QUOTE(Denis_Hliustin @ 16.6.2013, 23:22)
Автор известной публикации на эту тему - наш бывший соотечественник (вероятно не в первом поколении):
Robert Zubrin «Nuclear Salt Water Rockets: High Thrust at 10,000 sec ISP», Journal of the British Interplanetary Society 44, 371—376 (1991)
принцип выноса зоны реакции из корпуса двигателя позволяет снять ограничение температурных режимов реактора, и достигать значительно больших температур и давлений. Так, по некоторым расчетам, при эффективности выгорания ядерного топлива 0.8, скорость истечения рабочего тела для такого ЯРД составит 66000 м/с, удельный импульс 6730 секунд, мощность двигателя — 427 ГВт, тяга 12,7 меганьютон, тяговооруженность = 40, масса двигателя 33 тонны.
Уникальной характеристикой ЯРД Зубрина является также сочетание высокого значения удельного импульса и большой общей тяги (развиваемое ускорение может составить несколько g). Никакая другая схема ракетного двигателя, известная на настоящее время, не обладает такой характеристикой.
К недостаткам конструкции можно отнести расточительный расход ядерного топлива, высокие требования к конструкционным материалам сопла, высокорадиоактивный факел двигателя и сложность управления реактором.
Что смущает в предложении Зубрина по его ЯРД.
1) Почему выбор воды в качестве растворителя-основы рабочего тела ЯРД?
Очевидно, что требуется рабочее тело, которое в виде плазмы имеет наименьшую среднюю молекулярную массу. Критмасса делящегося материала для водяных растворов мала, что большой плюс. Однако случае воды-растворителя реакция деления будет проходить на медленных нейтронах и разгон мощности энерговыделения от смеси в критическом состоянии будет низким, т.е. о прогнозируемом выгорании в 80% говорить бессмысленно. В реале выгорание будет гораздо меньше процента.
Более логично выбрать в виде растворителя-рабочего тела или жидкий металл (например, Li-Ga-In эвтектика, которая неплоха растворяет металлический уран и позволит работать с промежуточным спектром нейтронов, близким к 600-700 КэВ) или жидкосолевая эвтектика типа LiF-NaF или LiF-Na-KF (топливо в виде UF4 или PuF3, позволит осуществить разгон мощности на быстрых нейтронах).
В случае использования жидкометаллического топлива, выбрасываемую активную массу в состоянии цепного деления урана/плутония можно будет в течении некоторого короткого времени профилировать по форме и удерживать от преждевременного высокотемпературного разбегания электрическим/магнитным полем.
Использование жидкосолевого топлива с высокой электропроводностью позволяет регулировать форму и профиль активной массы с помощью электрических полей и магнитных зеркал.
2) Предложенный вариант использования в качестве делящегося материала UBr4 не самый оптимальный, поскольку получается, что от 20 до 25% активной смеси и виде плазмы будут составлять ионы брома с соответствующей атомной массой 79,9 гр/моль, что будет заметно снижать удельный импульс двигателя.
Судя по всему, наиболее оптимальным для ЯРД с жидкой активной зоной в факеле будет жидкосолевое топливо типа LiF-NaF-PuF3, возможно c небольшими добавками 241AmF3 или 237NpF3, для утилизации части нейтронов деления и поднятия общего выгорания активной смеси за счет добавочного деления в расчете на кг первично делящегося материала (Pu).
3) Отмечается заметный расход делящихся материалов при длительной работе двигателя Зубрина.
По видимому, такого типа ЯРД имеет смысл делать импульсным. Дал продолжительный импульс длиной пара-тройка секунд, потом некоторое время остывание конструкционных материалов дюз. Далее снова импульс и т.д.
4) Относительно массы непонятно откуда берется величина в 33 тонны. Видимо цифра связана с необходимыми сверхвысокими характеристиками.
Есть ощущение, что комбинация мегаватного уровня быстрого жидкосолевика c системой вывода и профилирования жидкосолевой смеси в факел будет иметь массу в районе 18-19 тонн.
Вообще складывается впечатление, что схема Зубрина вполне жизнеспособна, однако ее натурные испытания на Земле уж очень проблематичны. А испытыния этой схемы в космосе должны сопрягаться с какой-то дополнительной целью, типа запуска недорогого исследовательского зонда к тем же спутникам планет гигантов.
