你好，欢迎回到神经之外！真的很快，我很抱歉我最近没有发布。在迁移到不同的国家，求职和挑战之间，我们都面临着全球目前的医疗状况，这篇文章迟于我希望。我一直在继续在后台工作，但正如你所看到的那样，这个引擎不是一个容易采用离散大块的人！
今天，我们跳进了先进的核热火箭最着名的设计之一：“核电灯泡”，更为称为闭环气体核心核热火火箭。这将是一个多部分帖子，不仅是设计的基础知识，而且设计随着时间的推移而改变的方式，以及检查完成的测试以及提出的测试的测试这个设计前进。
我们在液体核心NTR上看到的挑战之一是裂变产品可以释放到环境中。这不是空间核反应堆污染方面的问题（我们将在几个月内看待这一点的极端版本，但作为一般规则，避免它是有利的大多数时候保持排气量低（为什么我们首先使用氢）。在理想情况下，并且具有足够高的推力比，消除该释放甚至可以使NTR用于表面发射。
这是我们将在今天的讨论中讨论的反应堆类型的潜力，并且在接下来的几篇文章中。由于此反应堆设计的复杂性，以及如何互连所有系统，在此帖子之后可能会在出版物中进行额外的暂停。我一直在努力这个系统的细节超过一个月半，几乎已经完成了燃料本身的基础...所以如果有一点延迟，请理解！
闭合循环气体核心使用六氟化铀（UF6）作为燃料，其包含在熔融的二氧化硅“灯泡”中以形成燃料元件 - 因此流行的“核电灯泡”。其中的几种通过反应器的有源区分布，液体氢气冷却剂流过硅泡，然后通过灯泡周围的现在气态氢并输出反应器的喷嘴。这是气体设计中最保守的，并且只有在我们上次检查的蒸气核心设计方面的一个适度步骤，但仍然提供明显较高的温度，并且可能比VCNTR更高的推力比率。
美国宇航局刘易斯（现在格伦）研究中心和美国联合飞机公司在20世纪60年代和70年代的综合研究努力在这些反应堆的设计方面取得了重大进展，但可悲的是，随着AEC和NASA核热推进的努力，该项目的消亡数十年来的天体清算研究袋子萎缩。虽然它在过去的几十年里，在最近几十年中看到了兴趣的复苏，但是使用电灯泡反应堆的宇宙飞船设计的设计，虽然这是在许多方面，但是在许多方面都是其中之一最易于测试的高级NTR设计。
今天的博客文章侧重于反应堆的一般形状：其基本几何形状，简要介绍其分析和测试，以及反应堆的可能用途。下一个帖子将更详细地涵盖反应堆的分析研究，包括该反应堆可以提供的限制，以及设计中的权衡需要做出实用的数据，以及燃料元件设计的实用性本身。最后，在第三个我们看看完成的测试，本可以通过内核裂变动力测试完成，从该测试中汲取的经验教训，甚至可能有些可能性对这一众所周知的众所周知的经典改进设计。
有了这个，让我们来看看这个反应堆的基本形状，如何工作，以及基本想法的优势和问题是什么。
对于那些年龄的人来说，有一个玩具非常受欢迎：易烘烤的烤箱。这是一个非常简单的玩具：为具有最小成人监督的儿童设计的烤箱，以便能够烹饪各种真正的烘焙食品，通常用预混合的干混或简单的食谱。尽管如此，在常规烤箱中找到特殊的灯泡安装在烤箱中，而不是具有更正常的电阻加热元件，而是从炉子中安装了特殊的灯泡，并且来自灯泡的废热将加热烘箱以烹饪食物。
封闭的循环气体核心NTR采用此想法，并将其升至材料限制允许的边缘。灯泡而不是钨丝，灯泡中的热量是由六氟化铀的临界质量产生的，室温下的气体，其中包括用于反应器和其他应用的裂变燃料富集。这包含在熔融的硅灯泡中，由数十个非常薄管组成 - 与易烘烤烤箱相比，材料的材料中没有太大差异，但在设计方面非常不同 - 含有裂变燃料，并防止裂变产品逃逸。燃料从气体转向等离子体，并在燃料元件的中心形成涡流。
为了进一步保护灯泡与铀和游离氟直接接触，在燃料和灯泡本身的燃料之间注入惰性气体（氩气或氖气）的气体屏障。由于极端温度，消除燃料的电磁辐射的大部分是红外（热量）的形式，而是紫外线辐射，二氧化硅透明，最小化沉积在沉积到的能量灯泡本身。为了进一步保护二氧化硅灯泡，将相同二氧化硅的微粒加入到氖气流中以吸收灯泡对灯泡不透明的一些辐射，以便在撞击灯泡之前去除该部分辐射。该霓虹灯围绕腔室的壁，在进一步约束的铀中产生涡流，然后从灯泡的一端或两端中传出。然后，在重复使用之前，它使用低温氢热交换器和气体离心机进行净化和冷却过程。
现在，当然，燃料中仍然存在强烈的能量，这将沉积在二氧化硅中，并且将尝试几乎立即熔化灯泡，因此必须冷却灯泡。这是通过液态氢完成的，这对来自燃料等离子体的大部分辐射的大部分辐射也是透明的，最小化冷却剂吸收的能量量，除了灯泡本身的二氧化硅。
最后，来自氖气和灯泡冷却过程的现在气态氢气，与任何氢气混合冷却压力容器，反应器的反射器和其他组分，与钨的微粒混合，以增加发出的紫外线辐射量通过燃料。然后，在离开NTR的喷嘴之前，通过反应器中的灯泡围绕灯泡传递到最终温度。
最常见的灯泡版本的灯泡使用了总共七个灯泡，其中灯泡由熔融二氧化硅中的氢气通道的螺旋构成。这是由美国宇航局的刘易斯研究中心（LRC）开创，并由群众的群众（UA）研究。这些研究是在1963年至1972年间进行的，在1980年之前，UA在UA进行了非常少量的后续研究。该设计是4600 MWT的反应器，由233U，1870秒的ISP和推进重量进行比例为1.3。
使用单个灯泡而不是七个来说，使用单个灯泡而不是七个探针任务等，但遗憾的是唯一的论文是PayWalls背后的较小版本。
在NASA和DOE在20世纪90年代初期重新审查核热技术期间，该设计简要地重新检查，以评估设计可以提供的优势，但在该设计中没有进展。
从那时起，虽然对这个概念的兴趣已经发展，但尚未完成新的研究，尽管已经进行了广泛的研究，但设计仍然是休眠。
1946年罗伯特巴钢提出的封闭循环气体核心的第一个版本。该设计非常像内燃烧制室，UF6气体与活塞机械压缩成临界密度。冷却剂将在燃料元件的外部延伸，然后通过喷嘴离开反应器。虽然这种设计尚未在任何深度中探索，但近年来，我已经能够确定，使用压力波而不是机械活塞来压缩气体的新版本（我们覆盖开放循环气体芯柱）。
从1963年开始，联合飞机（UA，United Technologies的子公司）与NASA的刘易斯研究中心（LRC）和Los Alamos Scientific实验室（Lasl）合作，并在开放和封闭的循环气体核心概念，但含有燃料的困难在开放循环概念中，导致公司专注于封闭的循环概念。有趣的是，根据UA的汤姆莱瑟姆（在该计划上工作）的说法，该设计的质量和体积都受到了所提出的航天飞机货物湾的那个电流量。原始概念的另一个限制是由于封闭散热器系统及其相关硬件的质量增加，因此没有外部散热器可以用于热管理。
演变的设计非常详细，并且在许多方面也很有效。然而，纯粹的相互依存子系统的数量是相当沉重的，限制其潜在的有用性并提高其复杂性。
为了到达那里，大量的研究是在许多不同的子系统和物理行为上完成的，并且由于系统设计本身的极端性质，许多实验装置必须不仅建造，而且重新设计多次以获得设计该反应堆所需的结果。
我们将在未来的博客文章中更深入地查看测试历史，但值得查看所进行的测试类型，以了解沿着这种设计多远：
在Edt Hartford，CT的UA设施中的RF（感应加热）测试开始，进行模拟燃料等离子体的直流和射频测试。这些研究通常使用钨代替铀（即使仍然使用的常规做法），因为它既巨大，也对铀有一些类似的物理性质。当时，氩被考虑缓冲气体而不是霓虹灯，这一组成的变化将是我们在详细的测试帖子中看的东西。
感应加热通过使用振动磁场来加热物质，热材料将其分子方向翻转或振动，产生热量。它是核试验的良好选择，因为它能够更均匀地加热模拟燃料，并且可以实现高温 - 它仍然用于核燃料元件测试不仅在紧凑型燃料元件环境测试（CFET）测试支架中，这我介绍了这里http://beyondnerva.com/nuclear-test-stands-and -equplipmition/non-nuclears-thermal-testing/cfeet-compact-fuel-element-environmental-test/，但也在核热火箭环境效果模拟器，我在这里涵盖：http：//beyondnerva.com/nuclecle-test-stands-and-quplipn/non-nuclear-thermal-testing/ntrees/。然而，这种加热的挑战之一是感应线圈，该装置在材料中产生加热。在早期测试中，他们设法熔化它们由于电阻加热而使用的铜线线圈（用于在空间加热器或烤箱中加热的相同方法），并且该团队不可能构建更高动力的设备。
这导致直接电流加热测试，实现更高的温度，该温度通过钨等离子体使用电弧。这不如模拟热量分布在等离子体体中的方式，而是可以实现更高的温度。这对于测试不仅通过燃料的内部加热而产生的涡流的稳定性非常重要，而且是燃料和氖壳系统之间的相互作用。
另一个问题是确定辐射硅，铝和氖的频率透明。通过改变裂变燃料质量的温度，辐射的频率可以调谐到最大化的能量通过惰性气体（然后氩气）和灯泡结构本身的频率。同样，当时（和在一定程度上），灯泡构造略有不同：将一层铝加入灯泡的内表面中，以将更多的热辐射反射回裂变燃料以增加加热，因此增加了燃料的温度。我们将在将来的帖子中查看此设计选项随时间更改。
完成更多的研究和测试，研究中子和γ辐射对反应器材料的影响。这些在任何反应堆中都是重大挑战，但在灯泡反应器中使用的材料也是不寻常的，即使是天体核工程的标准，也需要对这些辐射类型的效果进行详细研究以确保反应器能够操作整个必要的寿命。
也许一个最大的疑虑之一是验证灯泡本身将在整个反应堆的生活中保持其完整性及其功能。二氧化硅是在核反应堆中具有高度不寻常的材料，并且需要保持不仅透明但能够含有二氧化硅颗粒和氢的惰性气体所需的事实，同时在被轰击时仍然透明地透明地透明地透明对于中子（这将改变晶体结构）和伽马射线（这会将个体核的能量状态改变为不同程度）是该计划的主要重点。在那之上，使灯泡的各个管的墙壁需要令人难以置信地薄，并且每个单独的管子的形状非常不寻常，因此处理有显着的实验制造考虑因素。中子，γ和β（高能电子）辐射均可在反应堆寿命过程中对灯泡本身产生影响，并且这些效应需要被理解和占。虽然这些测试大多是成功的，但在此过程中发现了一些有趣的材料，当时Latham博士在20年后讨论了这一项目，他提到的是，他提到的一件事情是，现代材料科学可能为二氧化硅管提供更好的替代品 - 我们将在未来的帖子中再次触摸的概念。
该设计的另一个挑战是它需要将两种不同的材料播种成两种不同的气体：氖/氩必须与二氧化硅接种以保护灯泡，并且氢气推进剂需要用钨接种以使其吸收通过尽可能有效地通过灯泡，同时最小化推进剂质量的增加。虽然正在研究其他反应堆设计的氢播种过程 - 我们在散热器液体中看到这一点，而在未来的未来将在开放的循环气体和一些坚固的核心设计中看到它 - 二氧化硅播种是一种新的挑战，特别是因为所种的材料和种子气体的材料将通过播种到气体中的材料相同。
最后，核试验挑战。 LOS Alamos Scientific实验室进行了一些裂变的测试，这证明了理论上的概念，但这些是低动力的台式测试（我们将来深入介绍）。为了真正测试设计，做一个NTR的热火测试是理想的。幸运的是，当时核炉试验床正在完成时（这里有更多关于HINGA热火测试：http：//beyondnerva.com/2018/06/18/ntr-hot-fire-testing-part-i-rover -and-nerya-testing /和核炉的排气洗涤器在这里：http：//beyondnerva.com/nuclear-test-stands-and-qupliple/nuclear-furnace-exhaust-scrubbers /）。这意味着可以使用这种多功能的试验床来测试控制，良好的系统中的单个亚级灯泡。虽然该测试从未进行过实际进行，但大部分预备设计工作都已完成，我们将在未来的帖子中涵盖另一件事。
封闭的循环气体核心核热火箭是天核历史中最稳定的概念之一。它不仅提供了一种高温核反应堆的选择，它能够避免许多固体燃料的挑战，而且还提供比蒸汽核心NTR除了任何其他设计之外的更好的裂变产品收容。
它也是迄今为止的最复杂的系统之一，具有两种不同类型的闭环气体系统，涉及散热器和分离系统，支持七种不同的燃料室，在独特的环境中的一系列新材料，需要调整既复杂燃料形式的温度和发射率，以确保反应器的部件不会熔化，并且质量和复杂性悬挂在设计人员头上的持续问题。
20世纪60年代和70年代，大多数这些挑战都是在20世纪70年代和20世纪70年代解决的，其中大多数仍然未答复的问题需要测试，这在项目的取消时不可能在空间计划中的优先事项的取消时才不可能。现代材料科学可能为当时可用的人提供更好的解决方案，无论是在该反应堆的测试和运行中。
可悲的是，更新这种设计没有发生，但原始设计仍然是天体核工程中最具标志性的设计之一。
在接下来的两篇文章中，我们将详细研究对反应堆的测试，然后详细介绍反应堆本身。确保留意他们！
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