核動(dòng)力航天飛機(jī)

1、核動(dòng)力航天飛機(jī)孔祥濤（蘭州大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院）摘要：核動(dòng)力航天飛機(jī)以熱中子誘發(fā)的裂變?yōu)槟芰縼碓?，U235利用裂變后產(chǎn)生的大量高能帶電粒子與發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)壁的作用，產(chǎn)U235生使航天飛機(jī)向前加速的推力。本文的目的是用經(jīng)典力學(xué)的方法算出這個(gè)推力。之后，對(duì)比核動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)和化學(xué)能發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，仿照美國(guó)航天飛機(jī)來設(shè)計(jì)核動(dòng)力航天飛機(jī)。最后，展望未來航天新時(shí)代。關(guān)鍵詞：核動(dòng)力航天飛機(jī)，裂變，推力，航天新時(shí)代。U235一，引言從1896年貝克勒爾發(fā)現(xiàn)放射性

2、元素開始，核物理及核能應(yīng)用得到了快速而長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。首先是理論上的發(fā)展：1932年9月，Szilard就提出了用中子誘發(fā)裂變的概念，并提出了用這種方法U235可以制造原子彈。很快，到1938年，兩名德國(guó)物理學(xué)家就從實(shí)驗(yàn)上證明了熱中子誘發(fā)裂變產(chǎn)生兩個(gè)碎片。此后，核科學(xué)的發(fā)展速U235度是驚人的，在理論尚未完成之際，核能的應(yīng)用就開始了。首先是在軍事上，當(dāng)時(shí)正值二戰(zhàn)后期，為盡快結(jié)束戰(zhàn)爭(zhēng)，美國(guó)于1942年8月開啟了曼哈頓計(jì)劃，很快在1945年就制

3、造出了原子彈。核能不僅在軍事上應(yīng)用廣泛，而且在民用領(lǐng)域也發(fā)展迅速，特別是核電站。要做進(jìn)一步的深空探測(cè)則需要很長(zhǎng)時(shí)間，如去火星需要500天，更不要奢談星際旅行了。一次和的化合反應(yīng)（航天中常用的）只放出2.51eV的能2H2O量，而一個(gè)核裂變釋放出約200MeV的能量。二者相差100萬倍，U235可以想象，假如核能應(yīng)用于航天，其定會(huì)給航天帶來空前的革命。再不需要復(fù)雜的系統(tǒng)來保障航天器的飛行，因?yàn)楹教炱饔谐渥愕娜剂献鰴C(jī)動(dòng)飛行。依靠大推力的發(fā)動(dòng)

4、機(jī)，航天飛機(jī)可以加速到很高的速度，星際航行也會(huì)成為現(xiàn)實(shí)。因?yàn)楸疚氖顷P(guān)于核能的應(yīng)用，應(yīng)先將核裂變的過程和核裂變后的產(chǎn)物組成U235說清楚，特別是裂變碎片的質(zhì)量、動(dòng)能分布。二，中子誘發(fā)的核裂變U2352.1裂變過程下面按液滴模型的觀點(diǎn)，簡(jiǎn)述裂變的全過程。圖21處于激發(fā)態(tài)的原子核（例如，鈾235核吸收一個(gè)中子之后，就形成激發(fā)態(tài)的鈾236核）發(fā)生形變時(shí)，一部分激發(fā)能轉(zhuǎn)化為形變勢(shì)能。隨著原子核逐步拉長(zhǎng)，形變能將經(jīng)歷一個(gè)先增大后減小的過程。這是因?yàn)?/p>