Ist es möglich, mit einem Spaltreaktor eine Rakete mit Dampf zu starten?

Die Idee ist, einen Spaltreaktor zu verwenden, um Wasser in Dampf umzuwandeln und es durch Wärmerohre aus der Reaktionskammer zu pumpen.

Was Sie beschreiben, ist ein NTR ( en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_thermal_rocket ), obwohl Dampf ein schlechtes Arbeitsmedium darstellt. LH2 ist viel effizienter.
Es wäre durchaus möglich, einen NTR-Motor mit Dampf zu bauen, aber ich könnte mir vorstellen, dass es schwierig wäre, zumindest etwas vom Boden aus zu starten, da NTRs einen charakteristisch geringen Schub im Gewicht haben.

Antworten (1)

Könnten Sie eine nukleare Thermalrakete mit Wasser als Reaktionsmasse bauen? Sicher! Die Leute haben sich das angesehen, da es schön wäre, Raketen im Weltraum mit Dingen betanken zu können, die Sie finden (siehe Nukleare thermische Raketen mit einheimischen außerirdischen Treibmitteln ) .

Könnte man mit einer solchen Rakete von der Erde starten?

Vielleicht.

Würde es sich lohnen?

Vielleicht nicht.

Nehmen wir zunächst an, dass Sie eine Atomrakete mit einem ausreichenden Verhältnis von Schub zu Gewicht haben können , um vom Boden abzuheben. Das klassische NERVA-Design hatte diese Eigenschaft vielleicht nicht, aber Dinge wie Project Timberwind oder DUMBO deuteten beide darauf hin, dass dies möglich sein könnte ... letzteres deutete sogar auf ein besseres Schub-Gewichts-Verhältnis hin als die Haupttriebwerke des Space Shuttles, die Wasser als Reaktionsmasse verwenden. Die reale Weltpolitik hat diese Entwürfe zurückgestellt (zumindest teilweise aufgrund ökologischer Bedenken hinsichtlich des Betriebs eines Kernreaktors mit offenem Kreislauf in der Biosphäre, in der wir leben).

Ohnehin. Ich werde einige Dinge aus dieser verwandten Antwort herausziehen, die für Sie von Interesse sein könnten. Eine wichtige Gütezahl bei einem Raketentriebwerk ist die „ charakteristische Geschwindigkeit “:

C ∗ ∝ T T M w

Wo T T kann als Abgastemperatur genommen werden, und M w das Molekulargewicht der Gasspezies im Abgas ist.

Das Problem ist, dass ein Auspuff, der aus großen, schweren Molekülen wie H 2 O besteht, seine Geschwindigkeit begrenzt. Sie können dem entgegenwirken, indem Sie Ihre Betriebstemperatur erhöhen, aber jetzt stoßen Sie auf Probleme mit dem Schmelzen Ihres Motors.

Eine Kernwärmerakete mit festem Kern hat eine Kammertemperatur, die der einer modernen Wasserstoff-Sauerstoff-Rakete ziemlich ähnlich ist, und wenn Ihr NTR mit Wasser betrieben wird, sind auch seine Abgasprodukte gleich, was bedeutet, dass Sie am Ende die gleiche Raketenleistung haben .

Wir haben keine einstufigen LH/LOX-Raketen in den Orbit. Ihr Wasser-NTR würde am Ende so etwas wie die Anordnung von Einweg-Boostern und einen massiven Reaktionsmassentank des Space Shuttles benötigen. Das ist eine Menge gefährliches Nuklearmaterial, radioaktive Abgase, unerprobte Technologie und große Kosten für wenig Gewinn! Es wäre besser, stattdessen eine normale Rakete zu verwenden, um eine schubarme, hocheffiziente Atomrakete in den Weltraum zu fliegen.

Wenn Sie bereit wären, die Grenzen der Plausibilität ein wenig zu erweitern, könnten Sie sich einen Gaskern-NTR mit geschlossenem Kreislauf vorstellen , der in der Lage sein könnte , einen effizienten SSTO zu bieten, wenn er mit Wasser betrieben wird. Vielleicht. Die Technik, die erforderlich ist, um so etwas zu bauen, übersteigt uns im Moment ziemlich, und ehrlich gesagt würde ich erwarten, funktionierende Fusionsreaktoren und elektromagnetische Startsysteme zu sehen, bevor irgendjemand eine nukleare Glühbirne wie diese baut.

Ein weiteres Problem ist, dass Hochtemperatur-Wasserdampf sehr korrosiv ist und mit heißem Kohlenstoff ( en.wikipedia.org/wiki/Water_gas ) reagiert , sodass Sie ohne Schutzbeschichtungen, die sich drehen könnten, keine Materialien wie Graphit im Reaktor verwenden könnten wichtige Teile des Reaktors bei Ausfall durch Wasserstoff- und Kohlenmonoxidgas.
@ChristopherJamesHuff Ja, es wurde einige Arbeit an Solid-Core-NTRs mit unfreundlichen Treibmitteln (wie CO, und ich denke, CO2 ist unter den richtigen Umständen auch schlecht für Graphit) durchgeführt, obwohl ich auf keine Details gestoßen bin. Es könnte eines dieser Dinge sein, die als Simple Matter Of Engineering von Hand weggewunken wurden.
CO2 oxidiert C zu CO und CO reagiert mit sich selbst zu C und CO2 ( en.wikipedia.org/wiki/Boudouard_reaction ), wodurch lebenswichtige Motorkomponenten effektiv in Ruß umgewandelt werden, der sich auf anderen wichtigen Motorkomponenten ablagert oder weggeschleudert wird aus dem Auspuff.
Es würde mit ziemlicher Sicherheit einen gewaltigen öffentlichen Aufschrei geben, wenn vorgeschlagen würde, Kernreaktoren mit Raketen in der Atmosphäre herumfliegen zu lassen. Sogar die auf Sonden wie Cassini verwendeten Radio Thermal Generators sorgten für Aufsehen.
@Slarty, es war um den Start von Mars 2020 herum seltsam ruhiger ... es ist möglich, dass die öffentliche Einstellung nachlässt. Es wäre ein viel einfacheres Argument, große NTRs, die in einer Atmosphäre operieren, abzulehnen, indem man einfach darauf hinweist, dass sie nicht wirklich besser sind als anständige konventionelle Raketentechnik. Das ist schließlich der Grund, warum alle NTR-Designs mit hohem Schub zurückgestellt wurden, während die Low-Thrust-Alternativen für den Weltraum etwas länger hinkten, bevor sie die Axt bekamen.
Stimmt, aber die öffentliche Meinung ist eine wankelmütige Sache, es würde nur einen Vorfall brauchen, um die Dinge wieder in Gang zu bringen. Aber wie Sie sagen, ist es sowieso nicht ideal, um eine Rakete zu starten, also ist es tot im Wasser.
Ist es möglich, mit einem Spaltreaktor eine Rakete mit Dampf zu starten?
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