Уилл Сирайт, докторант по ядерной инженерии в Пенсильванском университете, вносит свой вклад в исследования, которые могли бы сделать эти достижения более осуществимыми. Он опубликовал результаты предварительного проектного моделирования в Наука и технология термоядерного синтеза, публикация Американского ядерного общества.

Чтобы лучше исследовать ядерный тепловой двигатель, Searight смоделировал мелкомасштабный лабораторный эксперимент, известный как цикл испытаний водорода. Установка имитирует работу реактора в космосе, где поток водорода проходит через?ядро и приводит ракету в движение - при температурах почти до 2200 градусов по Фаренгейту. Searight разработал моделирование, используя размеры из подробных чертежей соединительных трубок, компонентов, которые составляют большую часть испытательного контура, через который протекает водород. Промышленный партнер Ultra Safe Nuclear Corporation (USNC) предоставил чертежи.

"Понимание того, как компоненты USNC ведут себя в среде горячего водорода, имеет решающее значение для вывода наших ракет в космос", - сказал Сайрайт. "Мы очень рады работать с одним из основных подрядчиков по реакторам для проекта космического ядерного двигателя НАСА, который стремится создать демонстрационный ядерный тепловой двигатель в течение десятилетия".

По рекомендации Ли Уинфри, адъюнкт-профессора и заведующей кафедрой ядерной инженерии программы бакалавриата, Searight использовала программное обеспечение для моделирования Ansys Fluent для проектирования контура моделирования из трубы из нержавеющей стали с наружным диаметром около двух дюймов. В модели контур соединяется с водородным насосом и обеспечивает циркуляцию горячего водорода через испытательный участок, примыкающий к нагревательному элементу.

Searight обнаружил, что, хотя последовательный нагрев водорода до 2200 градусов по Фаренгейту был возможен, было необходимо включить нагревательный элемент непосредственно над испытательной секцией, чтобы предотвратить уменьшение нагрева. Данные, собранные с помощью программного обеспечения для моделирования, показали, что поток водорода через испытательную секцию был плавным и равномерным, что уменьшало неравномерное распределение тепла по контуру, что могло поставить под угрозу безопасность установки и срок ее службы. Анализ результатов также подтвердил, что конструкция петли из нержавеющей стали позволит сделать ее более удобной и экономичной.

"Мы рады сделать первые шаги в разработке уникальной возможности для моделирования экстремальных условий в штате Пенсильвания", - сказала Уинфри. "Эта предварительная работа позволит нам продолжить исследования, которые могут оказать серьезное влияние на будущее освоения космоса".

С дальнейшими исследованиями предварительная работа Searight может позволить расширить испытания материалов, которые однажды могут быть применены для создания более быстрых и эффективных космических путешествий с использованием ракет, работающих на реакторном топливе.

Недавно Searight получил стипендию Джорджа П. Шульца и Джеймса В. Беренса для выпускников от ANS. Searight использует награду для поддержки своей будущей работы над тестовым циклом. Стипендия в размере 3000 долларов присуждается Шульцу, защитнику ядерного нераспространения и лауреату Президентской медали Свободы, который умер в феврале, и Беренсу, предыдущему члену правления ANS, занимавшему многочисленные должности в секторе национальной безопасности.

Контракт НАСА на исследования инноваций для малого бизнеса поддерживал эту работу.