- Ядерный ракетный двигатель на гомогенном растворе солей ядерного топлива
-
Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей.Ядерный ракетный двигатель на гомогенном растворе солей ядерного топлива (англ. nuclear salt water rocket) — тип конструкции ЯРД, предложенный в 1991 г. американским инженером Робертом Зубриным (Robert Zubrin).
Содержание
Устройство двигателя
В большинстве схем с ЯРД ядерное топливо обеспечивает нагрев рабочего тела, пропускаемого через реактор той или иной конструкции: смешивание их считается нежелательным. В предложенной Зубриным концепции ядерное топливо, по сути, одновременно играет и роль рабочего тела, выбрасываемого из сопла двигателя. Таким топливом служит водный раствор тетрабромида урана, обогащенного до 20 % по изотопу U-235. Концентрация этой соли в водном растворе может достигать 30 %. Для такого раствора (в случае одной ёмкости хранения) критическая масса составит несколько десятков килограммов. Для предотвращения начала цепной реакции в емкостях последние должны быть выполнены из материалов, поглощающих нейтроны, соответствующей геометрии- например, в виде тонких труб из карбида бора. Устройство собственно двигателя выглядит следующим образом. Топливо из емкостей хранения подаётся в реакционную камеру в таком количестве и с такой скоростью, чтобы цепная реакция (начавшись в камере), достигала своего максимума вблизи окончания корпуса двигателя (соответственно, корабля). В сущности, непосредственно за соплом двигателя создаётся область постоянного «ядерного горения» или «медленного ядерного взрыва». Высокая температура в зоне реакции испаряет воду рабочего тела и создаёт тягу выхлопом высокотемпературного газа.
Преимущества и недостатки конструкции
Данный тип ЯРД имеет ряд преимуществ по сравнению с реакторными ЯРД. В последних нагрев рабочего тела (а соответственно, и удельный импульс) ограничен факторами температурной и механической прочности элементов реактора. Соответственно, лишь небольшая часть энергии, производимой ядерным топливом в активной зоне передаётся рабочему телу.
В ЯРД Зубрина коэффициент использования энергии ядерного распада значительно выше — поскольку ядерное топливо и рабочее тело объединены. При реакции они полностью выбрасываются из корабля. А принцип выноса зоны реакции из корпуса двигателя позволяет снять ограничение температурных режимов реактора, и достигать значительно больших температур и давлений. Так, по некоторым расчетам, при эффективности выгорания ядерного топлива 0.8,скорость истечения рабочего тела для такого ЯРД составит 66,000 м/с, удельный импульс 6,730 секунд, мощность двигателя — 427 ГВт, тяга 12,7 меганьютон, тяговооруженность = 40, масса двигателя 33 метрических тонны.
Уникальной характеристикой ЯРД Зубрина является также сочетание высокого значения удельного импульса и большой общей тяги (развиваемое ускорение может составить несколько g). Никакая другая схема ракетного двигателя, известная на настоящее время, не обладает такой характеристикой.
К недостаткам конструкции можно отнести расточительный расход ядерного топлива, высокие требования к конструкционным материалам сопла, высокорадиоактивный факел двигателя и сложность управления реактором.
Источники
- R. Zubrin, «Nuclear Salt Water Rockets: High Thrust at 10,000 sec ISP», Journal of the British Interplanetary Society 44, 371—376 (1991)
См. также
У этой статьи нет иллюстраций. Вы можете помочь проекту, добавив их (с соблюдением правил использования изображений).
Для поиска иллюстраций можно:- попробовать воспользоваться инструментом FIST: нажмите эту ссылку, чтобы начать поиск;
- попытаться найти изображение на Викискладе;
- просмотреть иноязычные варианты статьи (если они есть);
- см. также Википедия:Источники изображений.
Категории:- Ракетные двигатели
- Ядерная двигательная установка космического аппарата
Wikimedia Foundation. 2010.
