小型堆可以用於解決核熱推進嗎？

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請問核熱推進技術用的是什麼樣的反應堆？現在世界上主要核國家都在研究的小型核反應堆對核熱推進技術有沒有幫助呢？核熱推進技術的反應堆是什麼樣子的？

核熱推進就是用核反應堆熾熱的堆芯燃料棒（溫度通常為2000-3000開爾文）直接加熱低沸點液體（通常是液氫）使其瞬間氣化猛烈膨脹，通過和化學火箭類似的鐘形噴管高速噴出，產生推力。噴氣速度大約是化學火箭的2倍，也就是比沖在900-1000秒。下圖是典型的核熱火箭引擎結構圖，和化學火箭最大的差別就是用核反應堆取代了燃燒室。

核熱火箭引擎的功率實際上很大，世界上功率最大的核反應堆就是1967-1968年美國測試的太陽神2型核熱火箭引擎原型機，理論熱功率5000兆瓦，實際熱功率大約4000兆瓦，能產生推力250千磅力（約合133.4噸）。作為對照而美國最新的福特級航母上的A1B反應堆熱功率大約700兆瓦。對於核熱推進而言，反應堆功率太小會導致推力低、加速時間過長，不利於插入霍曼轉移軌道之類的需要高推力的機動，同時核熱火箭連續工作時間太長（通常核熱火箭每次工作大約持續20分鐘左右，至少測試以20分鐘為標準），活潑的氫在高溫下也會侵蝕堆芯，所以核熱火箭的反應堆功率不宜太小。下圖是測試前的太陽神2核熱火箭引擎原型機。

NASA欽定的載人火星任務首選就是核熱推進，見上圖。

下面是核熱火箭任務模擬視頻。

有人問核反應堆的安全性問題，我更新在主貼里以方便大家看：

核反應堆如果是在發射中解體不會造成切爾諾貝利式的災難，更不會核爆炸。因為嶄新的從沒運行過的反應堆里的鈾235或者鈈239核燃料的放射性很微弱，赤手觸摸都沒事，其阿爾法粒子輻射更是一張紙（或者皮膚）就能擋住。反應堆運行後才會產生危險的高放射性裂變廢物以及中子活化產生的其他放射性物質。記住裂變堆主要有3大危險輻射來源：裂變反應本身、裂變廢物（乏燃料）衰變、被中子活化的反應堆部件衰變。核燃料自己放射性微弱。

下圖是鈾235核燃料元件，當然這是地面反應堆用的，而核熱火箭引擎反應堆用的核燃料元件中心往往帶孔，如同以前煤爐用的蜂窩煤餅一樣，以便讓液氫推進劑通過。

最後順便說一下，核電池不是微型核反應堆，因為是藉助放射性衰變的能量發電。核反應堆則是核裂變的能量。一個是衰變，一個是裂變，請注意分清。

其實不小型化也可以，如果你能造出幾千噸的飛船的話。當然這是搞笑了。

最基本的是直接塞一台小型裂變堆進去，就是現在用的那種裂變堆，燃料棒加控制棒的。然後把反應堆整個塞進發動機的燃燒室里，就成了。推進手段是讓液氫或其他吸熱能力感人的工質通過反應堆，吸收反應熱量然後膨脹噴射，簡單粗暴。別名固態核心核火箭或者核熱火箭（NTR）。

推力還能說得過去，至少能在噸級（比亞牛級的電推好太多了），比沖大約是化學火箭的兩倍，800-1000s左右。受制於堆芯溫度（鈾235熔點1405K）比沖很難再提高，不過如果想的話也不是不可以。如果是固態核心的話，同樣在知乎見過一個理論計算，直接用核燃料做成噴管，犧牲熱效率（因為核燃料產的熱有一大半會直接輻射到噴管另一面的宇宙空間中），換取更長的液氫加熱時間，實現更充分的加熱和膨脹，比沖可以達到3000s左右。如果設計上不怕反應堆熔化（比如把核燃料包起來），那麼有液態堆芯和氣態堆芯的設計。（分開式和閉式兩種，開式是直接讓氣態甚至等離子態的核燃料與工質充分混合加熱，可以大幅提高堆溫，並且受熱充分，有利於提高比沖，不過核燃料有不少會直接被噴出去導致折損效率，甚至會出現核燃料燒的比工質快的尷尬情況，閉式則是把氣態核燃料用石英包起來，並且充入惰性氣體保護。因為傳熱和包裹材料熔點的問題堆溫和比沖會小一些，而且厚重的保護結構也導致重量的增加。並且氣核設計都有個問題是加速度不能太大，不然核燃料會被加速度壓到反應堆底部造成受熱不均。）

另外這個設計的好處之一是如果需要短時出大推力可以把液氧泵進來補燃，當做增強版化學推進用，不過比沖會掉到跟化學氫氧機差不多。

開式循環氣態堆芯核火箭，注意由於核燃料是氣態，不用擔心堆芯熔毀，所以堆溫極其恐怖

以上圖出處【圖片】回復：【2016-12-17】【科教】你真的了解KSPI么？-【坎巴拉太空計劃吧】_百度貼吧

此外也可以使用更加先進的反應堆，比如球床反應堆。其原理跟固態核心反應堆差不多，不過因為不是通過燃料棒而是燃料球堆中間所以受熱更加充分。

當然了因為是固態核心所以堆溫有限，不過受熱充分，因此比沖可能可以提高。

還有最喪心病狂的塵埃核心反應堆，不過有心情造這個不如好好去干核聚變。其採用納米塵埃狀態的核燃料，通過磁約束固定（所以不如去造聚變堆），由於受熱極其充分因此比沖超高，再加上反應產物帶電所以可以通過磁場約束噴射，排氣速度堪比無工質聚變引擎……所以確實還是直接去造聚變引擎好一點。

現在最接近現實的大概是固態核心核火箭，球床反應堆也很有可能。如上上上位答主所言固態核心核火箭都已經做過實機試車了，只不過由於預算削減而停止發展。其實只要國會山那幫老爺心情好或者我兔突發奇想真的想去星辰大海，造出核火箭應該不算是難事。

ヾ(＠⌒ー⌒＠)ノ作業就要自己做

從技術上來說，裂變推進是【必須】要求小型化反應堆的。
但是艦船用的小型堆的概念實際上跟裂變推進要求的不一樣，實際上裂變推進需要的反應堆應該比小型堆要來的嚴苛。
如果無法控制裂變堆的規模的話，根據齊奧爾科夫斯基公式，其過高的死重將嚴重拖後腿，甚至可能會抵消掉高比沖的優勢。
至於其原理，樓上的回答已經很明確了，因此不必再次描述。
不過考慮到工質加熱原理的不同，因此裂變推進器理論而言似乎需要一個較長的暖機過程，才能實現Full-trust。
同時其也對材料的隔熱性能提出了更高的要求。