¿Cómo funciona el flujo de propulsor en un cohete térmico nuclear?

Supongo que primero se trata de un cohete térmico nuclear con un núcleo sólido. El principio de funcionamiento parece bastante simple: acerque su propulsor a su combustible nuclear, inicie una reacción y espere a que se acumule algo de calor/presión debido a la absorción de neutrones (¿y otros?). Una vez que tiene suficiente calor, libera el propulsor a través de su boquilla y obtiene aceleración, ¿verdad?

Sin embargo, cuando libera propulsor, la presión dentro de la cámara de reacción cae, por lo que tendrá que volver a llenarla con propulsor nuevo de sus tanques. Considero que esto es un problema práctico grave, ya que la presión dentro de la cámara sigue siendo bastante alta (idealmente, si desea lograr un empuje constante, debe trabajar contra la presión objetivo). Según mi comprensión limitada, parece que necesita llevar el propulsor a una presión aún más alta para presionarlo en la cámara de reacción, lo que sería absurdo ya que entonces podría bombearlo directamente a través de la boquilla.

Entonces, ¿qué me estoy perdiendo aquí? ¿Cómo se introduce el propulsor en la cámara de reacción? Puntos de bonificación por responder lo mismo para los motores de núcleo líquido o de gas más complicados.

No sé si puede estar malinterpretando algo fundamental: el motor funciona continuamente. Es decir, no mantiene el refrigerante estacionario hasta que lo libera, lo pasa por un canal de enfriamiento donde se calienta en el camino. Al menos en funcionamiento nominal, el flujo no se estanca en ninguna parte.
Claro que lo hace. Pero un poco de discretización ayuda a entender los fundamentos a veces ;).
Curiosamente, este es un problema de ciencia espacial avanzada, pero la misma situación ocurre en una caldera de máquina de vapor, y los fundamentos de sus soluciones son bastante similares.
El reactor no presuriza el propulsor, sino que lo calienta. Luego, la boquilla convierte el gas caliente de presión moderada a alta en gas frío de baja presión y alta velocidad (igual que un cohete químico)

Respuestas (1)

Tienes el mismo problema en cualquier cohete. La presión en la salida de la bomba debe ser superior a la presión de la cámara. Lo que se está perdiendo es que la densidad de su propulsor cae por calentamiento, tanto en reacciones químicas como al ser alimentado a través de un núcleo nuclear.

Para un cohete térmico nuclear, parte del hidrógeno calentado (y por lo tanto expandido) se extrae para impulsar una turbina, que proporciona la energía para impulsar una bomba de combustible.

Diagrama de un cohete térmico nuclear

Crédito de la imagen: dibujo original de Tokino en Wikimedia Commons, vectorizado por CommiM en Wikipedia; licenciado bajo GFDL y CC-By-SA 3.0 .

Buena respuesta. No solo creaste ese boceto para mí, ¿verdad? ¿Entiendo esto correctamente: la cantidad de energía requerida para llevar el hidrógeno líquido a la presión requerida es menor que la cantidad de energía transportada por el hidrógeno calentado?
@choeger La imagen es de wikipedia. Sí, el hidrógeno líquido es varios órdenes de magnitud más denso que el hidrógeno gaseoso caliente, por lo que requiere relativamente poca energía para presurizar... "relativamente" es la palabra clave aquí. Todavía es mucha energía.
Cuando use imágenes de Wikipedia, realmente debe tratar de dar crédito al autor real; la mayoría de ellos son elaborados por colaboradores voluntarios, como tú y yo aquí en Stack Exchange, y el crédito es todo lo que obtienen. (Es cierto que, en este caso particular, rastrear a los autores originales fue un poco difícil, ya que el diagrama específico que escogiste es una versión modificada de uno anterior, y la copia modificada se barajó en varios sitios de Wikimedia antes de terminar en su ubicación actual, pero al menos vale la pena intentarlo).
Creo que el dibujo es demasiado básico para garantizar la protección de los derechos de autor, así que no me molesté. Pero gracias por agregarlo.
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