Можно ли построить «ядерный турбореактивный двигатель»?

Поскольку я сам знаком с реактивными двигателями, мне интересно, можно ли построить подобное устройство для обеспечения высокой я сп и большая тяга в вакууме и космосе . Используя проверенную формулу турбореактивного двигателя в качестве аналогии -

  • Вход. Это будет хранение топлива, скажем, водорода, всегда на месте. М "=" 0 для ракетного двигателя. Поскольку мы стремимся к высокой тяге и высокому я сп , массовый расход очень мал, поэтому для привода бензонасоса будет достаточно электропривода. Затем газообразное топливо очень низкой плотности ионизируется радиочастотной антенной до низкотемпературной плазмы.
  • Многоступенчатый компрессор. Это необходимо реактивному двигателю для установления стабильного направления потока, плюс это необходимая часть цикла Брайтона. Так что я думаю, что для плазмы это более или менее то же самое. Для ядерного турбореактивного двигателя это будут каскадные ступени магнитогидродинамических приводов с сходящимся поперечным сечением и диффузоры, что является просто секцией с расходящимся поперечным сечением, я предполагаю, что это скорее так, чем наоборот, потому что плазма горячая и абсолютная число местных скоростей звука должно быть очень большим, чтобы сжатие происходило дозвуковым. Или это можно сделать на простой стадии для плазмы.
  • Впрыск топлива и сжигание. Вот та часть, которая отличает ядерный турбореактивный двигатель от обычного. Чтобы произошло деление, необходимо также сжать топливо. Я не знаю, можете ли вы сделать это, просто выбросив ионизированный плутоний или уран и сжав его, или вам нужен ионизированный тампер вокруг него, чтобы удержать его для более полного сгорания, и что, если время горения для деления можно сделать меньше, чем время пребывания на участке горения. Как и в реактивном двигателе, перед этой стадией давление достигает пика и только отсюда идет вниз, поэтому выхлоп выходит из задней части. Я также не знаю, есть ли магнитная эквивалентность держателя пламени, чтобы вызвать вихри внутри плазмы, чтобы помочь горению.
  • Турбина. Это будет магнитогидродинамический генератор, питающий магнитогидродинамический привод камеры сгорания.
  • Сопло. Регулируемое сопло магнето де Лаваля.

Реактивный двигатель имеет обтекаемую форму, имеет очень низкую вибрацию по сравнению с его импульсным аналогом, поршневым двигателем, и обладает удивительной способностью сжигать почти все углеводороды, имеющиеся на рынке, при условии, что вы можете выпустить его из топливной магистрали. Я предполагаю, что плазма не так уж отличается от газа, и ядерный турбореактивный двигатель может предложить аналогичные преимущества, обеспечивая при этом очень высокую скорость выхлопа и, следовательно, сильную тягу при низком массовом расходе.

Возможен ли этот двигатель, если мы вручную махнем сверхпроводящей катушкой, создающей часть магнитного поля, и точным рисунком части магнитного поля? Воздушно-реактивный турбореактивный двигатель против ядерного турбореактивного двигателя

Этот вопрос, вероятно, больше связан с авиацией, чем с космосом. en.wikipedia.org/wiki/Ядерный_самолет
Вы путаете требования к цепной реакции деления и требования к реакции синтеза с магнитным ограничением.
Система использует хранящийся водород в качестве реакционной массы и топлива, которому не нужен окислитель, поэтому она будет работать в космосе (если она будет работать). Здесь это в тему.
@SteveLinton Нет, непрерывная топливная струя должна оставаться докритической в ​​топливопроводе и переходить в сверхкритическую, когда она должна гореть (иначе двигатель просто взорвется), поэтому сжатие - это правильный способ, как в ядерной бомбе, которую вы сжимаете, используя динамит. чтобы он гудел и был безопасен при хранении.
@JCRM Я думаю, что у авиации SE нет плазмы в рамках их обсуждения. Это не ядерная тепловая ракета типа NERVA.
Не совсем то же самое, но похожее: projectrho.com/public_html/rocket/…

Ответы (1)

Нет, это не сработает.

  • Впрыск топлива и сжигание. Вот та часть, которая отличает ядерный турбореактивный двигатель от обычного. Чтобы произошло деление, необходимо также сжать топливо. Я не знаю, можете ли вы сделать это, просто выбросив ионизированный плутоний или уран и сжав его, или вам нужен ионизированный тампер вокруг него, чтобы удержать его для более полного сгорания, и что, если время горения для деления можно сделать меньше, чем время пребывания в секции сгорания...

Продавливание небольшого количества расщепляющегося материала через двигатель за раз не приведет к сильному делению. Нейтроны выходят быстро, и их нужно замедлить большим количеством промежуточного материала, чтобы замедлить их, прежде чем они будут захвачены следующим ядром.

Чтобы запустить цепную реакцию, вам нужен ядерный котел с большим количеством топлива и большим количеством массы замедлителя в одном месте. Вот почему реакторы большие и тяжелые и не очень хорошо подходят для самолетов или космических кораблей.

Нейтронное повреждение сделало бы лопасти вашего вентилятора быстро хрупкими, если бы было много деления, которого не будет.

Компактные источники ядерной энергии, такие как РИТЭГи, используют спонтанный ядерный распад, а не цепные реакции. Но это означает, что вы не можете вызвать «зажигание» внутри двигателя.


Была предложена действительно интересная идея, основанная на ядерном изомере, и она подробно обсуждается в этом превосходном ответе на вопрос. Как компания Northrop Grumman предложила сделать Global Hawk ядерной силовой установкой? .

Из статьи New Scientist Беспилотный летательный аппарат с ядерной силовой установкой на чертежной доске

Жестко контролируемая реакция

Реакция работает, потому что часть ядер гафния представляет собой «изомеры», в которых некоторые нейтроны и протоны находятся на более высоких энергетических уровнях, чем обычно. Бомбардировка рентгеновскими лучами заставляет их высвобождать эту энергию и опускаться до более стабильного энергетического уровня.

Здесь идея заключалась в том, что генератор рентгеновского излучения (который может быть компактным) используется для стимуляции изомерных состояний к распаду и быстрому высвобождению энергии. Это немного похоже на концепцию рентгеновского лазера, за исключением того, что возбужденное состояние длится дни или годы, а не микросекунды, и оптического усиления нет. Это не ЛАЗЕР, это всего лишь СЭР (стимулированное излучение) без ЛА.

В космических кораблях было несколько небольших реакторов, например, реакторы ТОПАЗ . Конечно не как "турбоджеты".
@Uwe, но это не использовалось для движения. 300 кг для 5кВт — смехотворно малое отношение тяги к весу.
@uhoh Что, если мы используем ВОУ оружейного качества и добавим вокруг него плотный пар или плазменный тампер?
Подождите, симуляция рентгеновского излучения гафния действительно работает? Экспериментально доказано? Я думал, что это было дискредитировано.
@Eth нет, не ждите, перечитайте то, что я написал, чтобы увидеть, что нет никаких намеков на это.
@MeatballPrincess критическая масса U-235 составляет около 52 кг ( en.wikipedia.org/wiki/Critical_mass ). Тампер (нейтронный отражатель) может немного помочь в этом. но в принципе нужно сразу несколько десятков килограммов в компактном виде в камеру сгорания. Другими словами бомба.
@SteveLinton Это общее представление о том, что нужно, чтобы добраться до звезд.
@uhoh Перечитав его, я не вижу ни намека на то, что он гипотетический или дискредитированный. Настоящее время подразумевает, что это вещь , которая, по крайней мере, сильно подозревается в том, что она работает. Так что да, есть такое предложение. Однако связанный ответ говорит, что он был дискредитирован.
@Eth, ты тоже не видишь ничего обратного. На самом деле, в вашем комментарии я не вижу даже намека на то, что вы не грабили банк в прошлый вторник. ;-) В любом случае в моем ответе упоминается только «идея» и не упоминается какая-либо реализация. Идеи вне времени.
@MeatballPrincess Не уверен, что вы говорите - я говорю, что такой двигатель (работающий на ВОУ или плутонии) либо вообще не станет сверхкритическим (точнее, не проявит мгновенной критичности), либо взорвется с огромной силой. Я не думаю, что есть золотая середина.
@SteveLinton то же самое можно сказать и о керосине. Керосин не воспламеняется мгновенно даже от искры при комнатной температуре, и из керосина действительно можно сделать напалм, но из керосина можно сделать паяльную лампу, и реактивные двигатели питаются от них, а камеры сгорания сконструированы исключительно из высокотемпературных материалов. - давление воздуха для сдерживания пламени. Пламя ничего не касается внутри реактивного двигателя и не может вызвать внутри него какой-либо взрыв, так как эти два мгновенно уничтожили бы реактивный двигатель, как вы и сказали.
@SteveLinton Или, я должен сказать так, любая попытка с расщепляющимся топливом до сих пор похожа либо на кусок угольного угля, раскаленного докрасна (реактор), либо на комнату из частиц угольной пыли со свечой зажигания (бомба), и вы говорят, что ни то, ни другое не может быть достигнуто в легком двигателе. А как насчет печи, использующей тот же уголь?