|
Испытание ракетно-ядерного топлива для полета на Марс
|
|
|
|
Команда из Национальной лаборатории Ок—Риджа Министерства энергетики США, к которой присоединились студенты университета, недавно посетила исследовательский реактор Университета штата Огайо, чтобы провести новый эксперимент по нанесению покрытий из ядерного ракетного топлива, которые могли бы помочь астронавтам НАСА быстрее и эффективнее доставлять грузы на Марс.
|
|
|
|
"Целью нашего эксперимента было протестировать технологию нанесения покрытия на топливо и оценить, может ли оно выдерживать интенсивные условия эксплуатации ядерной тепловой ракеты", - сказал Брэндон Уилсон, сотрудник отдела исследований и разработок в группе ORNL по измерению ядерной и экстремальной обстановки. - Испытания материалов при исключительно высоких температурах - это первый и решающий шаг на пути к тому, чтобы помочь НАСА разработать и квалифицировать ядерное топливо для пилотируемых космических полетов с использованием технологии ядерных тепловых двигателей".
|
|
|
|
Ядерный тепловой двигатель, или NTP, - это технология, которая потенциально может изменить правила игры для полетов НАСА с экипажами на Марс в 2040 году. Двигатели NTP используют ядерный реактор для нагрева водорода до сверхвысоких температур, а затем выбрасывают нагретый водород через сопло, которое создает тягу и перемещает ракету в пространстве более эффективно, чем традиционная химическая ракета. По сути, двигатели NTP могли бы значительно сократить время полета на Марс при одновременном снижении общих затрат на полет и уменьшении воздействия радиации и невесомости на астронавтов.
|
|
|
|
|
|
|
Однако разработка и испытания материалов, способных выдерживать условия, не похожие ни на что другое на Земле, по-прежнему остаются сложной задачей.
|
|
|
|
Компания ORNL впервые применила технологию нанесения покрытия на топливо и материалы активной зоны реактора из карбида циркония, что позволяет защитить эти критически важные компоненты от проникновения водорода и коррозии, не оказывая влияния на нейтронную систему реактора. Чтобы протестировать это покрытие в условиях комбинированного воздействия высокой температуры и высокой радиации, исследователи из группы по измерению ядерной и экстремальной обстановки лаборатории разработали стационарный стенд для испытаний при экстремальных температурах (INSET) - специализированную высокотемпературную печь, предназначенную для работы в ядерном реакторе.
|
|
|
|
Вторая версия INSET в настоящее время является единственной доступной технологией, которая позволяет быстро нагревать материалы от комнатной температуры до 2200 градусов Цельсия примерно за пять минут, обеспечивая быструю обработку после нейтронного облучения.
|
|
|
|
Разработанный в ORNL при значительном участии аспирантки Университета Теннесси Эмили Хатчинс, INSET 2.0 представляет собой экономичный вариант для проведения множества экспериментов как внутри, так и снаружи реактора. Благодаря своей универсальной конструкции INSET может использоваться для оценки любого исследовательского реактора с диаметром отверстия более восьми дюймов, обеспечивая непревзойденную универсальность при испытаниях материалов при высоких температурах.
|
|
|
|
INSET использовался для проведения испытаний на облучение частиц-заменителей, покрытых оболочкой, в исследовательском реакторе Университета штата Огайо. Там четыре образца заменителей ядерного ракетного топлива, покрытых карбидом циркония, были помещены во INSET и облучались в течение двух дней при многократном температурном цикле.
|
|
|
|
В состав экспериментальной группы входили Уилсон, Хатчинс и Брайан Конри, аспирант-исследователь ORNL, а также Павел Шиленко, курсант Вест-Пойнта. Хатчинс и Шиленко были главными операторами эксперимента, устанавливая встроенную печь и записывая данные на протяжении всего двухдневного испытания.
|
|
|
|
"Я исключительно горжусь Эмили и Павлом", - сказал Уилсон. - Их вклад в этот проект стал важной вехой в наших исследованиях, а также опытом обучения, который, я надеюсь, сформирует их будущее как лидеров в области ядерной науки и техники".
|
|
|
|
Позже этой весной команда исследователей проведет анализ после облучения в ORNL, чтобы оценить эффективность покрытий и их способность защищать топливо в условиях эксплуатации.
|
|
|
|
"Результаты этого эксперимента станут важным шагом в развитии технологии ядерных тепловых двигателей для будущих космических исследований человека", - сказал Уилсон.
|
|
|
|
Кэтрин Монтойя, Эдди Лопес Гонорато, Крейг Грей, Боб Ситтерсон, Ник Принс и Н. Дайанн Булл Эзелл из ORNL также внесли свой вклад в этот эксперимент. Команда выражает признательность Лаборатории ядерных реакторов Университета штата Огайо за поддержку и содействие сотрудников реактора.
|
|
|
|
Источник
|
