¿Es posible tener un reactor nuclear en un entorno 0G?

Answer 1

Absolutamente. Muchos reactores modernos dependen de la gravedad, aunque se teorizó que algunos podrían funcionar sin ella. Sin embargo, estos diseños se basaban comprensiblemente en el hecho de que la gravedad existiría toda su vida.

Tal diseño es posible, pero tendría que estar destinado a un entorno de cero g. Habría desafíos, pero un reactor pequeño y altamente enriquecido podría hacer el trabajo y hacerlo bien, y con la tecnología moderna, podría hacerlo de manera segura.

El verdadero problema sería utilizar la energía y cómo se lograría eso, no necesariamente el reactor en sí.

Usarlo en un satélite sería cuestionable: se espera que la mayoría de los satélites regresen a la Tierra. Los sistemas de seguridad tendrían que instalarse desde el principio para garantizar una reentrada segura. Una nave espacial extra-solar de la colonia sería un uso más sabio, ya que la energía solar disminuiría enormemente a medida que aumentara la distancia del sol.

Answer 2

Sospecharía que los reactores terrestres tendrían dificultades en un entorno de cero gee. Restando la fuente de combustible exótica, todavía son calderas. Las calderas deben circular y separar el vapor del agua, esto se puede hacer con circulación natural (gravitacional) o forzada (mecánica). En cero gee probablemente obtendríamos una mala mezcla de vapor y agua que no transferiría muy bien el calor del núcleo, ni sería tan útil conducir una turbina.

Hay una serie de soluciones para todo esto, por supuesto. Coloque el reactor en una estación espacial giratoria y use la “gravedad artificial” (fuerza centrífuga) para que funcione normalmente. Diseñe un reactor con circulación bombeada y algún tipo de circulación centrífuga agresiva para producir vapor seco. O bien, desarrolle un reactor de “una sola vez” que produzca vapor solamente (una vez que las calderas no tienen circulación, el agua entra por un extremo y el vapor sale por el otro. El control es un poco más complicado y la tasa de salida de vapor es un poco menor porque la recirculación una gran parte del agua de regreso a través del generador de vapor aumenta la tasa de transferencia de calor).

No hay una razón inherente a que un reactor no funcione en el espacio, solo necesita diseñar el sistema para el entorno operativo.

Answer 3

¡Seguro! ¡Hay más de 30 de ellos allí ahora mismo! La URSS puso la mayoría de ellos, siendo solo uno de origen estadounidense. Duran más y son más confiables que los paneles solares. Esta práctica quedó mal vista después de Chernobyl y Three Mile Island, por lo que la última fue lanzada en 1988, pero el rover marciano Curiosity utiliza un “generador termoeléctrico radioisotópico” para la energía y fue lanzado en 2012

Supongo que depende de lo que quieras decir con “reactor nuclear”. Los que orbitan la Tierra mientras hablamos son más parecidos a las baterías de energía nuclear que cualquier otra cosa. El generador de Curiosity no tiene partes móviles.

Tomar una planta de energía completa como las que alimentan las ciudades aquí en la tierra sería un desafío, ¿cómo la mantendría sin ser tripulada? ¿Por qué necesitarías tanto poder? Los reactores nucleares son sistemas cerrados, por lo que ciertamente es posible, aunque necesitaría estar diseñado para un entorno de cero-G.

Answer 4

Mi experiencia es con un PWR. Un problema que se me ocurre es el presurizador. En el interior hay un conjunto de calentadores que calientan el agua en vapor y esta combinación de vapor de agua ejerce presión sobre el refrigerante para mantener la condición subenfriada. Hervir en el núcleo está muy mal visto (a menos que sea parte del diseño como S8G). La ebullición puede conducir rápidamente a daños en el núcleo debido a un mecanismo llamado Oscilación de flujo y reversión y violaciones de flujo crítico de calor. El presurizador está montado con el calentador en la parte inferior y una boquilla de pulverización en la parte superior. Los calentadores están cubiertos de agua con respecto a la gravedad. En el espacio, no estoy seguro de cómo garantizaría que el calentador esté siempre cubierto de agua debido a cero G. Mantener el calentador cubierto es un requisito.

Answer 5

Los reactores de energía nuclear de fisión podrían diseñarse para funcionar en el espacio. El entorno de microgravedad dificulta el trabajo con cualquier líquido. Quizás se podría diseñar un reactor de fisión en estado totalmente sólido. Los generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG) extraen su energía de la desintegración nuclear en lugar de la fisión y ya se usan en el espacio y están en estado totalmente sólido.

Los reactores de energía nuclear de fisión pueden producir mucha más energía, pero esa energía está en forma de calor. El calor debe moverse del núcleo del reactor y utilizarse para algún propósito. Usamos líquidos para eso donde tenemos gravedad para ayudar a controlar las burbujas de gas. Incluso con la ayuda de la gravedad, debe abordarse la posibilidad de burbujas. Si el combustible es líquido, las burbujas pueden afectar directamente la reacción en cadena de fisión.

La gravedad es buena. Necesitamos que sea saludable. Y simplifica muchos problemas de vivir en el espacio, como comer, beber, hacer ejercicio y muchas otras cosas. Cuando comencemos a vivir en el espacio por mucho tiempo, necesitaremos crear nuestra propia gravedad. Las estaciones espaciales giratorias son la solución obvia. Cuando tengamos eso, los requisitos de energía serán lo suficientemente grandes como para justificar la construcción de reactores nucleares de fisión en y para el espacio.

La objeción reflexiva de que levantar suficiente material nuclear fisionable y fértil de la superficie de la Tierra a la estación espacial sería demasiado peligroso se basa en la fobia a la radiación y la ignorancia. Hay preocupaciones, por supuesto, pero el peligro real es fácil de manejar. La cura para el resto es el conocimiento. Obtenga algunos de http://RadiationAndRaseon.com .

Answer 6

Como ha señalado otra persona, no solo los reactores funcionarán en el espacio, sino que varios ya lo han hecho. En el pasado, tanto la URSS como los EE. UU. Desarrollaron reactores espaciales. Pero más recientemente, el proyecto Prometheus de la NASA tenía como objetivo enviar una sonda impulsada por un reactor para pasar una visita prolongada en el sistema de Júpiter; la idea era que la nave tendría más potencia (y por lo tanto podría hacer más maniobras alrededor del sistema) además de tener un Mayor vida útil. Tuve que asistir a una sesión informativa sobre el proyecto y fue genial.

Un reactor tiene una fuente de calor, refrigerante para eliminar el calor de la fisión y un intercambiador de calor para transferir ese calor a un lugar que pueda utilizarlo. También hay bits más pequeños: una forma de controlar la potencia del reactor (por ejemplo, barras de control), una forma de mover el refrigerante (por ejemplo, bombas), etc. Nada de esto requiere gravedad. De hecho, a menos que dependa de la circulación natural para su enfriamiento (p. Ej., El agua caliente sube y el agua fría se hunde) no necesita gravedad en absoluto.

Answer 7

Los reactores nucleares funcionan en el espacio. Los estadounidenses lanzaron un SNAP 1 hace muchos años, se cerró después de muy poco tiempo debido a una falla en otro componente no relacionado con el reactor. Después de ese experimento, la NASA renunció a la energía nuclear para los satélites.

Los rusos envían muchos satélites al espacio impulsados ​​por reactores nucleares.

Hay varios “problemas” con los reactores nucleares en el espacio. Uno los lleva allí

Kosmos 954 muestra un problema que puede ocurrir, el satélite y el vehículo de lanzamiento tuvieron problemas y no pudieron alcanzar la órbita, y luego el sistema de seguridad para expulsar el reactor a una órbita solar también falló. Todo el satélite cayó en pedazos dispersos por todo el Ártico canadiense. Canadá gastó $ 6 millones en limpiarlo, Rusia pagó $ 2 millones

Otro problema sería lo que se podría hacer si el satélite se cayera inesperadamente y se cayera sobre Nueva York, Londres, París o cualquier otra ciudad importante. La contaminación radiactiva se extendió por millones de personas.

Por lo tanto, es completamente posible tener reactores nucleares en el espacio, pero los posibles peligros son mayores que las ventajas.

Answer 8

Sí, de hecho, mi tesis en el departamento de ingeniería nuclear de UC Berkeley fue cómo resolver matemáticamente reactores acoplados por fisión nuclear que se utilizarían en cohetes nucleares en viajes espaciales.

Answer 9

Absolutamente. Hay reactores nucleares y generadores radiotérmicos (RTG) en el espacio. Por lo general, se utilizan para alimentar satélites que necesitan vivir mucho tiempo o viajar demasiado lejos de nuestro sol.