ЯДЕРНЫЙ КОСМИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2000 года по МПК F03H5/00 F02K11/00 

Ядерный космический двигатель использует энергию ядерного синтеза. Представляет сочетание термоядерного двигателя с электрическим ракетным двигателем, дающее возможность развивать скорость более 250 м/сек во время старта и до 2 • 10⁸ м/сек в космическом пространстве. Предназначен для космических кораблей и космических самолетов, выполняющих роль челноков между Землей и космическими кораблями на околоземной орбите, между Землей и Луной, а также для запуска искусственных спутников и возвращения их на Землю.

Прототипом является ядерный космический двигатель (ЯГД), использующий энергию деления ядер. Содержит бак с жидким водородом, насос, выход газов, сопло, турбину, тепловыделительные элементы, стержни управления и защитный экран. В ядерном реакторе рабочее тело превращается в высокотемпературный газ, при истечении которого создается тяга (см. "Большая Советская энциклопедия" изд. 1978 г., т. 36 стр. 1331).

Термоядерная энергия в 84,5 раза больше энергии деления ядер, образующих большое количество радиоактивных отходов, являющихся первым балластом для космических кораблей.

Ядерный космический двигатель содержит корпус 1, бак с жидким водородом 18, насос 20 и сопло 25. Отличается тем, что является термоядерным двигателем, создающим в зоне ускорения ассиметричное магнитное поле, ускоряющее плазму под действием силы Ампера, позволяющим получать импульс до 2 • 10⁸ м/сек.

На чертеже изображен продольный разрез ЯРД. Арабскими цифрами обозначены детали 1 - Корпус. 2- Рубашка, которая охлаждает соленоидную обмотку и нагревает водород, повышая его давление. 3 - Соленоидная обмотка силой Лоренца защищает стенку центрального канала от частиц с высокой энергией. 4 - Литиевая трубка с литием-6, являющимся ядерным топливом, вступающим в реакцию с медленными нейтронами. 5 - Насос закачивает струей расплавленный литий в нейтронный облучатель. 6 - Нейтронный облучатель облучает медленными нейтронами литий-6 с выделением энергии /литий-6 + нейтрон ---> гелий, + тритий +4,8 Мэв. 7 - Нейтронный замедлитель из оксида бериллия, замедляет нейтроны. 8 - Радиоактивный элемент, излучающий нейтроны. 9 - Отражатель нейтронов из оксида бериллия. 12 - Соленоидная обмотка. 10 - Кольцевидный катод и 11 - кольцевидный анод создают ассиметричное магнитное поле. Под действием силы Ампера происходит ускорение. 13 - Дейтериевая трубка. 14 - Насос закачивает дейтерий в реактивную камеру. 15 - Реактивная камера для термоядерной реакции образовавшегося трития с поступающим дейтерием. 16 - Соленоидная обмотка защищает стенку реактивной камеры из карбида циркония, температура пл. 3800^oC с зеркальным покрытием. 17 - Центральный канал для прохождения плазмы. Стенка центрального канала из карбида циркония с зеркальным покрытием защищена силой Лоренца обмотки. 18 - Бак с жидким водородом. Водород охлаждает соленоидную обмотку, проходя через рубашку. 19 - Водородная труба. 20 - Насос. 21 - Зона ускорения для плазмы. Окружена соленоидной обмоткой. Содержит катод и анод. 22 - Соленоидная обмотка. 23 - Кольцевидный катод и 24 - Кольцевидный анод создают ассиметричное магнитное поле. Под действием силы Ампера ускоряется плазма. 25 - Сопло преобразует статическое давление в кинетическую энергию.

Под корпусом 1 вокруг соленоидной обмотки 3, окружающей центральный канал, расположена рубашка 2. В передней части двигателя расположены литиевая трубка 4, насос 5, соединен с нейтронным облучателем 6, нейтронный замедлитель 7, радиоактивный элемент 8 и отражатель нейтронов 9, кольцевидный катод 10 и кольцевидный анод 11, окруженные соленоидной обмоткой 12. Дейтериевая трубка 13 через насос 14 соединена с реактивной камерой 15, окруженной соленоидной обмоткой 16. Реактивная камера через центральный канал 17 соединена с зоной ускорения 21. Бак 18 водородной трубой 19 через насос 20 соединен с рубашкой. Зона ускорения 21 окружена соленоидной обмоткой 22, содержит кольцевидный катод 23 и кольцевидный анод 24 и заканчивается соплом 25.

Работа двигателя осуществляется следующим образом. Из литиевой трубки литий-6 закачивается насосом 5 в нейтронный облучатель 6. Струя лития облучается медленными нейтронами и ускоряется под действием ассиметричного магнитного поля и силы Ампера, созданных катодом 10, анодом 11 и соленоидной обмоткой 12. При облучении медленными нейтронами 1 кг лития-6 выделяет 1,12 • 10¹² кал. Дейтерий, поступающий по трубке 13 в реактивную камеру 15, вступает в термоядерную реакцию с образовавшимся тритием. В результате термоядерной реакции образуются гелий + нейтрон + 1,69 • 10¹³ дж. = 4,2 • 10¹² кал. В центральный канал 17 из бака 18 по трубе 19 насосом 20 водород закачивается в рубашку 2 и переходит в центральный канал, превращаясь в плазму, ускоренную в зоне ускорения 21. Ускоренная плазма выводит из сопла 25, преобразующего статическое давление плазмы в кинетическую энергию.

Изобретение для использования в космической технике. Ядерный космический двигатель использует энергию ядерного синтеза. Представляет собой сочетание термоядерного двигателя с электрическим ракетным двигателем, которое дает возможность развивать скорость более 250 м/с во время старта и до 2•10⁸ м/с в космическом пространстве. Содержит бак с жидким водородом, водородную трубку, насос и сопло. Изобретение позволяет получить импульс до 2•10^-8 м/с. 1 ил.

Ядерный космический двигатель, содержащий корпус, бак с жидким водородом, водородную трубку, насос и сопло, отличающийся тем, что является термоядерным двигателем, содержащим электрический ракетный ускоритель, позволяющий развивать скорость до 2•10⁸ м/с.