¿Por qué el combustible nuclear no se usa en los motores a reacción / cohetes, incluso si tiene una energía más específica que el combustible químico?

Answer 1

Ah, la era atómica, cuando la energía nuclear parecía el boleto para un futuro de posibilidades ilimitadas. Durante una generación después de 1945, Estados Unidos exploró todo tipo de conceptos de propulsión nuclear. Algunos, como las plantas de energía naval para submarinos y barcos, demostraron ser revolucionarios y efectivos. Otros resultaron posibles de desarrollar pero poco prácticos de perseguir.

De vez en cuando, reaparece un llamado a aviones de propulsión nuclear, pero se ignora o se derriba rápidamente. Dada la actitud reguladora actual hacia la energía nuclear con conexión a tierra, la ubicuidad y seguridad del vuelo propulsado por combustibles fósiles y los avances en los aviones eléctricos, es difícil imaginar que la energía nuclear alguna vez despegue.

Hay muchas cosas en la web sobre Propulsión Nuclear de Aeronaves (ANP). Algunas de estas cosas pueden desaparecer para cuando las veas, así que te he dado múltiples referencias:

Intentos locos de Estados Unidos para construir aviones de propulsión nuclear

Durante una generación después de 1945, Estados Unidos exploró todo tipo de conceptos de propulsión nuclear. “Los aviones de propulsión nuclear fueron los más descabellados.

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¿Por qué no las aeronaves de propulsión nuclear?

La idea de un avión de propulsión nuclear nació originalmente en 1944, durante una época en que el Proyecto Manhattan estaba asombrando a todos con el potencial de la energía nuclear. Tres años más tarde, los ingenieros de la recién establecida Fuerza Aérea de EE. UU. Recibieron una financiación inicial de $ 10 millones para investigar métodos de manejo de energía atómica para aviones. La solicitud fue impulsada por una ventaja obvia: en teoría, dicho avión podría permanecer en el aire durante semanas.

Bajo el nuevo programa de Propulsión Nuclear de Aeronaves, los ingenieros de la Fuerza Aérea se pusieron inmediatamente a trabajar, desarrollando tres motores experimentales (dos de los cuales se muestran a continuación). Para 1951, se decidieron por un método para transferir directamente el calor de un reactor y usarlo para propulsar un avión.

A principios de la década de 1950, los ingenieros colocaron una gigantesca cabina de 11 toneladas forrada con plomo y goma en la cabeza de un bombardero “Pacificador” Convair B-36. A mediados de la década, el personal de la Fuerza Aérea cargó el reactor de General Electric a bordo a través de la bahía de bombas y lo encendió durante la mayoría de los 47 vuelos de prueba. Sin embargo, el reactor no propulsó el avión ni alimentó ninguno de sus sistemas. Los vuelos estaban destinados exclusivamente a probar el blindaje contra la radiación, y sus resultados fueron prometedores.

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Reanimando el avión atómico: volando en un ala y un isótopo

Hace más de 50 años, los ingenieros aeroespaciales gastaron más de $ 1 mil millones, en dinero de la década de 1950, en el diseño de aviones de propulsión atómica con la esperanza de que tales aviones superrápidos pudieran permanecer en el aire durante 15,000 millas (21,150 kilómetros) a la vez. Esperaban que una libra (medio kilogramo) de material nuclear eliminaría la necesidad de paradas de repostaje. Un concepto intrigante, pero los aviones nucleares se aterrizaron antes del final de la Guerra Fría debido, entre otras cosas, a las preocupaciones sobre la exposición de los pasajeros y la tripulación a la radiación.

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Una breve historia de los aviones nucleares

En 1951, la Comisión de Energía Atómica ordenó la primera instalación de energía nuclear.
Avión en producción. El B-36 existente se seleccionó como modelo base para el avión, y se modificó para transportar un reactor y blindaje para proteger a la tripulación de la radiación. El nombre del avión se cambió a NB-36 para observar el aspecto nuclear del avión.

General Electric HTRE3 y HTRE1 en el Laboratorio Nacional de Idaho en Arco, Idaho. Estos son los dos motores de avión de ciclo nuclear restantes de propulsión directa. Foto cortesía de Wikimedia Commons .

¡Habrá muchas más cosas si buscas en la web!

Answer 2

A2A: ¿Por qué los motores Rocket / Jet están alimentados con energía criogénica que nuclear?

Tu pregunta no está clara. Criogénico no es un sustantivo, es un adjetivo. Esto es un poco como decir que un auto es conducido por verde Puede querer decir que es impulsado por combustible verde.

Si su adjetivo, criogénico, se aplica a la “energía” al final de la oración, entonces eso no tiene sentido desde la física. La energía en sí no es criogénica.

Algunos combustibles para cohetes son criogénicos (lo que significa que se almacenan a temperaturas muy frías). Por ejemplo, el transbordador utilizaba hidrógeno líquido como combustible y oxígeno líquido como oxidante. Estos son propulsores criogénicos. Pero muchos cohetes usan propulsores que no son criogénicos, por lo que esa es otra razón por la cual su pregunta es un poco confusa. Por ejemplo, la hidrazina es un combustible que se almacena como líquido a temperatura ambiente. No es criogénico.

Tal vez la interpretación correcta es que se pregunta por qué los cohetes usan energía química en lugar de energía nuclear. La respuesta a esa pregunta es que es más barato y más fácil.

Algunos sistemas de propulsión usan energía eléctrica para propulsar iones (a menudo son iones de gases nobles, como argón, criptón, xenón). Se podría usar un reactor nuclear para crear energía eléctrica para ejecutar dicho sistema de propulsión iónica. Pero se quedaría sin propelente (xenón, por ejemplo) mucho antes de quedarse sin energía nuclear. Entonces la energía nuclear se desperdiciaría. Y sería muy costoso crear ese sistema, por lo que no vale la pena.

También es posible usar luz simple (de un láser) para impulsar una nave espacial. Pero se necesita GOBS de energía para obtener cualquier impulso útil. Entonces el reactor nuclear podría seguir alimentando el láser durante décadas. Esto podría ser lo que eventualmente usamos para viajar a otras estrellas. Pero tal sistema está muy lejos de ser práctico todavía.

Básicamente, utilizamos propulsores químicos porque son mucho más simples y baratos que algunos sistemas de propulsión que utilizan energía nuclear.

Answer 3

Aquí hay un artículo con algunas ideas para usar combustible nuclear (pero hasta ahora solo ideas) (y no solo lo quemas):

Propulsión nuclear (muchos enlaces aquí)

Específicamente:

Propulsión de pulso nuclear (por ejemplo, Proyecto Orion (propulsión nuclear))

Una unidad de propulsión nuclear de pulso. La carga explosiva vaporiza ablativamente el propulsor, impulsándolo lejos de la carga y simultáneamente creando un plasma fuera del propulsor. El propulsor luego impacta la placa de empuje en la parte inferior de la nave espacial Orion, impartiendo un pulso de energía de “empuje”.

Cositas interesantes:

El sistema parecía ser completamente viable cuando el proyecto se cerró en 1965, la razón principal es que el Tratado de Prohibición de Pruebas Parciales lo hizo ilegal.

Orion es uno de los pocos motores espaciales interestelares que en teoría podría construirse con la tecnología disponible, como se discutió en un artículo de 1968, Interstellar Transport, de Freeman Dyson.