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美国空间核热推进技术开发介绍

2013-07-17 13:40来源:中国核工业报关键词:NASA核电技术核反应堆收藏点赞

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启动“核低温推进级项目”评价核推进技术可行性

NASA 2011年10月启动为期3年的“核低温推进级项目”(NCPS)。该项目是在核热火箭元件环境模拟器(NTREES)上开展非核试验,目标是评价核热推进技术的经济可承受性和技术可行性。其设想了“核低温上面级”的液态氢推进剂在发射时被冷却到超低温,并在航天器到达安全轨道后才启动,推动航天器飞往遥远目的地。

该项目由一个约50人的大型团队开展,并有小额的硬件采购与实验费用。该项目主要内容包括:NCPS预概念设计与架构整合;开发大功率(~1 MW)核热火箭元件环境模拟器(NTREES);NCPS燃料设计与试验;在NTREES上开展NCPS燃料试验;经济可承受NCPS的开发与鉴定策略以及第二代NCPS概念。NASA认为,NCPS项目取得的进展将推动核热推进与核电推进技术的发展。

NCPS预概念设计与架构整合

NCPS将与空间发射系统(SLS)相整合,并调动目前正为SLS开发的技术和配置。NCPS设计的重点将是,确保最大程度地有利于载人火星任务,尽管该技术将具备大量其他用途。NCPS的两种主要候选燃料是钨合金陶瓷和复合材料燃料,二者都有广泛的开发历史。

开发大功率核热火箭元件环境模拟器

NCPS的主要风险是稳定燃料形式的开发。燃料在热气体环境中的质量损失对燃料的寿期与性能具有很大限制。因此,1 MW核热火箭元件环境模拟器(NTREES)试验室的建成是NCPS的主要里程碑项目。NTREES设施还包括一个电弧加热器和一个紧凑热氢气试验室,其目的是开展核热火箭燃料元件和燃料材料的真实环境非核试验。1 MW NTREES试验室在全面运行后,就能对燃料元件和材料展开试验,流动氢气压力可达1000 psi,温度能超过3000 K,通道功率密度接近原型堆。

NTREES设施已获得对含有贫化铀的燃料进行试验的许可证。设施安装的一套高温计用于测量燃料温度曲线,一台质谱仪用于评价燃料性能并评估试验期间燃料元件的潜在材料损失。NTREES的推进剂来自于设施外部的贮气拖车,能实现任何时间长度的连续、不间断试验。NTREES设施还包括电弧加热器,能让温度高达3160 K的氢气流经材料或燃料样品约达30分钟,这对预先检查材料样品特别有用。另外,还有一个能够开展高温燃料样品试验的紧凑试验室。

该项目还将对NTREES内的能量沉积与热传输过程以及对材料力学和流体/材料相互作用产生详细理解,从而更好地改进未来试验条件,获得尽可能多的信息,以便精确地将非核试验的数据外推到真实反应堆条件下。

投稿与新闻线索:陈女士 微信/手机:13693626116 邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#改成@)

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