Ядерные реакторы

Один из возможных вариантов двигателей для отрыва от Земли - это устройства, в которых урановый ядерный реактор будет разогревать водород до 2500oC, затем этот водород будет смешиваться с атмосферным воздухом и сгорать при температуре 4000 C. Подобная система пригодна только для отрыва от Земли. Более того, включать её будут только на высоте 10 тысяч метров, а до этого ракету должен будет тянуть обычный ракетный двигатель на химическом топливе, чтобы в случае аварии минимизировать ущерб. Похожим образом, но без участия кислорода, предлагается двигать космический аппарат и в открытом космосе: разогретый в ядерном реакторе водород выбрасывается наружу через сопла, создавая двигательный импульс. Особенности процессов в активной зоне работающего реактора РБМК – 1000. Размножение нейтронов при делении одних ядер создаёт условие для деления других. Если после каждого деления ядра испускается 2 нейтрона, то один нейтрон в 50-ом поколении размножится до 250 нейтронов

Делящееся вещество в активной зоне реактора может находиться в твердом, жидком или газообразном состоянии.

ЯРД с твёрдофазным реактором деления. Создание подобного ЯРД открывает перед космонавтикой большие перспективы, поскольку его можно использовать для дальних полетов. Реакторы состоят из тепловыделяющих сборок, содержащих соединение урана-235 с замедлителем нейтронов (для уменьшения массы урана с десятков до нескольких килограммов) и окруженных отражателем нейтронов, а также из устройств, обеспечивающих запуск, регулирование и останов. Ядерный взрывной двигатель Использование энергии атомного взрыва. В 1960-х годах НАСА и Комиссия по атомной энергии США исследовали довольно экзотический метод получения тяги в рамках проекта «Орион».

Типичный твердофазный реактор имеет вид цилиндра с высотой и диаметром 1-2 м. Он включает активную зону; отражатель, окружающий эту зону; управляющие органы; силового корпуса и другие элементы. Активная зона содержит ядерное горючее - делящееся вещество (обогащенный до 90% уран), заключенное в тепловыделяющих элементах, и замедлитель. Тепловыделяющие элементы твердофазного реактора пронизаны каналами, по которым протекает, постепенно нагреваясь, рабочее тело. Каналы имеют диаметр порядка 1-3 мм, а их суммарная площадь составляет 20-30% поперечного сечения активной зоны. Активная зона подвешивается при помощи специальной решетки внутри силового корпуса, с тем чтобы она могла расширяться при нагреве реактора (иначе она разрушилась бы из-за термических напряжений). Активная зона испытывает высокие механические нагрузки, связанные с действием значительных гидравлических перепадов давления (до нескольких десятков атмосфер) от протекающего рабочего тела, термических напряжений и вибраций. В отличие от американского, с удельным импульсом не больше 8250 м/с, советский ЯРД за счет более жаростойких и совершенных по конструкции тепловыделяющих элементов и высокой температуры в активной зоне имел этот показатель равным 9100 м/с.

ЯРД с газообразной активной зоной (ГФЯРД). Дальнейшим развитием ЯРД является ядерная двигательно-энергетическая установка на основе высокотемпературного газофазного реактора - ГФЯР. Возможны два типа ЯРД с газофазной активной зоной. В двигателе с удержанием ядерного горючего применяется вихревая закрутка или коаксиальные потоки для разделения газообразного ядерного горючего и рабочего тела во избежание смешения двух газов. В ЯРД с прозрачной ампулой также используются газодинамические силы для отделения газообразного ядерного горючего от стенок реактора, но в этом случае обеспечивается абсолютное разделение ядерного горючего и рабочего тела с помощью прозрачной ампулы.


На главную