Как работает поток топлива в ядерной тепловой ракете?

Я предполагаю сначала ядерную тепловую ракету с твердотопливным сердечником. Принцип работы кажется достаточно простым: поднесите топливо к ядерному топливу, начните реакцию и подождите, пока наберется некоторое количество тепла/давления из-за поглощения нейтронов (и других?). Как только у вас будет достаточно тепла, вы выпускаете топливо через сопло и получаете ускорение, верно?

Однако, когда вы выпускаете топливо, давление внутри реакционной камеры падает, поэтому вам придется пополнить ее свежим топливом из ваших баков. Я считаю это серьезной практической проблемой, поскольку давление внутри камеры все еще довольно высокое (в идеале, если вы хотите добиться постоянной тяги, вам нужно работать против вашего целевого давления). Из моего ограниченного понимания кажется, что вам нужно довести топливо до еще более высокого давления, чтобы вдавить его в реакционную камеру, что было бы абсурдно, поскольку тогда вы могли бы прокачивать его напрямую через сопло.

Итак, что мне здесь не хватает? Как доставить топливо в реакционную камеру? Бонусные баллы за ответ одинаковый для более сложных двигателей с жидкостным или газовым сердечником.

Я не знаю, может быть, вы неправильно понимаете что-то фундаментальное: двигатель работает постоянно. То есть вы не держите хладагент неподвижным, пока не отпустите его, вы пропускаете его через охлаждающий канал, где он нагревается по пути. По крайней мере, в номинальном режиме поток никуда не застаивается.
Конечно, это так. Но небольшая дискретизация иногда помогает понять основы ;).
Интересно, что это передовая задача ракетостроения, но такая же ситуация происходит и в паровом котле, и основы их решения очень похожи.
Реактор не сжимает топливо, а нагревает его. Затем сопло преобразует горячий газ от среднего до высокого давления в холодный газ с низким давлением и высокой скоростью (такой же, как в химической ракете).

Ответы (1)

У вас такая же проблема в любой ракете. Давление на выходе насоса должно быть выше давления в камере. Чего вы упускаете, так это того, что плотность вашего топлива падает при нагревании, как в химических реакциях, так и при подаче через ядерное ядро.

Для ядерной тепловой ракеты часть нагретого (и, таким образом, расширенного) водорода отводится для привода турбины, которая обеспечивает энергию для питания топливного насоса.

Схема ядерной тепловой ракеты

Изображение предоставлено: оригинальный рисунок Токино на Викискладе, векторизованный CommiM в Википедии; под лицензией GFDL и CC-By-SA 3.0 .

Хороший ответ. Ты ведь не просто так для меня нарисовал тот эскиз, не так ли? Правильно ли я понимаю: количество энергии, необходимое для доведения жидкого водорода до необходимого давления, меньше количества энергии, переносимого нагретым водородом?
@choeger Картинка из Википедии. Да, жидкий водород на несколько порядков более плотный, чем горячий газообразный водород, поэтому для создания давления требуется относительно мало энергии... "относительно" здесь ключевое слово. Это все еще много энергии.
При использовании изображений из Википедии вы действительно должны попытаться указать фактического автора; большинство из них нарисованы добровольцами, такими же, как вы и я здесь, на Stack Exchange, и все, что они получают, — это заслуга. (Следует признать, что в данном конкретном случае отследить исходного автора (авторов) было немного сложно, поскольку конкретная диаграмма, которую вы выбрали, является модифицированной версией более ранней, а модифицированная копия была перетасована на различных сайтах Викимедиа, прежде чем попасть в в его нынешнем местоположении. Но стоит хотя бы попробовать.)
Я считаю, что рисунок слишком прост, чтобы гарантировать защиту авторских прав, поэтому я не беспокоился. Но спасибо за добавление.
Как работает поток топлива в ядерной тепловой ракете?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v