó công suất đầu ra là khoảng 461 MW. Lò phản ứng được chạy trong năm phút, sau đó khởi động quá trình xả khí thủ công, và lưu lượng khí giảm xuống còn 91 kilôgam/giây (200 lb/giây) trong hai phút. Toàn bộ quá trình thử nghiệm mất khoảng một giờ. Việc kiểm tra lò phản ứng sau đó được thực hiện mà không cần tháo rời. Không phát hiện tắc nghẽn hay bất thường nào. Các thanh điều khiển đều được lắp đặt đúng vị trí, và không có dấu hiệu hư hỏng hay ăn mòn.

Kết thúc
Dù cho các cuộc thử nghiệm đều cho kết quả khả quan tuy nhiên Bộ quốc phòng Hoa Kỳ khi đó đã suy nghĩ lại khi Công nghệ tên lửa ICBM phát triển nhanh làm giảm nhu cầu về một loại tên lửa hành trình hiệu năng cao như SLAM. Người ta lo ngại nó dễ bị đánh chặn ở độ cao thấp, đồng thời gây phát tán phóng xạ làm ô nhiễm môi trường nơi nó bay qua. Một tên lửa ICBM có tốc độ nhanh hơn nhiều và sẽ khiến nó ít khả năng bị đánh chặn hơn SLAM. Ưu điểm chính của SLAM là mang tải trọng lớn hơn, tuy nhiên những cải tiến về vũ khí hạt nhân đã khiến cho đầu đạn ngày một nhỏ và nhẹ hơn, cùng với đó là sự xuất hiện của công nghệ đạn con tấn công mục tiêu độc lập MIRV trên tên lửa ICBM.

Một vấn đề lớn ảnh hưởng đến chương trình là sự phát thải phóng xạ trong quá trình bay và việc xử lý lò phản ứng khi kết thúc nhiệm vụ. Merkle đã ước tính rằng khoảng 100 gam sản phẩm phân hạch sẽ được tạo ra, trong đó ông dự kiến một vài gam sẽ được giải phóng và phát tán trên một khu vực rộng lớn. Các cuộc thử nghiệm hạt nhân trong khí quyển vẫn đang diễn ra vào đầu những năm 1960, vì vậy phát thải phóng xạ không được coi là vấn đề lớn khi so sánh. Mặc dù nhỏ so với lượng phát thải do một vụ nổ hạt nhân tạo ra, nhưng đó là một vấn đề đối với việc thử nghiệm. Mức độ tiếng ồn được ước tính là 150 decibel chói tai. Ngoài ra còn có khả năng tên lửa bị mất kiểm soát.

Ý tưởng thử nghiệm nó trên bầu trời Nevada nhanh chóng bị bác bỏ. Người ta đề xuất thực hiện các chuyến bay thử nghiệm gần Đảo Wake, theo đường bay hình số 8. Lò phản ứng sau đó sẽ được thả xuống Thái Bình Dương, nơi nó bị chôn vùi ở độ sâu 6.000 mét (20.000 ft). Đến đầu những năm 1960, nhận thức của công chúng về tác động môi trường không mong muốn của việc ô nhiễm phóng xạ trong khí quyển và đại dương ngày càng tăng, và lượng phát thải phóng xạ từ tên lửa được coi là không thể chấp nhận được ở bất cứ nơi nào các cuộc thử nghiệm được tiến hành.

AEC đã yêu cầu 8 triệu đô la (tương đương với $ triệu đô la vào năm ) trong năm tài chính 1965 để tiếp tục thử nghiệm Tory II-C và phát triển Tory III, một phiên bản cải tiến. Vào tháng 4 năm 1964, Ủy ban Liên hợp về Năng lượng Nguyên tử khuyến nghị cắt giảm 1,5 triệu đô la khỏi yêu cầu này. Điều này cung cấp nguồn tài trợ tiếp tục cho Tory II-C, nhưng không dành cho việc phát triển Tory III. Giám đốc Nghiên cứu và Kỹ thuật của Bộ Quốc phòng, Harold Brown, ủng hộ việc tiếp tục Dự án Pluto
ở mức tài trợ thấp để tiến triển công nghệ. Điều này đã bị Ủy ban Ngân sách của Hạ viện bác bỏ; công nghệ đã được chứng minh bằng các cuộc thử nghiệm Tory II-C thành công, và do Quân đội không còn hứng thú với công nghệ động cơ hạt nhân, thì không có lý do gì để tiếp tục tài trợ cho Dự án Pluto nữa. Do đó, họ đã cắt giảm thêm 5,5 triệu đô la khỏi yêu cầu tài trợ, chỉ để lại 1 triệu đô la để "đóng băng" dự án.

Vào ngày 1 tháng 7 năm 1964, bảy năm sáu tháng sau khi khởi động, Dự án Pluto đã bị hủy bỏ. Merkle đã tổ chức một bữa tiệc tối ăn mừng tại một câu lạc bộ đồng quê gần đó cho những người tham gia dự án, nơi những chiếc ghim cài cà vạt SLAM và chai nước khoáng "Pluto" được tặng làm quà lưu niệm. Vào thời kỳ đỉnh cao, Dự án Pluto đã tuyển dụng khoảng 350 người tại Livermore và 100 người tại Khu vực 401, và tổng số tiền đã chi tiêu là khoảng 260 triệu đô la (tương đương 2 tỷ đô la vào năm 2024).

Về sau 
Lò phản ứng Tory II-C đã không bị tháo bỏ sau cuộc thử nghiệm chạy ở công suất cao và vẫn ở Jackass Flats cho đến năm 1976, khi nó được tháo rời tại tòa nhà Bảo dưỡng, Lắp ráp và Tháo rời Động cơ (E-MAD). Các thanh nhiên liệu từ lò phản ứng Tory II đã được chuyển đến Phòng thí nghiệm Quốc gia Idaho. Tòa nhà 2201 đã được sử dụng trong những năm 1970 và 1980 để làm Cơ sở Kiểm tra Hàm lượng Hydro. Bắt đầu từ năm 1986, Phòng thí nghiệm Quốc gia Sandia đã sử dụng nó cho một loạt các dự án được mật liên quan đến vũ khí hạt nhân và vào năm 1998, một tổ chức không xác định đã sử dụng nó cho một dự án tuyệt mật. Tòa nhà 2201 đã được làm sạch và khử nhiễm phóng xạ từ năm 2007 đến 2009 để đảm bảo an toàn cho phá dỡ. Vào tháng 9 năm 2013, có thông tin cho rằng tòa nhà đã bị phá dỡ.

Xem thêm
9M730 Burevestnik Dự án tên lửa hành trình tương tự của Nga

Ghi chú

Tham khảo

Đọc thêm

Liên kết ngoài 

 Directory of U.S. Military Rockets and Missiles
 Vought SLAM pages
 Nuclear-powered Ramjet Cruise Missile: LASV-N1 (Progress Report Film 1963)

Dự án kỹ thuật
Dự án Không quân Hoa Kỳ
Phương tiện hạt nhân