¿Podría construir un reactor nuclear basado en el principio de Bernoulli?

Por supuesto que podrías, pero es una MUY mala idea...

Con suficiente tiempo y dinero, una hazaña de ingeniería como la que acabas de describir es superable. Ciertamente podría diseñar y construir una planta de energía nuclear que haga esto, pero ninguna persona en su sano juicio que tenga la experiencia para diseñar un reactor nuclear lo haría jamás. Es el equivalente a gastar una fortuna en quitar todos los cinturones de seguridad, bolsas de aire y zonas de deformación de su automóvil moderno.

Los reactores nucleares modernos funcionan con un diseño a prueba de fallas. De hecho, necesitan energía para mantener el reactor en funcionamiento. Por supuesto, hay más que esto, pero básicamente las barras de control están configuradas para que, sin energía, caigan en una posición que controle y limite la reacción del combustible nuclear. Requieren poder para ser levantados del camino para permitir que la reacción se acumule. Eso significa que si la energía del reactor falla por cualquier motivo, la reacción se detiene en lugar de acumularse hasta una masa crítica y fundir el reactor.

Su diseño hace exactamente lo contrario. Básicamente requiere poder para ralentizar la reacción, no al revés. En resumen, mientras tenga energía puede controlar su reacción bastante bien y de una manera visualmente espectacular, pero si se corta la energía por cualquier motivo, o tiene una falla mecánica en los ventiladores del refrigerante, o cualquier otro problema, su velocidad de reacción y la temperatura en realidad comienza a aumentar. Terminarías con un colapso.

En resumen, desea que su reactor falle de manera segura o, en otras palabras, falle de manera que la posición predeterminada del reactor sin energía o durante una falla mecánica de algún tipo signifique que la reacción se detenga. Este diseño solo permite controlar la reacción SI el reactor está funcionando correctamente. En su primera falla en la planta, tendrá un día realmente malo.

Su diseño parece una pesadilla de seguridad absoluta. También señalaré que su idea de seguridad de que las pequeñas bolitas de combustible se separan cuando se elimina el flujo de aire depende más bien de que no estén tan calientes como para comenzar a derretirse, lo que anula el objetivo del ejercicio.

Sin embargo, la idea subyacente de que si elimina la tediosa necesidad de evitar que su reactor se derrita y se convierta en una escoria mortal, puede hacerlo funcionar muy caliente y así obtener todo tipo de aumentos de eficiencia y varios otros beneficios es a) bastante cierto y b) algo que la gente ha investigado, aunque no necesariamente para los fines en los que estaba pensando.

Operar una cosa así dentro de un pozo de gravedad, como en la superficie de la Tierra, es una idea bastante terrible, porque cualquier tipo de falla arruinará su reactor como una carga de pegote muy caliente e intensamente radiactivo que se derrama sobre el piso de la estructura de contención. y se derrite y se quema hasta que se enfría lo suficiente, o alternativamente, el gas de fisión radiactivo intenso se elevará y cubrirá todo el techo, quemándose y derritiéndose mientras lo hace. El primero sería indistinguible de un colapso y mucho más difícil de evitar, y el segundo es un tipo de catástrofe completamente nuevo y emocionante.

En el espacio , sin embargo, no tienes que preocuparte por la gravedad o incluso por la convección, si no quieres. Demonios, en caso de emergencia, existe la opción de volar el núcleo del reactor al espacio donde no hará daño a nadie (no recomendado en órbita alrededor de un planeta, o posiblemente incluso en una magnetosfera planetaria, o cerca de otras naves, etc.) .

¡He aquí el cohete térmico nuclear con núcleo de gas de ciclo abierto!

(imagen del Proyecto Rho , más información sobre este y muchos otros diseños de cohetes nucleares en el enlace)

Puede hacer funcionar su reactor a una temperatura bastante alta de 55000 K , y el único compromiso que tiene que hacer es que parte del plasma de uranio se filtrará con el hidrógeno, pero no puede hacer una tortilla sin romper algunos huevos, ¿eh?

Posiblemente posible pero probablemente poco práctico

Mantener un objeto sostenido a través de una columna de fluido en movimiento requiere que el fluido se mueva hacia arriba a la velocidad terminal del objeto. El uranio y el plutonio son increíblemente densos, y los gránulos esféricos no ofrecerán mucha resistencia aerodinámica, por lo que necesitará usar sales fundidas o algún otro fluido muy denso como refrigerante o gránulos de combustible muy pequeños que puedan mantenerse en el aire por el agua. para mantener manejable la velocidad requerida del chorro.

El diseño resultante no sería muy tolerante a fallas, ya que ahora tendría una masa crítica de combustible que debe mantenerse suspendida continuamente por un chorro de fluido controlado con precisión en todo momento para que funcione correctamente. Y sí, podría diseñar la parte inferior del contenedor de fluido de modo que una falla del chorro provoque que el combustible se disperse por la parte inferior del contenedor, pero necesitaría alguna forma de volver de ese estado a uno funcional con un mínimo intervención exterior.

Sin embargo, de cualquier manera, si va a trabajar con gránulos esféricos de combustible, entonces podría ahorrarse mucho jugueteo con bombas de chorro de alta potencia construyendo un reactor Pebble Bed en su lugar. Estos utilizan el mismo tipo de gránulos de combustible esféricos apilados en un lecho estático, con un refrigerante de gas inerte que fluye a través de ellos. Los gránulos usados ​​se retiran de la parte inferior, los nuevos se dejan caer en la parte superior y, de lo contrario, los gránulos simplemente se sientan allí reaccionando felizmente en su pila.

Algo por el estilo puede incorporarse en un reactor de fusión. Uno de los principales problemas de la fusión es que el plasma debe estar muy caliente, 100 000 000 K. Esto derretirá todo lo que toque, por lo que debe mantenerse alejado de las paredes. El magnetismo ha sido el camino hasta ahora, pero tal vez agregar un gas que fluya rápidamente podría ayudar a los imanes.