Ядерные реакторы

Двухслойная прозрачная стенка поглощает менее 1% энергии излучения, испускаемой ядерным горючим, которая затем уносится охладителем ампулы (например, гелием). Охлаждающий газ после ввода в полость служит буферной зоной для поглощения осколков деления, а также обеспечивает вращение ядра, образованного горючим. Для предотвращения конденсации горючего на стенке и для уменьшения ее нагрева за счет теплопроводности, конвекции и осколками деления необходимо отделить газообразное ядерное горючее от прозрачной стенки. Часть ядерного горючего и продуктов деления захватывается буферным газом, а затем отделяется от охлаждающего газа в охлаждаемой системе рециркуляции, что позволяет осуществлять повторный впрыск горючего и охладителя в полость. Физика атомного ядра и элементарных частиц Атомные ядра различных элементов состоят из двух частиц – протонов и нейтронов. Сразу же после открытия нейтрона  (Дж. Чедвик, 1932 г.), Д.Д. Иваненко и В. Гейзенберг выдвинули гипотезу о протонно-нейтронном строении атомных ядер, которая полностью подтвердилась последующими исследованиями. Протоны и нейтроны принято называть нуклонами.

Первый ЯРД с прозрачной ампулой будет иметь регенеративное охлаждение. Его удельная тяга равна 1500 - 2000 сек. Дальнейшее повышение удельной тяги двигателя связано с применением высокотемпературных космических излучателей для отвода энергии нейтронного и гамма-излучения, накопленной в стенках замедлителя. Такой вариант двигателя будет иметь удельную тягу в вакууме до 5000 сек при приемлемых значениях отношений тяги к весу двигателя.

Ввиду того что ЯРД с прозрачной ампулой обеспечивает надежное удержание ядерного горючего и продуктов деления при отношении тяги к весу, существенно большем единицы, его можно будет применять для выполнения задач вывода на орбиту одноступенчатого космического корабля, стартующего с Земли и ускоряющегося в пределах земной атмосферы.

Электрореактивные двигатели. Удельная тяга электрореактивного двигателя более высокая и лежит в диапазоне 850-4400 с. Межорбитальный аппарат, снабженный электро­ядерным ракетным двигателем, сможет доставлять с околоземной орбиты на геостационарную груз массой в три раза больший, чем с жидкостными двигателями на криогенных компонентах. Однако из-за низкой тяги электрореактивного двигателя продолжительность такой транспортировки увеличится до 200-400 суток, что может оказаться совершенно неприемлемым для некоторых грузов ввиду длительного нахождения в поясе Ван Аллена.

Ионный двигатели и двигатели Холла часто причисляют к электроракетным двигателям (тяга в которых обеспечивается за счёт электрической энергии). Рабочее тело ионизируется (реактивная струя ионов) и разгоняется электрическим (в ионных двигателях) или магнитным (в двигателях Холла) поле. Преимущество таких двигателей - чрезвычайно высокий удельный импульс (из-за высокой скорости реактивного ионного потока), гораздо выше чем у ЯРД. Аварии и отказы по вине обслуживающего персонала

Рис.36. Геометрия единичной полости ЯРД с прозрачной ампулой. 1- охладитель (гелий или неон); 2 - рабочее тело - водород Т = 4400 - 22000К; 1уд = 1100 - 5000 сек; 3 - прозрачная стенка; 4 - газообразное ядерное горючее, Т = 5500­27 500К.


На главную