¿Por qué la ISS no funciona con un reactor nuclear compacto, como portaaviones o submarinos nucleares?

Answer 1

Si bien todas las respuestas a continuación son completamente válidas, y mientras que otros coroanos se han referido a la gestión del calor como un problema, han bailado en torno a uno de los problemas más condenatorios de todos sin aclararlo.

La producción de electricidad nuclear requiere un gradiente de temperatura, ya sea a través del efecto Seebeck o mediante la generación de cambio de fase. El reactor nuclear es la fuente de calor, pero todavía tiene que haber un disipador de calor efectivo para que se produzca la producción de electricidad. Tal como están las cosas, la ISS tiene 10 radiadores con un total de aproximadamente 500 metros cuadrados (el doble del área de una casa de nueva construcción promedio en los Estados Unidos), que solo son capaces de rechazar 70kW de energía térmica.

Esta disipación de calor de 70kW es calor generado a través de la operación de los equipos, por los cuerpos de las personas a bordo, y a través del calentamiento por el sol. Debido a que la energía generada por los paneles solares (hasta 1750 kWh de electricidad por día, o un promedio de 73 kW) no requiere un gradiente de temperatura, no es necesario que esta energía se irradie como calor. Sin embargo, si tuviera que reemplazar los paneles solares con un reactor nuclear capaz de producir la misma cantidad de electricidad. En aras de la simplicidad, digamos que el reactor es un 50% eficiente en la conversión de calor en electricidad (en realidad, ese número suele estar entre 30 y 40%, por lo que soy generoso), por lo que rechazaría tanta energía térmica como energía eléctrica producida (o más) que luego necesitaría ser irradiada al espacio Esto requeriría más que duplicar el tamaño de los radiadores actualmente en su lugar. También los sistemas mecánicos de transferencia de calor necesarios para accionar los radiadores. Y si alguno de los radiadores desarrollara una fuga, o alguno de los sistemas mecánicos se cayera, por alguna razón, las personas a bordo se convertirían en criaturas crujientes muy rápidamente. Entonces, en realidad, tendría que proporcionar factores de seguridad en los cálculos.

Como puede ver, esto se vuelve muy poco práctico muy rápidamente.

Answer 2

Para vuelos espaciales, los paneles solares tienen varias ventajas sobre un reactor nuclear. Los paneles solares son mucho más robustos que la energía nuclear. En pocas palabras, la energía solar utiliza componentes simples que funcionan por sí mismos. Mientras que la energía nuclear requiere sistemas complejos que tengan que funcionar perfectamente.
Un sistema alimentado por energía solar se compone de múltiples células fotovoltaicas conectadas, múltiples baterías y múltiples convertidores de voltaje, todos conectados en paralelo. Si algún componente falla, ese componente puede aislarse del sistema sin ningún efecto adverso.
La energía nuclear requiere combustible radiactivo, blindaje para el combustible, barras de control, una forma de convertir el calor en energía, una forma de eliminar el exceso de calor y si el calor no se puede controlar, la estación espacial podría destruirse. Los portaaviones y los submarinos usan energía nuclear porque usan mucha energía para moverse a través del agua. La ISS tiene un requerimiento de energía mucho más bajo, por lo que los paneles solares funcionan bien.

Answer 3

Las células solares pesan mucho menos que el blindaje requerido para un reactor nuclear. Además, la energía solar es mucho más simple … la luz golpea los paneles y tienes electricidad. Con el reactor nuclear, la salida es calor … se usa el calor para hervir agua y el vapor hace girar una turbina. La turbina enciende un generador y ahora tienes electricidad. Llevar todos esos componentes al espacio es muy costoso desde un cohete que se eleva a la perspectiva espacial. En el espacio no tienes el problema de la nubosidad para oscurecer el sol. Tampoco hay necesidad de la cantidad de energía que produciría un reactor nuclear y un generador de turbina … el portaaviones necesita la energía para mover el barco masivo y el vapor para lanzar aviones. Lo que he cubierto es la punta del iceberg, ya que hay muchas más consideraciones de diseño al diseñar un sistema generador de turbina de reactor nuclear para su uso en el espacio. También lo que sucede al reingresar … el reactor se quema y difunde material radiactivo por todas partes.

Answer 4

Una cosa es construir una energía nuclear en el suelo y luego dispararla por encima de la Tierra. Pero hacer un cambio central cuando se agota el combustible sería otra muy diferente.

Además, se necesita una buena cantidad de personas para operar y mantener una planta de energía nuclear como las de los operadores y submarinos.

Estoy seguro de que también habrá un problema de peso. Sí, no tendría peso en el espacio, pero aún tiene que levantarse.

También estoy pensando en el agua de enfriamiento. De donde viene eso.

Estoy bastante seguro de que aún no ha llegado el momento de una ISS de energía nuclear.

Answer 5

Además de las otras razones, el enfriamiento dado es un gran problema en el espacio y los reactores nucleares tienen calor de calor residual para eliminar.

Si vuela en un cohete, hazlo ligero y hazlo seguro si se cae o cuando finalmente su órbita decaiga, eso descarta la energía nuclear en la órbita terrestre.