기체분열로

Gaseous fission reactor

가스 원자로(또는 가스 연료 원자로 또는 증기 노심 원자로)는 핵연료가 액체나 고체가 아닌 기체 상태에 있는 제안된 원자로의 일종이다. 이러한 유형의 원자로에서 온도 제한 물질은 원자로 벽뿐일 것이다. 기존 원자로는 연료 온도가 너무 높아지면 노심이 녹기 때문에 제한이 엄격하다. 또한 기체 핵분열 연료가 원자로 벽에 닿지 않도록 자기, 정전기 또는 전기 역학적으로 억제하는 것이 가능할 수 있다. 기체 원자로 노심 개념의 잠재적 이점은 전통적인 랭킨 또는 브레이튼 변환 주기에 의존하는 대신, 전기 자석 수력 역학적으로 또는 충전된 입자의 단순한 직접 정전기 변환으로 추출할 수 있다는 것이다.

운영이론

가스노심원자로(GCR)라고도 불리는 증기노심원자로(VCR)는 한동안 연구되어 왔다. 그것은 약간의 헬륨(He)4이 첨가된 우라늄4 테트라플루오라이드로 구성된 가스 또는 증기 코어를 가지고 전기 전도성을 증가시킬 것이며, 증기 코어에 작은 UF 방울이4 있을 수도 있다. 지상 및 우주 기반 애플리케이션을 모두 갖추고 있다. 우주 개념이 전통적인 의미에서 반드시 경제적일 필요는 없기 때문에, 그것은 농축이 지상 시스템에 허용되는 것을 초과하도록 허용한다. 또한 UF4 대 헬륨의 높은 비율을 허용하는데, 이는 지상 버전에서 직접 변환의 효율성을 높이기 위해 중요도를 보장할 수 있을 정도로 높게 유지될 것이다. 지상 버전은 약 1,500 K의 증기 코어 입구 온도와 2,500 K의 출구 온도, UF4 대 헬륨 비율이 약 20%에서 60%가 되도록 설계되었다. 배출구 온도를 8,000 K에서 15,000 K 범위까지 올릴 수 있을 것으로 생각되며, 여기서 배기가스는 핵분열 발생 비균형 전자 가스가 될 것이며, 이것은 로켓 설계에 훨씬 더 중요할 것이다. VCR 흐름도의 지상 버전은 참고자료 2와 두 번째 외부 링크의 비분류 핵 시스템 요약에서 확인할 수 있다. 공간 기반 개념은 MHD 채널의 끝에서 단절될 것이다.

He-4 추가에 대한 추론

4그는 에너지를 추출하고 제어되는 설계의 능력을 증가시키는데 사용될 수 있다. 앙하이 등의 몇 문장은 그 추론을 조명한다.

"MHD 덕트의 전력 밀도는 전기 전도도, 속도 제곱 및 자기장 제곱 σv²B²의 산물에 비례한다. 따라서 엔탈피 추출은 MHD 입출력 유체 조건에 매우 민감하다. 증기 노심 원자로는 적절한 열평형 전도도와 덕트 속도를 위한 잠재력을 가진 가장 뜨거운 액체를 제공한다. 제품 v² × B²를 고려하면 가벼운 작동 유체가 열 특성을 지배해야 하며 UF 비율이4 작아야 한다는 것이 명백하다. 적절한 종자재의 열 이온화, 핵분열 파편에 의한 비평형 이온화 및 핵분열 과정에 의해 생성되는 기타 이온화 방사로부터 추가적인 전기전도도 향상이 필요할 수 있다."[1]

우주선

기체 핵분열 원자로의 우주선 변형은 가스 노심 원자로 로켓이라고 불린다. 두 가지 접근법이 있다: 개방 사이클과 폐쇄 사이클이다. 개방 사이클에서는 수소로 가장 가능성이 높은 추진체를 원자로에 공급해 원자로 내 핵반응으로 가열한 뒤 반대쪽 끝을 빠져나간다. 불행히도 추진체는 연료와 핵분열 생성물에 의해 오염될 것이고, 원자로 내의 유체역학을 설계함으로써 문제를 완화할 수 있지만, 그것은 로켓 디자인을 대기 중에 사용하기에 완전히 부적합한 것으로 만든다.

사람들은 핵분열 연료를 토카막의 핵융합 연료와 비슷한 방식으로 자석적으로 고정시킴으로써 문제를 회피하려고 시도할 수 있다. 불행하게도 입자 운동량 대비 이온화 비율은 바람직하지 않기 때문에 이 배열이 실제로 연료를 억제하는 데 효과가 있을 것 같지는 않다. 일반적으로 토카막은 2-3달턴의 질량을 가진 단일 이온화 중수소나 삼중수소를 포함하도록 작용하는 반면, 우라늄 증기는 최대 235달톤(단위)의 질량으로 삼엽 이온화된다. 자기장에 의해 전달되는 힘은 입자의 전하량에 비례하고 가속도는 입자의 질량으로 나눈 힘에 비례하므로 우라늄 가스를 함유하는 데 필요한 자석은 비현실적으로 클 것이다; 그러한 설계는 대부분 연료의 연료 사이클에 초점을 맞추었다. 원자로의

폐쇄 사이클에서 반응은 추진체로부터 완전히 차폐된다. 그 반응은 쿼츠 용기에 담겨 있고 추진체는 간접적으로 가열되어 그 바깥으로 흐를 뿐이다. 폐쇄 사이클은 추진체가 원자로 자체로 진입할 수 없기 때문에 오염을 피하지만, 이 용액은 로켓의 Isp에 상당한 페널티를 준다.

에너지 생산

에너지 생산을 위해 솔레노이드 내부에 위치한 용기를 사용할 수 있다. 그 컨테이너는 우라늄이 농축된 기체 우라늄 6불화합물로 채워져 있는데, 임계치에 약간 못 미치는 수준이다. 이후 외부 수단에 의해 헥사플루오라이드 우라늄이 압축되어 핵사슬 반응과 대량의 열이 발생하게 되며, 이는 다시 헥사플루오라이드 우라늄의 팽창을 초래하게 된다. UF는6 선박 안에 들어있기 때문에 빠져나오지 못해 다른 곳으로 압축된다. 그 결과 용기에서 플라즈마파가 이동하며, 솔레노이드는 에너지 일부를 약 20%의 효율 수준으로 전기로 변환한다. 또 용기는 반드시 냉각시켜야 하며 일반 화력발전소와 마찬가지로 열교환기와 터빈 시스템을 통해 냉각재에서 에너지를 추출할 수 있다.

그러나, 이 배치 동안에 부식에는 엄청난 문제가 있는데, 이는 육불화 우라늄이 화학적으로 매우 반응하기 때문이다.

참고 항목

참조

  1. ^ 앙가이, S, 피카르, P, 루이스, D. (알 수 없는 날짜) 가스 노심 및 증기 노심 원자로—개념 요약
  • 브라운, L.C. (2001) 직접 에너지 변환 핵분열 원자로: 2000년 8월 15일부터 2001년 9월 30일까지의 기간별 보고서
  • Knight, T. (114일) 우주 기반 증기 노심 원자로를 위한 실드 설계 [118] archive.org에서 이용 가능하다.

외부 링크

  • "Summary of non-classical nuclear systems" (PDF). Archived from the original (PDF) on October 15, 2004. Retrieved October 28, 2005.