Двигатели для ядерных стержней

Если вы зашли ко мне впервые, рекомендую почитать длинные серии постов по тегам: Серия "Незаметные сложности космической техники". Рассказы о том, как и почему ракеты и…. Филипп, спасибо за очередную статью.

Если эти выпущенные нейтроны попадут в находящиеся рядом другие тяжелые атомы, распад повторится, и мы получим цепную ядерную реакцию. Движение нейтронов с большой скоростью означает, что это движение превращается в тепло при замедлении нейтронов. Поэтому атомный реактор - это очень мощный нагреватель. Им можно кипятить воду, полученный пар направить на турбину, и получить атомную электростанцию. А можно нагревать водород и выбрасывать его наружу, получив ядерный реактивный двигатель.

Есть некоторые вопросы насчет контроля ядерной реакции - не факт, что простая в словесном описании схема будет легкой в технической реализации. Газофазные ЯРД Следующая идея: В этом случае высокая температура активной зоны не будет доходить до стенок, поглощаясь рабочим телом, и её можно будет поднять до десятков тысяч градусов.

А теперь представим, что мы берем водный раствор делящегося материала например, солей урана и подаем их непрерывно в камеру сгорания, обеспечивая там массу больше критической. Получится непрерывно горящая ядерная "свечка", тепло от которой разгоняет прореагировавшее ядерное топливо и воду. Идея была предложена в году Робертом Зубриным и, по различным подсчетам, обещает удельный импульс от до с при тяге, измеряющейся тоннами.

Уран ядовит, поэтому необходимо работать в перчатках, но не более. Никаких дистанционных манипуляторов, свинцовых стен и прочего не нужно. Вся излучающая грязь появляется уже после запуска реактора из-за разлетающихся нейтронов, "портящих" атомы корпуса, теплоносителя и т.

NERVA История проекта Формальное авторство патент на изобретение атомного ракетного двигателя принадлежит Ричарду Фейнману, согласно его же мемуарам "Вы, конечно же шутите, мистер Фейнман". Книга, кстати, всячески рекомендуется к прочтению. Лос-Аламосская лаборатория стала разрабатывать ядерные ракетные двигатели в году.

Рекомендовать пост Порекомендовано Случайный блог. Не лей мне соль в реактор или не-импульсные ядерные ракетные двигатели lozga 29 июня, Идея бросать за корму атомные бомбы в проекте "Орион" оказалась слишком брутальной, но объемы энергии, которые дает реакция ядерного расщепления, не говоря уже о синтезе, крайне привлекательны для космонавтики. Поэтому было создано множество не-импульсных систем, избавленных от проблем с хранением сотен ядерных бомб на борту и циклопических амортизаторов.

Температура плавления кварца градусов Цельсия, с активным охлаждением температуру можно повысить, но, в любом случае, удельный импульс будет ниже открытой схемы с , но ядерное топливо будет расходоваться экономней, и выхлоп будет чище.

Ядерная фотонная ракета Теоретически можно разогреть активную зону до такой степени, что тягу можно будет создавать, отражая фотоны. Несмотря на отсутствие технических ограничений, подобные двигатели на текущем уровне технологии невыгодны - тяга будет слишком маленькой.

Так родилась идея газофазного ЯРД открытого цикла: Газофазный ЯРД обещает удельный импульс до секунд. Поэтому была придумана следующая идея, диалектически вернувшаяся к твердофазным ЯРД - давайте окружим область ядерной реакции достаточно термостойким веществом, которое будет пропускать излучаемое тепло. В качестве такого вещества предложили кварц, потому что при десятках тысяч градусов тепло передается излучением и материал контейнера должен быть прозрачным.

РД Советский двигатель РД имеет похожую историю. Идея двигателя родилась в конце х годов среди пионеров ракетной и ядерной техники. Как и в проекте Rover первоначальной идеей была атомный воздушно-реактивный двигатель для первой ступени баллистической ракеты, затем разработка перешла в космическую отрасль. РД разрабатывался медленнее, отечественные разработчики увлеклись идеей газофазного ЯРД об этом будет ниже. Проект был начат в году и продолжался до середины х годов.

Альтернативные проекты Кроме развития твердофазных ЯРД есть и оригинальные проекты. Двигатель на делящихся фрагментах Идея этого двигателя заключается в отсутствии рабочего тела - им служит выбрасываемое отработанное ядерное топливо. В первом случае из делящихся материалов делаются подкритические диски, которые не запускают цепную реакцию сами по себе.

Но если диск поместить в реакторную зону с отражателями нейтронов, запустится цепная реакция. А вращение диска и отсутствие рабочего тела приведет к тому, что распавшиеся высокоэнергетические атомы улетят в сопло, генерируя тягу, а не распавшиеся атомы останутся на диске и получат шанс при следующем обороте диска: Ещё более интересная идея состоит в создании пылевой плазмы вспомним "плазменный кристалл" на МКС из делящихся материалов, в которой продукты распада наночастиц ядерного топлива ионизируются электрическим полем и выбрасываются наружу, создавая тягу: Обещают фантастический удельный импульс в 1 секунд.

Энтузиазм охлаждает тот факт, что разработка находится на уровне теоретических изысканий. Двигатели на ядерном синтезе В ещё более отдаленной перспективе создание двигателей на ядерном синтезе. В отличие от реакций распада ядер, где атомные реакторы были созданы почти одновременно с бомбой, термоядерные реакторы до сих пор не передвинулись из "завтра" в "сегодня" и использовать реакции синтеза можно только в стиле "Ориона" - бросаясь термоядерными бомбами.

Водород был выбран как рабочее тело потому, что у него легкие атомы, и их проще разогнать до большой скорости. Чем больше скорость реактивного выхлопа - тем эффективнее ракетный двигатель. Отражатель нейтронов использовался для того, чтобы нейтроны возвращались обратно в реактор для поддержания цепной ядерной реакции.

В качестве цели для двигателя называлась миссия "Марс" - пилотируемый полёт на Марс в году. Схема РД аналогична NERVA - водород проходит через сопло и отражатели, охлаждая их, подается в активную зону реактора, нагревается там и выбрасывается. Боковой факел слева внизу поджигает водород во избежание взрыва. Развитие твердофазных ЯРД Мы помним, что чем выше температура в реакторе, тем больше скорость истечения рабочего тела и тем выше удельный импульс двигателя.

Управляющие стержни использовались для управления реактором. Каждый такой стержень состоял из двух половин - отражателя и поглотителя нейтронов.

Поэтому, в случае аварии ракеты с таким двигателем радиационное заражение атмосферы и поверхности было бы небольшим, и конечно же, было бы сильно меньше штатного старта "Ориона". В случае же успешного старта заражение было бы минимальным или вообще отсутствовало, потому что двигатель должен был бы запускаться в верхних слоях атмосферы или уже в космосе.

Удельный импульс составлял секунд, что было в два раза больше лучших двигателей на топливной паре "кислород-водород", но меньше ЭРД или двигателя "Ориона". Немного о безопасности Только что собранный и не запущенный ядерный реактор с новыми, ещё не работавшими топливными сборками достаточно чист.

Двигатель успешно проработал два часа, из которых 28 минут составила работа на полной тяге. Двигатель был признан пригодным для космической техники, а испытательный стед был готов к испытаниям новых собранных двигателей. Но успех проекта вызвал панику в Конгрессе - лунная программа оказалась очень дорогой для США, марсианская программа оказалась бы ещё дороже.

Если атомы обжаты не так плотно, но поток новых нейтронов от деления растет, получится тепловой взрыв. Обычный реактор в таких условиях выйдет из строя.

К сожалению, подобная схема имеет и недостатки: Сложность хранения топлива - необходимо избегать цепной реакции в баке, размещая топливо, например, в тонких трубках из поглотителя нейтронов, поэтому баки будут сложными, тяжелыми и дорогими. Даже в атомной бомбе делящийся материал "сгорает" не полностью, тут же бОльшая часть ценного ядерного топлива будет выбрасываться впустую. Наземные тесты практически невозможны - выхлоп такого двигателя будет очень грязным, грязнее даже "Ориона".

Дело в том, что в обоих двигателях тепловыделяющие элементы находятся в твердом состоянии. Если повысить температуру, они расплавятся и вылетят наружу вместе с водородом. Поэтому для бОльших температур необходимо придумать какой-то другой способ осуществления цепной ядерной реакции. Двигатель на солях ядерного топлива В ядерной физике есть такое понятие как критическая масса. Вспомните цепную ядерную реакцию в начале поста. Если делящиеся атомы находятся очень близко друг к другу например, их обжали давлением от специального взрыва , то получится атомный взрыв - очень много тепла в очень небольшие сроки.

В году Был начат проект Rover. На первом этапе проекта, KIWI, было построено 8 экспериментальных реакторов и с по год изучалась продувка рабочего тела сквозь активную зону реактора.

Когда стержень поворачивался отражателем нейтронов, их поток в реакторе увеличивался и реактор повышал теплоотдачу. Когда стержень поворачивался поглотителем нейтронов, их поток в реакторе уменьшался, и реактор понижал теплоотдачу. Водород также использовался для охлаждения сопла, а теплый водород от системы охлаждения сопла вращал турбонасос для подачи новых порций водорода. Водород поджигался специально на выходе из сопла во избежание угрозы взрыва, в космосе горения бы не было.

Но РИТЭГ выделяет сравнительно мало тепла, поэтому такой двигатель будет очень малоэффективным, хотя и очень простым. А более продвинутые варианты есть пока только на бумаге. Источники информации Главный источник информации - английская Википедия и ресурсы, указанные в ней как ссылки. Статья про двигатели на делящихся фрагментах и пылевой плазме.

Разместить за 20 жетонов Информация об этом журнале Цена размещения 20 жетонов Социальный капитал 1 В друзьях у Длительность 24 часа Минимальная ставка 20 жетонов Посмотреть все предложения по Промо. Навигация, правила поведения в блоге и рекламная политика. Добро пожаловать в блог, посвященный популяризации космонавтики, астрономии, и, шире, науки и прогресса человечества.

Для временнОй привязки, проект "Орион" существовал с по год. У "Ровера" были второй и третий этапы, изучавшие реакторы большей мощности, но NERVA базировалась на KIWI из-за планов первого испытательного пуска в космосе в году - более продвинутые варианты не было времени отрабатывать.

Получился газофазный ЯРД закрытого цикла, или же "ядерная лампочка": В этом случае ограничением для температуры активной зоны будет термическая прочность оболочки "лампочки".

О них сегодня мы и поговорим. Ядерная физика на пальцах Что такое ядерная реакция? Если объяснять очень просто, картина будет примерно следующая. Из школьной программы мы помним, что вещество состоит из молекул, молекулы из атомов, а атомы - из протонов, электронов и нейтронов есть уровни ниже, но нам хватит и этого. Некоторые тяжелые атомы имеют интересное свойство - если в них попадает нейтрон, они распадаются на более легкие атомы и выпускают несколько нейтронов.

В и годах финансирование космоса серьезно сокращалось - были отменены "Аполлоны" - 18, 19 и 20, и огромные объемы денег на марсианскую программу никто бы не стал выделять. В итоге работа по проекту велась без серьезной подпитки деньгами и он был закрыт в году. Конструкция Водород из бака поступал в реактор, нагревался там, и выбрасывался наружу, создавая реактивную тягу.