reator de fissão gasosos - Gaseous fission reactor

Um reactor nuclear gás (ou gás alimentado reactor ou reactor de vapor de núcleo ) é uma proposta tipo de reactor nuclear , em que o combustível nuclear seria num estado gasoso, em vez de líquida ou sólida. Neste tipo de reactor, os únicos materiais de limitação de temperatura seria as paredes do reactor. Reactores convencionais têm limitações estritas por causa do núcleo seria derreter se a temperatura do combustível foram de subir muito alto. Pode também ser possível limitar o combustível gasoso fissão magneticamente, electrostaticamente ou electrodynamically de modo que não toque (e derreter) as paredes do reactor. Uma vantagem potencial do conceito núcleo do reactor gasoso é que, em vez de depender das tradicionais Rankine ou Brayton ciclos de conversão, pode ser possível extrair magnetohydrodynamically electricidade, ou com a conversão directa simples electrostática das partículas carregadas.

Teoria de Operação

O reactor de vapor de núcleo (VCR), também chamado um reactor de núcleo gás (GCR), foi estudada durante algum tempo. Ele teria um núcleo de gás ou vapor composto de tetrafluoreto de urânio (UF ₄ ) com um pouco de hélio ( ⁴ He) adicionado para aumentar a condutividade elétrica, o núcleo vapor também podem ter pequenas UF ₄ gotas nele. Ela tem tanto aplicações baseadas terrestres e espaciais. Uma vez que o conceito de espaço não tem necessariamente de ser econômico, no sentido tradicional, permite o enriquecimento de exceder o que seria aceitável para um sistema terrestre. Além disso, permite uma maior proporção de UF ₄ para o hélio, o qual na versão terrestre seria mantida apenas suficientemente elevada para assegurar criticalidade, a fim de aumentar a eficiência de conversão directa. A versão terrestre é concebido para uma temperatura de núcleo de vapor de entrada de cerca de 1500 K e temperatura de saída de 2500 K e um UF ₄ a proporção de hélio de cerca de 20% a 60%. Pensa-se que a temperatura de saída pode ser aumentada para que o de 8000 K a 15000 K intervalo em que os gases de escape seria um gás de electrões não-equilíbrio gerado-fissão, o que seria muito mais importante para um desenho de foguetes. Uma versão terrestre de fluxo esquemático do VCR pode ser encontrado na referência 2 e no resumo dos sistemas nucleares não clássicos na segunda ligação externo. O conceito de espaço de base seria cortada no final do canal de DMH.

Raciocínio para He-4 disso

⁴ Ele pode ser usado em aumento da capacidade do projeto para extrair energia e ser controlado. Algumas frases de Anghaie et al. lança luz sobre o raciocínio:

"A densidade de potência no canal de MHD é proporcional ao produto da condutividade eléctrica , velocidade ao quadrado e o campo magnético ao quadrado σv²B². Portanto, a entalpia de extracção é muito sensível às condições de fluido de entrada-saída MHD. O reactor de vapor de núcleo proporciona um hotter- do-o mais fluido com potencial para condutividade equilíbrio e duto velocidades térmicos adequados. Considerando-se o produto V² × B², é evidente que um fluido de trabalho luz deve dominar as propriedades térmicas e o UF ₄ fracção deve ser pequeno. realce condutividade eléctrica adicional pode ser necessário a partir de ionização térmica de materiais adequados de sementes, e de não-equilíbrio de ionização por fragmentos de fissão e outra radiação ionizante produzida pelo processo de fissão."

veículo espacial

A variante nave espacial do reactor de fissão gasoso é chamado o foguete reactor núcleo gás . Existem duas abordagens: o ciclo aberto e fechado. No ciclo aberto, o propulsor, mais provável de hidrogénio, é alimentado ao reactor, aqueceu-se por meio da reacção nuclear no reactor, e sai para fora da outra extremidade. Infelizmente, o propulsor será contaminada por combustíveis e produtos de cisão e, embora o problema pode ser atenuado, projetando os hidrodinâmica dentro do reator, ele processa o projeto do foguete completamente inadequado para uso em atmosfera.

Pode-se tentar contornar o problema, confinando o combustível de fissão magneticamente, de uma maneira semelhante ao combustível de fusão em um tokamak . Infelizmente, não é provável que este acordo vai realmente trabalhar para conter o combustível, uma vez que a proporção de ionização para o impulso da partícula não é favorável. Considerando que um Tokamak teria geralmente funcionam para conter deutério ou trítio isoladamente ionizado com uma massa de dois ou três daltons , o vapor de urânio, seria, no máximo, triplamente ionizado com uma massa de 235 daltons (unidade) . Desde que a força transmitida por um campo magnético é proporcional à carga sobre a partícula, e a aceleração é proporcional à força dividida pela massa da partícula, os ímãs necessário para conter gás de urânio seria pouco prática geral; maioria desses projetos têm-se centrado sobre ciclos de combustível que não dependem de reter o combustível no reator.

No ciclo fechado, a reacção é totalmente protegido do propulsor. A reacção está contido num recipiente de quartzo e o propulsor apenas flui fora dela, sendo aquecido de um modo indirecto. O ciclo fechado evita a contaminação porque o propulsor não pode entrar no próprio reactor, mas a solução carrega uma penalização significativa para o foguete lsp .

Produção de energia

Para fins de produção de energia, pode-se usar um recipiente localizado dentro de um solenóide. O recipiente é cheio com gasoso hexafluoreto de urânio , onde o urânio é enriquecido, a um nível um pouco abaixo da criticalidade. Depois disso, o hexafluoreto de urânio é comprimido por meios externos, iniciando assim uma reacção em cadeia nuclear e uma grande quantidade de calor, que por sua vez provoca uma expansão do hexafluoreto de urânio. Uma vez que o UF ₆ está contido no interior do recipiente, não pode escapar e assim comprime em outro lugar. O resultado é uma onda de plasma em movimento no recipiente, e o solenóide converte parte da sua energia em electricidade a um nível de eficiência de cerca de 20%. Além disso, o recipiente tem de ser arrefecido, e pode-se extrair energia a partir do fluido de arrefecimento por passagem através de um sistema de permutador de calor e como turbina numa central térmica normal.

No entanto, há enormes problemas com a corrosão durante este arranjo, tal como o hexafluoreto de urânio é quimicamente muito reactivos.

Veja também

• foguete reactor núcleo Gás
• propulsão de naves espaciais

Referências

• Brown, LC (2001). A conversão direta da energia de fissão Reactor: Relatório anual para o período de 15 de agosto de 2000 Através de 30 de setembro de 2001
• Knight, T. (data desconhecida) Projeto do protetor para uma base no espaço de vapor núcleo do reator [online] disponível em archive.org

links externos

• Resumo dos sistemas nucleares não-clássicas no Wayback Machine (arquivado 27 de maio de 2010)