Welche Art von Sicherheitsmerkmalen würde ein kommerzielles Atomstrahlflugzeug haben?

Der Atommotor müsste sich in einer Blackbox befinden.

Normalerweise zur Aufbewahrung von Flugschreibern verwendet, ist die (nicht wirklich schwarze) Blackbox sehr langlebig und ausgiebig gegen feindliche Bedingungen getestet.

Nun zum Testen, das wahnsinnig intensiv ist:

1. Die Black Box wird aus einer Luftkanone mit 3.400-facher Schwerkraft (oder 3.400 Gs, wenn Sie cool sind/immer noch Top Gun zitieren) geschossen. Es trifft ein Aluminiumziel mit etwa der Kraft eines Jumbo-Jets, der auf die Erde trifft.

2. Fünf brutale Minuten lang wird es mit einem Druck von 5.000 psi (Pfund pro Quadratzoll) zerkleinert, um sicherzustellen, dass es einem anhaltenden Aufprall standhält.

3. Um es gegen Feuer zu testen, sitzt die Box eine Stunde lang in einem 2.000-Grad-Feuerball. Ohne Sonnencreme.

4. Dann machen die Tester einen Full-On-Jacques Cousteau und lassen ihn in einen unter Druck stehenden Salzwassertank fallen, um den Wasserdruck in 20.000 Fuß unter der Oberfläche zu simulieren. Für 24 Stunden. In einer etwas druckärmeren Umgebung muss es dann 30 Tage vollständig in Salzwasser getaucht überstehen.

5. Und als ob das alles nicht genug wäre, wird ein 500-Pfund-Gewicht mit einem herausstehenden Viertel-Zoll-Stift aus 10 Fuß Höhe auf die Kiste fallen gelassen, um sicherzustellen, dass sie nicht durchsticht.

Wenn alles gut geht, durchläuft das Gerät eine Reihe von Diagnosetests, um zu sehen, ob es noch funktioniert.

Der Kernkraftmotor würde ähnliche Tests benötigen, um sicherzustellen, dass das Flugzeug vom Himmel fallen und abstürzen kann und das Kernmaterial nicht austritt.

Außerdem sollte es jemandem sehr schwer gemacht werden, den Abfall zu stehlen. Ein Safeknacker könnte es rechtzeitig tun, aber nicht schnell.

Die Gewichtsanforderungen wären erheblich, aber die zusätzliche Leistung sollte es Ihnen ermöglichen, stärkere Motoren zu betreiben, damit sie sich ausgleichen.

Das Abfalldesign und die Flugbahn müssten so sein, dass sie weniger anfällig für Terrorismus sind.

Ein gewisses Risiko ist verständlich. Krankenhäuser und Industrieleute verwenden bereits eine Menge radioaktives Material und haben beschissene Sicherheitsvorkehrungen, und wir haben noch keine schmutzige Bombe herstellen lassen.

Das Flugmuster und die Abfallentsorgung sollten jedoch so gestaltet werden, dass das Risiko minimiert wird. Sie sollten nicht über Länder fliegen, die sie entführen könnten, und sollten nicht in Ländern landen, in denen Menschen sie angreifen könnten. Sie sollten sicherstellen, dass der Abfall in Form von Keramik oder verglastem Glas gelagert wird, was es schwierig macht, ihn in eine schmutzige Bombe zu verwandeln.

Spezieller katastrophenbeständiger Kraftstoff.

Ein Spaltreaktor bedeutet, dass Sie spaltbare Elemente benötigen. Es ist möglich, diese Elemente zu verarbeiten, um die Wahrscheinlichkeit zu minimieren, dass sie im Falle einer Katastrophe in die Luft oder ins Wasser entweichen, oder sogar die Wahrscheinlichkeit, dass sie an einer außer Kontrolle geratenen Reaktion teilnehmen. Ein Beispiel: Triso-Kraftstoff.

Tristrukturell-isotroper (TRISO) Kraftstoff ist eine Art Mikrokraftstoffpartikel. Es besteht aus einem Brennstoffkern, der in der Mitte aus UOX (manchmal UC oder UCO) besteht und mit vier Schichten aus drei isotropen Materialien beschichtet ist, die durch fluidisierte chemische Gasphasenabscheidung (FCVD) abgeschieden werden. Die vier Schichten sind eine poröse Pufferschicht aus Kohlenstoff, die Rückstöße von Spaltprodukten absorbiert, gefolgt von einer dichten inneren Schicht aus pyrolytischem Kohlenstoff (PyC), gefolgt von einer keramischen Schicht aus SiC, um Spaltprodukte bei erhöhten Temperaturen zurückzuhalten und das TRISO zu ergeben Partikel mehr strukturelle Integrität, gefolgt von einer dichten Außenschicht aus PyC. TRISO-Partikel werden dann in zylindrische oder kugelförmige Graphitpellets eingekapselt.

Diese sind in kleinen Kraftstoff-Kieferbrechern. Iss sie nicht! Nun, einer wird wahrscheinlich in Ordnung sein. In jedem Fall hält die Beschichtung den Kraftstoff unter Kontrolle. Darüber wird viel geriffelt - QUADRISO-Kraftstoff usw.

Eine schmutzige Bombe ist immer noch möglich. Sie müssten den beschichteten Brennstoff knacken und verarbeiten, damit sich radioaktive Materialien mit der schmutzigen Bombe verteilen können. Das würde etwas tun.

Mir kommt auch in den Sinn, dass die Verwendung eines ungewöhnlichen, aber legitimen Brennstoffs wie Thorium oder nicht angereichertes Uranmetall die Nützlichkeit für Terroristen einschränken könnte, die diese Materialien zur Herstellung einer Atombombe erbeuten wollen. Bombenpläne sind wahrscheinlich ziemlich spezifisch in Bezug auf Ausgangsmaterialien.

Zusätzlich zu den anderen genannten Artikeln

Sie werden viel Abschirmung benötigen.

Spaltreaktionen emittieren viele Neutronen. Neutronen brauchen viel Abschirmung, aber Gammastrahlung ist ein noch schlimmeres Problem. Stellen Sie sich eine 60 cm dicke Bleiwand vor, um die Gammastrahlung um den Faktor 1000 zu reduzieren. Angesichts der Strahlungsintensität im Kern würde ich wahrscheinlich 100 cm Blei angeben. Das wird natürlich wahnsinnig schwer sein, damit herumzufliegen.

Werfen Sie alle Hochdruckdesigns weg.

Das zusätzliche Gewicht eines fliegenden Sicherheitsbehälters wäre verrückt. Die meisten unserer kommerziellen Reaktoren basieren auf Druckreaktoren, daher müssen Sie ein Design verwenden, für das nur begrenzte Erfahrung vorliegt. ZB die Salzschmelze-Designs, die für Atomflugzeuge der USAF vorgeschlagen wurden. Beachten Sie, dass begrenzte Designerfahrung zusätzliche Kosten und Verzögerungen bedeutet, um eine Lizenz zum Fliegen eines Testflugzeugs zu erhalten, unabhängig davon, ob Ihre genialen Ingenieure das Design beim ersten Mal richtig hinbekommen.

Ihr Reaktordesign muss für Schwerelosigkeit oder negative Schwerkraft geeignet sein.

Auch wenn Sie nicht planen, Kampfmanöver oder ähnliches zu fliegen, können starke Luftströmungen zu einer negativen Schwerkraft für ein Flugzeug führen. Es wäre sehr schön, wenn Ihre Anlage darauf ausgelegt wäre, mit dieser Bedingung fertig zu werden, anstatt während eines solchen Ereignisses superkritisch zu werden. Ich weiß, dass einige Reaktorkonstruktionen scheitern würden, weil sie auf die Schwerkraft angewiesen sind (z. B. Kühlmittelbecken).

Der Strahlung ausgesetzte Materialien werden dadurch geschädigt.

Der Beschuss technischer Materialien mit harter Strahlung verursacht sowohl chemische als auch nukleare Veränderungen. Alle Materialien in solchen Bereichen müssen so ausgelegt sein, dass sie der erwarteten Strahlenbelastung mit tolerierbarer Verschlechterung standhalten, und dies bedeutet fast sicher, dass mit beschleunigten Inspektions- und Austauschplänen zu rechnen ist.

Noch mehr redundante Sicherheitsfunktionen

Die Leute mögen ihre überflüssigen Sicherheitsmaßnahmen, wenn sich Atomwaffen hinter gehärteten Bunkern auf dem Boden befinden. Erwarten Sie, dass die erforderlichen Sicherheitsmerkmale verdoppelt werden, bevor sie Sie fliegen lassen.

Vergessen Sie nicht Ihren Fallschirm für das ganze Flugzeug

Die Leute werden wegen der Atomflugzeuge nervös sein. Schwer vorstellbar, dass dies keine Zulassungsvoraussetzung sein wird, sobald jemand entscheidet, dass es sich um ein erforderliches Sicherheitsmerkmal handelt. Ich bin mir ziemlich sicher, dass ich mich dafür einsetzen würde (nachdem ich Ihre Aktien leerverkauft habe).

Eine ernsthafte Haftungserklärung ist in Ordnung

Angenommen, Sie betreiben Ihre Nuklearflugzeugflotte und ein Terrorist schießt eines mit einer Rakete ab. Wenn Sie mitten in der Großstadt die Eindämmung verlieren, werden Sie mit einer riesigen Sammelklage konfrontiert. Ohne eine solche Anleihe werden Sie keine Investoren haben oder eine Betriebslizenz erhalten. Nicht die Sicherheitsausrüstung, an die Sie vielleicht gedacht haben, aber dennoch unerlässlich.

Not-Halt

Ein Kernreaktor in einem Flugzeug sollte das wichtigste Sicherheitsmerkmal haben, das jede Kernenergiequelle hat: Not-Aus. In diesem Fall könnte dieser Stopp bei 40.000 Ft in einem Flugzeug mit Passagieren und aufgrund seines Gewichts geringer Gleitfähigkeit erfolgen.

Mindestens drei sehr große und starke Fallschirme würden benötigt, plus in der Nähe von Wasser, um das Flugzeug sicher nach unten zu bringen.

Ohne Fallschirme, um jederzeit sicher landen zu können , sollten Sie einen Antrieb in Betracht ziehen, der sowohl mit Kernenergie als auch mit Treibstoff (Kerosin) betrieben werden kann. Die Russen führten ein Hybrid-Motorenkonstrukt ein, als sie Tupolev Tu-119 entwickelten, das die Nachfolge ihrer frühen Kernkraft antrat Prototyp Tu-95.

Notkühlung

Eine Kernkraftquelle benötigt eine Notkühlung und eine entsprechende Menge Kühlflüssigkeit zur Hand. In einem U-Boot ist kühles Wasser reichlich vorhanden, es braucht nur einen sicheren Zulauf. Aber in einem Flugzeug würden die Kühlanlage und ihr Kühlmittel dem Flugzeug ein beträchtliches Gewicht hinzufügen.

Abschirmung

Gewichtsproblem auch. Siehe die anderen Antworten. Militärische Prototypen scheiterten daran, siehe The Atlantic Jan'2019

Das große Problem beim Antrieb eines Flugzeugs mit einem Spaltreaktor ist die Strahlung.

Die Stoffe, die verwendet werden, um den Austritt der Strahlung zu verhindern: Blei, Wasser oder Beton, sind alle sehr schwer.

Betrachten Sie den Fall des NB36H , eines US-amerikanischen B-36-Bombers, der modifiziert wurde, um einen kleinen Kernspaltungsreaktor zu tragen. Der Reaktor hat das Flugzeug nicht wirklich angetrieben, es war nur ein Test, um herauszufinden, was passiert, wenn man einen Reaktor in ein Flugzeug einbaut.

GE hat einige frühe Arbeiten an einem Düsentriebwerk durchgeführt, das die Wärme des Reaktors nutzte, um das Triebwerk anzutreiben, anstatt Treibstoff zu verbrennen. Das Problem war, dass es dazu neigte, Partikel in der Luft zu bestrahlen und eine radioaktive Spur zu hinterlassen. Stützpunkte, die ein solches Flugzeug betrieben, hätten ein echtes Problem mit Reststrahlung gehabt.

Beim NB36H war der Mannschaftsraum mit 11 Tonnen Blei ausgekleidet, was ihn sehr schwer machte. Und obwohl der NB36H einige Male flog und sich die Abschirmung als wirksam herausstellte, machte die Katastrophe, die aus einem Absturz resultieren würde, einschließlich einer außer Kontrolle geratenen Kernschmelze des Reaktorkerns, dieser Idee ein Ende.

Die Sowjets hatten ein fast identisches Programm, das TU95LAL , das aus demselben Grund aufgegeben wurde: die radioaktive Spur, die es in der Luft hinterließ, und die schlimmen Folgen eines Absturzes.

Vermutlich würde ein atomgetriebenes Flugzeug eine ähnliche Abschirmanordnung verwenden, aber es würde auch mit dem doppelten Problem konfrontiert sein, eine radioaktive Spur in der Luft zu hinterlassen, und die Folgen eines Absturzes.