В чем опасность использования термоядерных ракетных двигателей в атмосфере?

Радиация (и прочее)
$\alpha$частицы$He^4$которые представляют собой ядро ​​с 2 протонами + 2 нейтронами. Реакция дейтерия/трития$H^2 + H^3 \rightarrow n + He^4 + \gamma$. Это означает, что эта реакция действительно производит$\alpha$частицы.

Альфа ($\alpha$)
_$\alpha$частица несет заряд и может быть легко направлена ​​с помощью электромагнитных полей.

Нейтрон ($n$)
Однако нейтрон игнорирует все, кроме ядер. Не все ядра одинаково защищены от нейтронов. Ядра с малой массой защищают вас намного лучше, чем ядра с большой массой. Вы хотите, чтобы ваша защита от нейтронов содержала большое количество водорода (вода прекрасно работает).

Гамма ($\gamma$)
Что$\gamma$лучи взаимодействуют с зависит от их энергии, более низкая энергия$\gamma$взаимодействовать с$e^{-}$в то время как более высокая энергия$\gamma$взаимодействуют только с ядрами. В$14 - 18 MeV$, слияние$\gamma$лучи имеют высокую энергию и требуют атомных ядер для экранирования. Ядра с большой атомной массой работают немного лучше (по весу), чем ядра с низкой атомной массой.

В любом случае, кораблю, работающему на термоядерном топливе, требуется значительная защита от радиации.$\gamma$и$n$излучение. Корабли такого типа используют нечто, называемое Теневым Щитом . Этот теневой щит блокирует$\gamma$и$n$излучения и образует свободную от радиации зону для обитателей корабля. Дизайнеры ограничивают размер щита, чтобы обеспечить защиту кабины экипажа только при прямой видимости (ни одна часть кабины экипажа не может видеть ядро ​​- теневой щит блокирует обзор).

Почему радиация?
Находясь в атмосфере, излучение, уходящее от реактора в любом другом направлении, кроме направления, защищенного теневым экраном, отражается от атмосферы и облучает кабину экипажа.

Это плохая и, вероятно, смертельная новость для экипажа.

Определения
Для другого объяснения я собираюсь разделить термоядерные реакторы на два класса: с внешней активной зоной и с внутренней активной зоной.

Я определяю внешнее ядро ​​как реакторы как те, которые осуществляют синтез вне материальных частей корабля. Слияние происходит (предположительно) в электромагнитной или электростатической системе сдерживания, так что большая часть реакционного излучения не попадает на материальные части корабля. Ядерно-импульсный двигатель относится к этому, а также к нескольким другим конструкциям.

В этом контексте реактор с внутренней активной зоной — это реактор, который осуществляет синтез внутри материальных частей корабля.

Почему другие вещи?
Некоторые формы внешнего термоядерного реактора не могут работать в атмосфере. Термоядерные установки современной эры (CE) требуют работы в вакууме . Таким образом, плотность реагентов синтеза намного ниже плотности атмосферы.

Текущая эра (CE) Инерционный термоядерный синтез с электростатическим удержанием

Что еще хуже, так это то, что атмосферные газы электрически нейтральны и не подвержены влиянию электромагнитных полей сдерживания, используемых для управления реакцией синтеза. Следовательно, спуск в атмосферу сначала загрязнит термоядерную активную зону термоядерными «ядами», сначала затухая, а затем останавливая термоядерную реакцию.

Обычно это приводит к тому, что корабль падает на землю.

Это плохая и, вероятно, смертельная новость для экипажа.

Самая большая проблема с использованием термоядерной ракеты в атмосфере заключается в том, что большинство конструкций термоядерных реакторов требуют, чтобы реакция происходила в высоком вакууме. Воздух «погасит» формирующуюся плазму, поглотит много энергии способами, которые не планировали проектировщики, и, возможно, вызовет побочные реакции, которые могут повредить конструкцию.

Если реакция синтеза представляет собой имплозию с использованием лазеров или пучков частиц, атмосфера будет поглощать часть всей входящей энергии (особенно если лазеры имеют очень короткую длину волны), и топливная таблетка также может быть подброшена воздушными потоками. и не быть в фокусе, когда лучи сходятся.

Практически единственный способ, которым термоядерная ракета будет работать в атмосфере, - это если реакция синтеза происходит внутри космического корабля, а энергия используется для нагрева реакционной массы в отдельной камере.

Да.

Двигатель, как правило, в любом случае будет экранирован (а альфа-излучение остановить проще всего), поэтому альфа-излучение будет незначительной проблемой.

Отсутствие загрязнения — одно из больших теоретических преимуществ, делающих термоядерный синтез таким привлекательным.