nucleaire thermische voortstuwing, die warmte van kernreacties als brandstof gebruikt, op een dag kan worden gebruikt in bemande ruimtevluchten, mogelijk zelfs voor missies naar Mars. Zijn ontwikkeling, echter, vormt een uitdaging. De gebruikte materialen moeten bestand zijn tegen hoge hitte en regelmatig bombardement van hoogenergetische deeltjes.

Wil Searight, een doctoraalstudent nucleaire technologie aan Penn State, draagt ​​bij aan onderzoek dat deze vooruitgang mogelijker kan maken. Hij publiceerde bevindingen van een voorlopige ontwerpsimulatie in Fusiewetenschap en -technologie , een publicatie van de American Nuclear Society.

Om nucleaire thermische voortstuwing beter te onderzoeken, Searight simuleerde een kleinschalig laboratoriumexperiment dat bekend staat als een waterstoftestlus. De opstelling bootst de werking van een reactor in de ruimte na, waar stromende waterstof door de kern reist en de raket voortstuwt - bij temperaturen tot bijna 2, 200 graden Fahrenheit. Searight ontwikkelde de simulatie met behulp van afmetingen uit gedetailleerde tekeningen van verbindingsbuizen, de componenten die een groot deel uitmaken van de testlus waardoor waterstof stroomt. Industriepartner Ultra Safe Nuclear Corporation (USNC) leverde de tekeningen.

"Begrijpen hoe de componenten van USNC zich gedragen in een hete waterstofomgeving is cruciaal om onze raketten naar de ruimte te brengen, "Zei Searight. "We zijn verheugd om samen te werken met een van de belangrijkste reactoraannemers voor NASA's nucleaire voortstuwingsproject in de ruimte, die streeft naar een demonstratie nucleaire thermische voortstuwingsmotor binnen een decennium."

Geadviseerd door Leigh Winfrey, universitair hoofddocent en leerstoel voor nucleaire engineering, Searight gebruikte Ansys Fluent, een modelleringssoftware, een simulatielus ontwerpen van een roestvrijstalen buis met een buitendiameter van ongeveer vijf centimeter. In het model, de lus wordt aangesloten op een waterstofpomp en circuleert hete waterstof door een testsectie naast een verwarmingselement.

Searight ontdekte dat terwijl het constant verwarmen van waterstof tot 2, 200 graden Fahrenheit mogelijk was, het was noodzakelijk om een ​​verwarmingselement direct boven het testgedeelte op te nemen om een ​​vermindering van de verwarming te voorkomen. Gegevens verzameld uit de modelleringssoftware toonden aan dat de waterstofstroom door het testgedeelte soepel en uniform was, het verminderen van ongelijkmatige warmteverdeling door de lus die de veiligheid en levensduur van de opstelling in gevaar zou kunnen brengen. Analyse van de resultaten bevestigde ook dat roestvrij staal een gemakkelijkere en kosteneffectievere constructie van de lus mogelijk zou maken.

"We zijn verheugd om de eerste stappen te zetten in het ontwikkelen van een unieke mogelijkheid voor simulatie van extreme omgevingen in Penn State, "Zei Winfrey. "Dit voorbereidende werk zal ons in staat stellen om onderzoek te doen dat een grote impact zou kunnen hebben op de toekomst van de verkenning van de ruimte."

Met verder onderzoek, Het voorbereidende werk van Searight zou het mogelijk kunnen maken om uitgebreider materialen te testen die op een dag zouden kunnen worden geïmplementeerd om snellere, efficiëntere ruimtevaart met behulp van reactor-aangedreven raketten.

Onlangs, Searight ontving de George P. Shultz en James W. Behrens Graduate Scholarship van ANS. Searight zal de prijs gebruiken om zijn toekomstige werk aan de testloop te ondersteunen. de $ 3, 000 beurs eert Shultz, een voorstander van nucleaire non-proliferatie en ontvanger van de Presidential Medal of Freedom die in februari stierf, en Behrens, een voormalig ANS-bestuurslid die tal van functies bekleedde in de nationale veiligheidssector.