Rendimiento del fluido de trabajo del cohete térmico nuclear

La relación es bastante sencilla.

La energía inyectada en una unidad de propulsor antes de que se evapore y gastada en evaporarlo es minúscula en comparación con la energía aplicada al propulsor como gas; y para gas de presión y temperatura similares, el número de partículas por unidad de volumen varía muy poco. Como resultado, la aproximación que asume que cada partícula de propulsor, sin importar de qué propulsor sea, recibe aproximadamente la misma cantidad de energía del núcleo del reactor, es bastante precisa. Entonces, tomemos las ecuaciones para la energía cinética y el impulso específico como función de la velocidad de escape:

$g_0$es una constante Suponemos que cada partícula recibe aproximadamente la misma cantidad de energía. Por lo tanto,

donde$m$es la masa de una partícula del propulsor.

Si$I_{sp}$para el hidrógeno monoatómico (realmente no factible, pero solo para establecer la línea de base) era 1 (de alguna unidad, no es muy importante qué), entonces:

• Uno$H_2$partícula pesa alrededor de 2u,$\sqrt{1/2} = 0.7$
• Un átomo de helio tiene aproximadamente 4u,$\sqrt{1/4} = 0.5$
• Un átomo de litio tiene aproximadamente 7u,$\sqrt{1/4} = 0.37$
• Uno$H_2O$la partícula es de aproximadamente 18u,$\sqrt{1/18} = 0.23$
• El zinc fue propuesto en una de las preguntas de este sitio. Uno$Zn$átomo es de aproximadamente 65u,$\sqrt{1/65} = 0.12$
• Si por alguna razón perversa quisieras usar xenon, 131u,$\sqrt{1/131} = 0.08$

Como puede ver, el hidrógeno deja a la competencia en el suelo. El helio es algo comparable, pero no hay grandes ventajas al usarlo sobre el hidrógeno, y para cualquier compuesto rico en hidrógeno (digamos, metano), los ahorros se pierden principalmente en la masa del átomo de unión que arruina el rendimiento total.

editar: agregar otros gases sobre los que está preguntando:$Ar$: 0,16;$N_2$: 0,19;$O_2$: 0,18. El hidrógeno es más de tres veces mejor que el mejor de ellos (nitrógeno).