¿Qué capacidad de aceleración tienen los reactores nucleares?

Answer 1

Esta es una “pregunta compuesta”, así que tomemos una parte a la vez

1. Si tuviera un automóvil que usara un reactor nuclear, ¿cuánto tardará en llegar a 60 millas / hora?

   No hay forma de saberlo con certeza … no hay restricciones de diseño que no sean “automóvil” a 60 mph y un reactor nuclear. Pero hay algunas limitaciones prácticas que no se especifican, por lo que puedo sacar las siguientes conclusiones informadas:

1. Dado que se especifica un automóvil, presumiblemente no estamos hablando de un camión, no es algo diseñado para llevar mucho peso. Bien, digamos que un “auto” tiene una capacidad de carga inferior a la 1 tonelada de una gama de camiones de servicio liviano como un Ford F350. Si tomáramos un automóvil con el motor más grande y pesado, y reemplazáramos ese motor con un reactor nuclear y un blindaje, esto sería problemático, porque el blindaje contra la radiación más eficaz pesa MUCHO … toneladas de plomo y más toneladas de agua si lo desea. para vivir, y también no quiere incurrir en responsabilidad de matar a quienes están cerca de su vehículo. Basándome en este parámetro (“Auto”), diría que nunca podría alcanzar 60 mph bajo su propia propulsión. El peso de un reactor nuclear y un blindaje efectivo volarían los neumáticos del automóvil, aplastarían la suspensión y el chasis, y anclarían sólidamente el “automóvil” en un punto.
2. Y luego está “Reactor nuclear”. Un reactor nuclear implica un dispositivo alimentado por fisión (o fusión) que logra una reacción nuclear autosostenible: el número de neutrones que causan una generación de fisión es exactamente igual al número de neutrones que causan la próxima generación de fisión (es decir, el reactor ha logrado criticidad. Esto requiere un montón de cosas … algún tipo de moderador para reducir la velocidad de los neutrones rápidos (que generalmente no causan mucha fisión en los materiales nucleares típicamente utilizados) a lo que se llama neutrones temáticos, que son neutrones que viajan lentamente suficiente velocidad para que sean más propensos a causar una fisión cuando golpean un átomo fisionable … y el moderador tiene que reducir la velocidad de los neutrones lo suficientemente rápido como para que todavía estén dentro del núcleo del reactor (combustible) cuando alcanzan velocidades térmicas. Un buen moderador es agua … pero eso pesa mucho. Otro buen moderador es el grafito (usado en el primer reactor nuclear … y Chernobyl). Pero también es relativamente pesado. También necesita barras de control, mech de accionamiento de la barra de control anismos, instrumentación, sistemas de seguridad, sistemas de refrigeración del núcleo, sistemas de refrigeración del núcleo de emergencia (porque un reactor nuclear no solo deja de generar calor cuando lo apaga … la descomposición radiactiva de los productos de fisión continúa generando calor; inmediatamente después del apagado, la energía continúa a aproximadamente 6.5% del nivel de energía en estado estable inmediatamente antes del apagado, y luego disminuye a aproximadamente .4% después de un día, y .2% después de una semana; eso es mucho calor para desaparecer cuando no conduces tu automóvil), sistemas de enfriamiento del núcleo de respaldo, sistemas de contención para proteger el reactor y los sistemas de enfriamiento del núcleo contra daños externos (como ser golpeado por un camión que transporta 30,000 libras de plátanos). Ah, y una planta de energía para convertir el calor de la fisión nuclear en energía útil para conducir el automóvil … como una planta de vapor llena para alimentar una turbina de vapor o una máquina de vapor que impulsa las ruedas, o un generador de energía eléctrica que utiliza el efecto termoeléctrico para cambiar calor en electricidad que luego puede conducir motores eléctricos. Todo eso = MUCHO O’WEIGHT. Ver 1) a) arriba sobre los problemas de peso.
2. ¿Los barcos y submarinos que usan reactores nucleares tienen un problema de aceleración cuando alcanzan velocidades máximas?

   No estoy seguro de qué quiere decir con problema de aceleración. En el bote en el que estaba (SSBN-608), nunca tuve problemas con el acelerador cuando era el acelerador. Podría abrir el acelerador al máximo y cerrarlo sin problemas. Pero todo el acelerador era un volante que accionaba directamente las válvulas de vapor de entrada de la turbina del motor principal (en paralelo) a través de un enlace de varillas, juntas universales y engranajes (que es como una rueda de mano operaba dos válvulas de entrada de vapor). También había un acelerador inverso que accionaba dos válvulas que operaban un par de etapas de turbina de vapor montadas en reversa en las turbinas del motor principal; el único “problema” era que para responder a las campanas de popa (es decir, invertir la dirección de la hélice) I tuvo que cerrar completamente la “rueda delantera” (que requería MUCHAS vueltas si estaba abierta) antes de abrir la rueda trasera, a menos que en una emergencia, para limitar el estrés en el motor principal causado al admitir vapor de dos válvulas que intentan hacer girar la turbina en dos direcciones diferentes a la vez. Solo puedo recordar abrir la rueda de la válvula de popa mientras simultáneamente cierro la rueda de la válvula delantera una vez. Pero no pienso en eso como un problema … fue una limitación de diseño.

3. ¿Qué elemento que se usa en el reactor hace una diferencia como el torio, el plutonio o el uranio?

   No lo creo. Todos requieren mucho blindaje y son reactores nucleares que requieren sistemas auxiliares. Ver mi 1) arriba.

Answer 2

Bastante acelerador capaz. Es más limitado a lo largo del diseño del barco, el motor principal y cualquier engranaje reductor (transmisión, si lo desea), y el diseño del tornillo (hélice). Hay preguntas sobre dónde los comentarios indican que el final del trasero de un Transportista se asentará y se dirigirá al orden de una campana de flanco. Eso no ocurriría si la central eléctrica se vería comprometida.

Mis respuestas estarán dirigidas a un submarino de ataque rápido de clase 637 con un S1W / S3G Core 3. Si hago referencia a otros tipos (plantas de energía o embarcaciones) y soy técnicamente inexacto, siéntase libre de comentar o publicar para su corrección.

El peor ciclo de toda la central eléctrica, primaria y secundaria, es un Jam Dive. Respondiendo a cualquier campana que te ordenen, por alguna razón los aviones fallan. El remedio inmediato es que Throttleman mueva los motores principales de adelante (lo que sea) a todos en reversa. Se agitó para enviar la rueda delantera en una dirección (CL o CCL, no recuerdo) mientras giraba la popa en la otra dirección.

Era responsabilidad del Operador del Reactor (RO) controlar el lado de Nuke mediante el uso del interruptor “In-Hold-Out”. Esto fue lo que condujo a las barras de control principal hacia adentro o hacia afuera. El efecto fue que, en cierto punto, el Barco se estremeció al pasar de adelante hacia atrás. Este era el estrés en los sistemas de propulsión y la integridad física de ella. Solo notó ese estremecimiento si no estaba de guardia o jugando en un ejercicio. Cuando era real tenías mejores cosas que hacer.

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La respuesta de Dave Scheller a ¿Cómo es estar dentro de un submarino cuando se acerca a profundidades aplastantes?

Ahora admitiré que lo siguiente se basa en evidencia anecdótica, pero en un Transportista como el USS Enterprise CVN-65 que incluso con 8 reactores tenían algunos designados para las catapultas de vapor (no nucleares) para el vuelo Ops y ellos tenía una mano llena con el control de los parámetros del generador de vapor y los niveles de potencia del reactor asociados. Pero lo hicieron.

En otras palabras, la pregunta que haces es en la línea de las carreras de autos. Mucho depende de la línea de transmisión. Puede volver a marcar su tach, pero depende de otras cosas mantenerlo y transmitirlo.

Para responder a su pregunta, en mi Sub el factor limitante no era tanto la planta de energía (reactor) sino los componentes de la línea descendente, incluidos los generadores de vapor secundarios y su química. La velocidad máxima estaba limitada por la forma, estructura y componentes, no por la planta de energía. En un automóvil, la carga de peso de los componentes y el blindaje de las plantas sería más limitante para su velocidad máxima. Operado dentro de sus parámetros diseñados, entonces dependería de la transmisión para ponerse al día y mantenerse al día.

Autocorrección : era un S 5 W / S3G Core 3 no un S 1 W; Fui al prototipo S1W. Y pequeños errores tipográficos y gramaticales.

Answer 3

A2A

Los reactores no tienen estranguladores. Simplemente generan calor, que normalmente se convierte en energía útil al hervir agua en vapor, que luego se utiliza para trabajos mecánicos.

Otra opción es usar termopares para convertir el calor de descomposición de la fisión en electricidad directamente, a través de un generador termoeléctrico de radioisótopos. Su limitación es la cantidad mínima de energía generada de esta manera.

Se intentó un jet de propulsión nuclear en los años 50 que simplemente usaba aire comprimido para enfriar simultáneamente el reactor y calentar el aire para hacer girar la turbina. El problema era evitar que la radiación matara a la tripulación.

Por lo tanto, hay varias formas de utilizar la energía nuclear, pero ninguna de ellas sería útil para alimentar un automóvil. El RTG no proporciona suficiente potencia, una turbina sería demasiado pesada con blindaje para alcanzar buenas velocidades y el vapor requeriría un intercambiador de calor y una fuente de agua.

Dicho esto, el vapor probablemente sería la mejor opción, ya que se ha utilizado para propulsión desde la Revolución Industrial y todavía está en uso. Como una locomotora de vapor, el acelerador regularía la presión del vapor y no la reacción nuclear. Una vez que el reactor es crítico, es decir, tiene una reacción autosostenible, eso es todo lo que necesita hacer. Enfriarlo es lo que realmente genera energía, ya que el refrigerante absorbe el calor y luego puede usarse para el trabajo.

Answer 4

Los reactores nucleares podrían diseñarse para optimizar cualquiera de varias características, incluida la respuesta rápida al control. Optimizar para una cosa generalmente significa que el diseño no debe ser óptimo para otra cosa. El bajo peso con un tamaño pequeño probablemente no acompañaría una aceleración rápida. Entonces, olvidémonos del reactor nuclear en la fantasía de un automóvil por ahora.
Las fracciones de reacción en cadena pueden proceder a casi cualquier velocidad deseada, desde instantáneamente efectiva hasta demasiado lenta para ser útil. Se puede hacer que varias propiedades del diseño de un reactor sean variables y, por lo tanto, funcionen como un acelerador. La mayoría confía en formas de manipular los neutrónicos. Las barras de control sólidas hechas de materiales que absorben, ralentizan o reflejan neutrones se pueden mover hacia adentro o hacia afuera del núcleo para regular la velocidad de fisión con bastante rapidez. Sin embargo, gran parte de la energía liberada por la fisión se libera en la descomposición de los productos de fisión en segundos o minutos. Ese es probablemente el factor limitante para la capacidad de respuesta de un reactor.
La geometría del material fisible también es un factor. Fue una consideración crítica incluso en el diseño de las primeras bombas atómicas. En una nota más pacífica, el experimento del reactor de sal fundida en los laboratorios nacionales de Oak Ridge tuvo una duración de aproximadamente 4 años y demostró la capacidad de autorregularse. Seguiría la carga, lo que significa que cuando el combustible líquido se calentara, el combustible se expandiría lo suficiente como para reducir la tasa de fisión. El proyecto se cerró por razones políticas antes de comenzar a reproducir Torio en su reactor, pero demostraron que 233U funcionaba en él.
El resto del tren de fuerza también puede limitar la tasa de respuesta. Nuevamente, hay muchos tipos con más en camino.

Answer 5

¿Coche de propulsión nuclear? Como el Ford Nucleon.

Absoluta locura. Los reactores nucleares no son realmente adecuados para la instalación de un automóvil. Deben tener un cierto tamaño mínimo y ese es el tamaño adecuado para un submarino, tal vez podría fabricarse para un camión o tren.

Los submarinos cuentan con expertos capacitados para monitorear y mantener el reactor. No sé dónde los mantendrás en un auto.

Si bien se pueden hacer para ajustar la salida, no es algo tan fácil como decir un motor de gasolina. Realmente no se pueden apagar al final de su viaje. Si el apagado de un reactor nuclear fuera instantáneo o fácil, Fukashima y Chernobyl nunca habrían sucedido.

El ajuste de salida no es instantáneo. Imagine presionar el acelerador de su automóvil y le tomará un minuto responder. El reactor es un generador de vapor, por lo que en teoría podría funcionar como un automóvil de turbina. Disipar todo ese calor cuando está parado sería un gran desafío de ingeniería.

Es mucho mejor construir un automóvil eléctrico y cargarlo con un reactor nuclear. Si desea generar energía mientras está en movimiento, use paneles solares. Si bien no generará mucha energía, será mucho más práctico que conectar un reactor nuclear a un automóvil.

Me pregunto en climas de clima frío si algo como el estroncio 90 podría usarse para calentar baterías y cabañas.

Answer 6

RE: ¿Qué capacidad de aceleración tienen los reactores nucleares?

El verdadero problema con un vehículo nuclear (fisión, no fusión) es que no puedes apagarlo, no que no puedas acelerarlo rápidamente. Después de que el reactor ha estado funcionando un tiempo, obtienes una acumulación de productos de fisión y continúan produciendo calor incluso cuando se cierra la fisión. Eso sería genial para las bombas nucleares en el norte, donde usarías ese calor para mantener calientes los vehículos nucleares, tu garaje y tu casa incluso con las ventanas abiertas. En el sur, sin embargo, querrás mantener tu nukemobile afuera todo el tiempo, pero ese calor adicional podría usarse fácilmente para mantener el habitáculo con aire acondicionado todo el tiempo.

RE: Si tuviera un automóvil que utilizara un reactor nuclear, ¿cuánto tiempo tardará en llegar a 60 millas / hora?

Tan rápido como lo desee también SI su nukemobile tenía baterías grandes capaces de altas tasas de descarga. El sistema nuclear contiene una carga de agua para calentar para aumentar la generación de vapor para impulsar las turbinas para hacer que el automóvil vaya más rápido, y eso lleva tiempo. Si insiste en usar la energía de fisión para conducir su automóvil, sería mucho mejor usar la bomba nuclear como funcionan los automóviles híbridos de hoy en día, es decir, usar la energía de la bomba nuclear para recargar las baterías y proporcionar energía a larga distancia a los motores eléctricos. Además, podría usar las baterías como parte de la protección contra la radiación y absorber la energía de las colisiones para evitar que el núcleo del reactor se rompa.

RE: ¿Qué elemento que se usa en el reactor hace una diferencia como el torio, el plutonio o el uranio?

Las reacciones nucleares son casi instantáneas, así que no, el uranio frente al plutonio no haría ninguna diferencia. Pero hasta ahora no podemos usar ese poder directamente; primero tenemos que hacer calor, y calentar cosas SEGURO no es instantáneo.

Por cierto, el torio NO es material fisible. Los denominados reactores de torio en realidad furan (queman) uranio y usan neutrones de repuesto para convertir el torio en uranio para mantener la reacción en marcha. Los reactores de torio son reactores reproductores, por lo que solo los nukemobiles de primera línea usarían torio.

RE la pregunta que no hizo: ¿Es una buena idea un automóvil impulsado por fisión?

ESTÁS BROMEANDO ?!

CUALQUIER PERSONA QUE PROPONE SERIOS DISPOSITIVOS ESTÁ TOTALMENTE IGNORANTE DEL PODER NUCLEAR Y DE LA REALIDAD EN GENERAL.

UN COCHE CON POTENCIA NUCLEAR EN LAS MANOS DE UN NIÑO ADOLESCENTE ENTREGADO CON TESTOSTERONA Y CERVEZA SERÍA MÁS PELIGROSO QUE LOS KIMS DE COREA DEL NORTE MÁS TODO UN PASILLO DE TERRORISTAS HECHO EN LA REUNIÓN DE VIRGENES ETERNAS.

Locura !!

Answer 7

No muy. Si bien la velocidad de reacción nuclear puede ser moderada muy rápidamente por el material absorbente de neutrones, toma varios segundos a minutos moderar la salida de energía eléctrica de un reactor nuclear, debido a la capacidad calorífica específica del fluido refrigerante utilizado (generalmente agua). Esto puede evitarse con baterías, que se recargarían cuando el vehículo no esté en uso. Desafortunadamente, esta complejidad agrega peso y volumen, lo que puede cambiar la clase de vehículo en muchos países.

Tampoco es probable. Los coches de reactores nucleares son imposibles, debido al criterio de masa crítica para impulsar la reacción en cadena nuclear. Luego están las preocupaciones regulatorias.

Estoy más inclinado a pensar que es posible tener una locomotora de tren nuclear, pero eso tampoco sucederá.

Answer 8

¿Que tan larga es una pieza de cordon? Depende bastante, pero los reactores y el tren de propulsión requeridos, es decir, generadores de vapor, turbinas, etc. tienden a ser piezas muy pesadas. Puede haber un diseño súper compacto que pueda usarse en un vehículo, pero no conozco un ejemplo práctico. No estoy seguro de qué quiere decir con un “problema de aceleración”, pero aumentaría la potencia del propulsor / propulsor de un barco abriendo los aceleradores para aumentar el vapor a los motores (turbinas de vapor). Las turbinas entregarán la energía extra casi de inmediato. El reactor de agua a presión experimentará una caída de temperatura, ya que las turbinas ahora están tomando más energía de la que el reactor está suministrando. La caída de la temperatura hace que la potencia del reactor aumente sin ninguna interferencia de un operador hasta que la potencia del reactor y la potencia del motor coincidan. La potencia generada por un reactor nuclear está limitada solo por la capacidad del sistema de vapor para eliminar el calor y el flujo de refrigerante primario es suficiente para mantener el gradiente de temperatura a través del núcleo dentro de los límites. El PWR alimentado con uranio se ve favorecido por sus características de autorregulación que siguen la carga.

Answer 9

Son bastante aceleradores, en el sentido de que la velocidad de reacción (y, por lo tanto, la producción de energía (calor)) se puede modular con un grado significativo de precisión en un amplio rango de valores de potencia. La potencia típica de un reactor puede viajar entre aproximadamente la mitad y un orden de magnitud completo, por lo que para un reactor de 1 [GW] esperamos que pueda modularse mediante el uso de barras de control y moderadores de neutrones desde ~ 300 [MW] hasta arriba a plena potencia, 1 [GW].

El problema es que debido a que la parte abrumadora del gasto de un reactor es su costo fijo (en lugar de combustible, que agrega menos del 1% del costo total de generar la energía), operando con cualquier potencia menor que la potencia máxima tan a menudo como sea posible. Cuesta grandes cantidades de dinero.

En algunos diseños, también hay problemas de seguridad introducidos al correr a baja potencia. Las características de la reacción se comportan de manera muy diferente en función de la potencia del reactor (este fue un factor contribuyente en el accidente de Chernobyl, donde el reactor se comportó de manera diferente a lo que los operadores esperaban a muy baja potencia). Por razones de seguridad, la operación de baja potencia está desfavorecida, pero en general es posible en los diseños occidentales. Las plantas en Francia y Alemania han sido diseñadas para seguir con éxito la carga, por lo que este tipo de operación es posible.

Con respecto a una aplicación motriz donde se requiere un reactor para suministrar energía a pedido, la dinámica de cambiar la potencia del reactor es bastante compleja. Agregar un factor de variabilidad como el poder a pedido lo hace significativamente más complejo. Debido a que un reactor es un sistema térmico, existe un retraso considerable desde el arranque en frío hasta la generación de energía útil (al menos en el orden de minutos). Con operadores calificados, esta es la escala de tiempo en la que la energía estaría disponible.

En los Reactores Navales, el calor residual no es un problema (ya que siempre hay disponible un disipador de calor muy grande y eficiente, agua de mar), por lo que me imagino que se mantienen al menos en un estado de potencia más baja durante todo el día para garantizar que se pueda puesto a disposición rápidamente. Si se genera un exceso de potencia, lo más probable es que sea rechazado en el sistema de enfriamiento como calor residual.

Los diferentes isótopos fisionables tienen diferentes características de energía y velocidad de reacción (debido a las diferencias en los materiales y el rendimiento de neutrones), pero en última instancia, estas diferencias no tendrían un efecto significativo en la “preparación” del reactor. El “mejor” combustible es denso (porque significa que la velocidad de reacción se puede cambiar muy rápidamente), que es una de las razones por las que los reactores de propulsión militar naval usan combustible altamente enriquecido. El torio no sería deseable porque no es directamente fisionable: requiere un paso adicional de captura de neutrones antes de que se vuelva fisible, lo que ralentizaría la dinámica de reacción (puede considerarse como un indicador del tiempo de respuesta) en cualquier situación.

Answer 10

Mira tu energía. El reactor es solo una roca caliente, produce vapor (o la mayoría lo hace, algunos hacen que el bismuto / sodio se caliente, eso genera vapor), por lo que realmente le preocupa su sistema de energía secundario. El estrangulador (? Nombre de la estación de vigilancia real) en mi bote sonaría una campana exacta sin ajuste, y podría lanzar el bote más de 20 grados en la superficie si estaban jodiendo con el OOD (oficial del curandero de pato). En los submarinos nucleares, los cambios de velocidad pueden suceder rápidamente. Nadie fabricaría un automóvil nuclear, Chrysler hizo planes para un tanque.

Answer 11

Los reactores nucleares se utilizan para generar calor para hervir agua y producir vapor que impulsa una turbina, que, a su vez, impulsa un generador para producir electricidad. No hay forma de que un reactor nuclear se pueda hacer lo suficientemente pequeño como para instalarlo en un automóvil. Dicho esto, es posible aumentar y disminuir la potencia del reactor (aceleración, para usar su palabra), pero el núcleo del reactor tendría que estar diseñado de manera diferente para soportar esto. Los diseños centrales actuales pueden cambiar la potencia, pero existen límites sobre la rapidez con que se puede cambiar la potencia. Si las condiciones son correctas, la potencia se puede cambiar a una velocidad de 6 a 10 MW / segundo e incluso esta velocidad rápida no está limitada por el núcleo sino por el equilibrio de la planta. Sin embargo, existen límites térmicos que deben preservarse y, en ciertas condiciones, pueden limitar la velocidad a la que se puede aumentar la potencia o requerir que se detenga la ascensión de potencia.