Was sind die einzigartigen Konstruktionsüberlegungen für weltraumgebundene Kernreaktoren (TOPAZ, SNAP 10-A) und ihre jeweiligen Gefahren?

Während die USA behauptet haben, nur einen Kernreaktor ( SNAP 10-A ) ins All zu schicken, hat Russland viele geschickt . Hier auf der Erde haben wir eine Defense-in-Depth -Strategie eingeführt, um Sicherheitskontrollen zu entwerfen. Aber im All ist alles anders...

Welche besonderen Konstruktionsüberlegungen sind für Kernreaktoren im Weltraum erforderlich?

Was haben wir aus der Anzahl der bereits im Orbit befindlichen Kernreaktoren gelernt?

Welche Gefahren bergen diese Reaktoren im Orbit und können bestehende Reaktoren sicher abgesondert werden?

Das Vermeiden von beweglichen Teilen ist ziemlich wichtig ... (ja, ich weiß, es gibt Steuertrommeln) .

Antworten (1)

Es gibt keine allgemein anerkannten Konstruktionskriterien für in die Umlaufbahn gebrachte Spaltreaktoren, vor allem, weil bis vor kurzem nur die USA und die Sowjetunion dazu in der Lage waren und beide Länder sehr unterschiedliche Konstruktions- und Betriebsphilosophien anwendeten. Die meisten der bestehenden Standards im Westen basieren wahrscheinlich auf der US DOE-Richtlinie für die Verwendung von Radioisotopensystemen, die statistische Fehlermodelle und ihre Auswirkungen auf die Verbreitung von Radioisotopen und ihre Auswirkungen auf die Gesundheit der betroffenen Bevölkerung untersucht.

Spaltreaktoren haben einige Aspekte, die den Start von Natur aus sicherer und in einigen Aspekten gefährlicher machen. Beim Start müssen Spaltreaktoren noch ein einziges Atom spalten und haben daher keine radioaktiven Spaltprodukte aufgebaut, was die Ausbreitung von Brennstoff zu einem geringeren Gesundheitsproblem macht. Es besteht jedoch die Sorge, dass angereicherte Brennstoffmaterialien in Ländern landen könnten, die versuchen, Atomwaffen zu erwerben. Außerdem ist der größte Teil der Erde von Wasser bedeckt, das ein großartiger Neutronenreflektor ist und auch das Neutronenspektrum in einem Bereich weicher macht, in dem ein unbeabsichtigtes kritisches Ereignis wahrscheinlicher wird. Schließlich gab es bis heute wenig Arbeit, um eine minimale sichere Umlaufbahn für Spaltungsoperationen zu definieren. Offensichtlich besteht die Hauptsorge darin, dass Strahlung negative Auswirkungen auf bemannte Weltraumoperationen haben könnte, aber um ehrlich zu sein, jede Gamma-, Neutronen- oder Betastrahlung, vernachlässigbar wäre gegenüber dem, was aufgrund unseres eigenen Sterns und anderer Sterne bereits vorhanden ist. Die größere Sorge ist, wie es wissenschaftliche Instrumente im Orbit beeinflussen könnte.

Während dies eine langwierige Antwort ist, lautet die schnelle Antwort, dass es nur wenige Richtlinien gibt, weil derzeit niemand Kernreaktoren in Betrieb nimmt. Es gibt jedoch einige Problembereiche, die bei der Einführung von Verfahren angegangen werden müssen.

Würde den Neutronenfluss des Reaktors nicht als vernachlässigbar bezeichnen. Gibt es keine NRC/gemeinsamen Dokumente zu Design und Betrieb? Könnten Sie bitte ein paar Punkte zu zB Bodenhandhabung, Startabbruchmodi, mechanischer Zuverlässigkeit, Risiko der Neutronenversprödung, Vermeidung von Trümmern, Entsorgung geben? Würde nicht sagen, dass Ihre Antwort lang ist, sie könnte viel gewinnen, wenn sie diese Themen explizit behandelt - selbst wenn sie ihre Gesamtlänge verlängert, würde sie den Beitrag auch viel klarer machen.
Ich stimme zu, dies ist keine besonders lange Antwort für diesen Stack-Austausch, und Referenzen / Links sind immer willkommen. Der Neutronenfluss wäre vernachlässigbar, da er nach dem Gesetz des umgekehrten Quadrats abfällt und der Weltraum groß ist - Sie sind wahrscheinlich nicht nah genug dran, damit es eine Rolle spielt, wenn Sie sich nicht mit dem Reaktor treffen.
Deer Hunter, deine Punkte anzusprechen ist nicht möglich. Der Punkt, den ich mache, ist, dass es derzeit KEINE Standards für diese Themen gibt, aus dem einfachen Grund, dass wir diese Systeme jetzt nicht herstellen oder auf den Markt bringen. DOE wird kein Geld für dieses Thema ausgeben, es sei denn, es existiert ein ernsthaftes Programm. Die Unternehmen, die an den Programmen des 20. Jahrhunderts teilgenommen haben, existieren nicht mehr und die Standards waren viel weniger streng, als dieses Land das letzte Mal diese Art von Arbeit durchgeführt hat. Kurz gesagt, es gibt nur Meinungen, aber keine Standards, wie diese Arbeit ablaufen soll.