15 марта 2022

Консорциум американских вузов участвует в разработке теплового ядерного двигателя для NASA

AtomInfo.ru

Вузовская кооперация во главе с университетом Алабамы в Хантсвилле (UAH) выполняет по контракту с национальным управлением США по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) исследования одной из концепций теплового ядерного двигателя.

Концепция "centrifugal liquid fuel bubble-through" - одна из трёх рассматриваемых в США концепций теплового ядерного двигателя (NTP), основанных на использовании водорода.

В этой концепции газообразный водород барботирует через пористые стенки вращающейся цилиндрической активной зоны с жидким урановым топливом.

Выходящий из патрубка активной зоны нагретый до сверхвысоких температур водород позволяет обеспечить высокие значения удельной тяги ракетного двигателя. Разработчики концепции нацелены на достижении удельной тяги порядка 900 секунд, что примерно вдвое больше аналогичных показателей для жидкостных ракетных двигателей.

Более высокая эффективность использования топлива позволит сократить сроки полётов к объектам Солнечной системы, в том числе перейти к прямым траекториям вместо тщательно рассчитываемых траекторий с гравитационными манёврами.

Сама по себе идея "bubble-through" известна с 60-ых годов. Физика процесса считается понятной, однако инженерные и технологические трудности до сих пор не позволяют реализовать концепцию на практике.

Главной трудностью считается выбор материала пористой стенки цилиндрической активной зоны, который должен выдерживать прямой контакт с жидким урановым топливом.

В рамках НИР университетская кооперация планирует заняться такими направлениями, как моделирование теплообмена между жидким ураном и газообразным водородом и моделирование траекторий пузырьков водорода в жидкой урановой среде.

Также планируется проведение серий экспериментов для подтверждения точности численных моделей. В план работ включены проведение нейтронно-физических расчётов, изучение свойств материалов, предлагаемых для стенки активной зоны, и ряд других исследований.