Raketmotor met kernreactor voor interplanetaire reizen

In nauwe samenwerking met de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA heeft het eveneens Amerikaanse bedrijf USNC °) een raketmotor met een kernreactor ontwikkeld. Daarbij is zoveel mogelijk gebruik gemaakt van bestaande beproefde technologieën, die al zijn gebruikt in andere toepassingen. In vergelijking met een chemische voortstuwing van een raket heeft de nieuwe motor een aantal voordelen. Zijn rendement is hoog, evenals zijn vermogensdichtheid, waardoor het gewicht van de raketmotor laag is. De stuwkracht, uitgedrukt in specifieke impuls, de verandering van impuls per eenheid stuwstof, is dubbel zo groot als van een conventionele raket. De nieuwe raketmotor maakt een reis naar Mars in drie maanden tijd mogelijk. Normaal is dat ongeveer zeven maanden.

De toegepaste kernreactor is een speciaal type Hoge Temperatuur Reactor. De splijtstof bestaat uit HALEU, uraniumoxicarbide met een verrijkingsgraad van bijna 20%, in de vorm van coated particles. Anders dan bij de normaal toegepaste TRISO-coating met siliciumcarbide (SiC) bestaat de coating van de splijtstofbolletjes uit zirconiumcarbide (ZrC). De nieuwe coating houdt de kernsplijtingsproducten tot nog hogere temperatuur vast binnen de splijtstof dan de oude. Bij SiC is dat ongeveer 1600 Celsius. Normaal bevinden de splijtstofbolletjes van een Hoge Temperatuur Reactor zich in een matrix van grafiet, maar bij het nieuwe type is dat er een van SiC. De splijtstofelementen zijn derhalve van een gasdicht, niet poreus keramisch materiaal. Zulks in tegenstelling tot grafiet, dat wel poreus is. Een voordeel van SiC is, dat de thermische geleidbaarheid hoger is dan van grafiet, waardoor de temperatuurverschillen in de reactor kleiner zijn en de temperatuur van het koelmiddel aan de uitgang van de reactor hoger is. SiC is een van de meest stabiele verbindingen, die er bestaan.

De raketmotor maakt gebruik van een techniek, die bekend staat onder de naam “Nucleair Thermische Voortstuwing" °°). Voor het leveren van de stuwkracht stroomt een stuwstof door de cilindrische reactorkern. Na de reactor vliegt de hete stuwstof met hoge snelheid de ruimte in. USNC heeft niet gepubliceerd welke stuwstof is toegepast. Normaal is dat een zwaar edelgas, zoals Xenon.

Of de reactor, cq zijn splijtstof al is getest, is niet bekend gemaakt.

Meer informatie:
https://www.usnc-tech.com/products/#LEUNTP en
https://usnc.com/ultra-safe-nuclear-technologies-delivers-advanced-nuclear-thermal-propulsion-design-to-nasa/

°) Ultra Safe Nuclear Cooperation
°°) Engels: Nuclear Thermal Propulsion (NTP)