Propulsión nuclear

La propulsión nuclear incluye una amplia variedad de métodos de propulsión que utilizan alguna forma de reacción nuclear como fuente principal de energía. La idea de utilizar material nuclear para la propulsión se remonta a principios del siglo XX. En 1903 se planteó la hipótesis de que el material radiactivo, el radio, podría ser un combustible adecuado para los motores de automóviles, aviones y barcos. H. G. Wells recogió esta idea en su obra de ficción de 1914 El mundo en libertad. Muchos portaaviones y submarinos utilizan actualmente reactores nucleares alimentados con uranio que pueden proporcionar propulsión durante largos períodos sin necesidad de repostar. También existen aplicaciones en el sector espacial con motores nucleares térmicos y nucleares eléctricos que podrían ser más eficientes que los motores de cohetes convencionales.

Barcos de superficie, submarinos y torpedos

Los buques de propulsión nuclear son principalmente submarinos militares y portaaviones. Rusia es el único país que actualmente cuenta con buques de superficie civiles de propulsión nuclear, principalmente rompehielos. La Marina de los EE. UU. tiene actualmente (a partir de 2022) 11 portaaviones y 70 submarinos en servicio, todos propulsados por reactores nucleares. Para artículos más detallados ver:

Uso marítimo civil

• Véase propulsión marina nuclear
• Lista de buques nucleares civiles

Uso marítimo militar

• Armada nuclear
• Lista de reactores navales de los Estados Unidos
• Reactores navales soviéticos
• submarino nuclear

Torpedo

Las noticias del Canal Uno de Televisión de Rusia transmitieron una imagen y detalles de un torpedo de propulsión nuclear llamado Status-6 aproximadamente el 12 de noviembre de 2015. Se afirmó que el torpedo tenía un alcance de hasta a 10.000 km, una velocidad de crucero de 100 nudos y una profundidad operativa de hasta 1.000 metros bajo la superficie. El torpedo llevaba una ojiva nuclear de 100 megatones.

Una de las sugerencias que surgieron en el verano de 1958 de la primera reunión del grupo asesor científico que se convirtió en JASON fue la de "un torpedo de propulsión nuclear que pudiera vagar por los mares casi indefinidamente".

Aeronaves y misiles

Estados Unidos y la Unión Soviética llevaron a cabo investigaciones sobre aviones de propulsión nuclear durante la Guerra Fría, ya que presumiblemente permitirían a un país mantener bombarderos nucleares en el aire durante períodos de tiempo extremadamente largos, una táctica útil para la disuasión nuclear.. Ninguno de los países creó ningún avión nuclear operativo. Un problema de diseño, que nunca se resolvió adecuadamente, fue la necesidad de un blindaje pesado para proteger a la tripulación de las enfermedades por radiación. Desde la aparición de los misiles balísticos intercontinentales en la década de 1960, la ventaja táctica de dichos aviones disminuyó considerablemente y los proyectos respectivos fueron cancelados. Debido a que la tecnología era intrínsecamente peligrosa, no se consideró en contextos no militares. Durante el mismo período también se investigaron y descartaron misiles de propulsión nuclear.

Aeronave

• Convair X-6
• Myasishchev M-50 - Semana de la Aviación hoax
• Propulsión nuclear de aeronaves - Proyecto General Electric para construir un bombardero nuclear
• Tupolev Tu-95LAL

Misiles

• Proyecto Plutón - que desarrolló el misil SLAM, que utilizó un chorro de aire con energía nuclear para la propulsión
• El misil de crucero nuclear de Burevestnik anunciado por Vladimir Putin en 2018.

Nave espacial

Se han propuesto muchos tipos de propulsión nuclear y algunos de ellos (por ejemplo, NERVA) se han probado para aplicaciones en naves espaciales.

Propulsión por pulsos nucleares

• Proyecto Orión, primer estudio de diseño de ingeniería de propulsión de pulso nuclear (es decir, explosión atómica)
• Proyecto Daedalus, 1970s British Interplanetary Estudio de la sociedad de un cohete de fusión
• Proyecto Longshot, US Naval Academy-NASA diseño de propulsión de pulso nuclear
• AIMStar, una propuesta de propulsión de pulso nuclear con antimateria que utiliza nubes de antiprotones para iniciar la fisión y fusión dentro de las pellets de combustible
• ICAN-II, una nave espacial interplanetaria propuesta que utilizó el motor de propulsión de pulso nuclear antimateria como su principal forma de propulsión
• Propulsión Plasma Pulsada externa (EPPP), un concepto de propulsión de la NASA que deriva su empuje de ondas plasmáticas generadas a partir de una serie de pequeños pulsos de fisión/fusión supercritica detrás de un objeto en el espacio.

Cohete térmico nuclear

Los cohetes térmicos nucleares bimodales llevan a cabo reacciones de fisión nuclear similares a las empleadas en las centrales nucleares, incluidos los submarinos. La energía se utiliza para calentar el propulsor de hidrógeno líquido. Los defensores de las naves espaciales de propulsión nuclear señalan que en el momento del lanzamiento casi no se libera radiación de los reactores nucleares. Los cohetes de propulsión nuclear no se utilizan para despegar de la Tierra. Los cohetes térmicos nucleares pueden ofrecer grandes ventajas de rendimiento en comparación con los sistemas de propulsión química. También podrían utilizarse fuentes de energía nuclear para proporcionar a la nave espacial energía eléctrica para sus operaciones y su instrumentación científica. Ejemplos:

• NERVA (Núclear Energy for Rocket Vehicle Applications), un programa de cohetes nucleares estadounidenses
• Proyecto Rover, un proyecto americano para desarrollar un cohete nuclear térmico. El programa funcionó en el Laboratorio Científico de Los Álamos de 1955 a 1972.
• Proyecto Timberwind (1987–1991), parte de la Iniciativa de Defensa Estratégica
• RD-0410, un motor de cohetes nucleares soviéticos desarrollado desde 1965 hasta los años 80
• Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations (DRACO), under development in the 2020s

Estatorreactor

• Bussard ramjet, un diseño conceptual de fusión interestelar llamado Robert W. Bussard.

Nuclear directo

• Cohete fragmento de fisión
• Velocidad de fisión
• Fusion rocket
• Cohete de núcleo de gas
• Cohete nuclear de agua salada
• Radiisotope rocket
• Cohete fotonico nuclear

Eléctrica nuclear

• Cohete eléctrico nuclear
• Project Prometheus, NASA development of nuclear propulsion for long-duration spaceflight, started in 2003

Desarrollo de la Agencia Espacial Federal Rusa

Anatolij Perminov, jefe de la Agencia Espacial Federal Rusa, anunció que va a desarrollar una nave espacial de propulsión nuclear para viajes al espacio profundo. El diseño preliminar se realizó en 2013 y se prevén 9 años más para su desarrollo (en montaje espacial). El precio se fija en 17 mil millones de rublos (600 millones de dólares). La propulsión nuclear tendría una potencia de megavatios si se contara con la financiación necesaria, afirmó Roscosmos Head.

Este sistema estaría compuesto por una energía nuclear espacial y una matriz de motores de iones. "...El gas inerte caliente a una temperatura de 1500 °C procedente del reactor hace girar las turbinas. La turbina hace girar el generador y el compresor, que hacen circular el fluido de trabajo en un circuito cerrado. El fluido de trabajo se enfría en el radiador. El generador produce electricidad para el mismo motor de iones (plasma)..."

Según él, la propulsión podrá apoyar la misión humana a Marte, donde los cosmonautas permanecerán en el planeta Rojo durante 30 días. Este viaje a Marte con propulsión nuclear y una aceleración constante duraría seis semanas, en lugar de ocho meses utilizando propulsión química, suponiendo un empuje 300 veces mayor que el de la propulsión química.

Vehículos terrestres

Coches

La idea de fabricar automóviles que utilizaran material radiactivo, radio, como combustible se remonta al menos a 1903. El análisis del concepto en 1937 indicó que el conductor de un vehículo de este tipo podría necesitar una barrera de plomo de 50 toneladas para protegerlo de radiación.

En 1941, un físico de Caltech llamado R. M. Langer abrazó la idea de un automóvil propulsado por uranio-235 en la edición de enero de Popular Mechanics. Le siguió William Bushnell Stout, diseñador del Stout Scarab y ex presidente de la Sociedad de Ingenieros, el 7 de agosto de 1945 en el The New York Times. El problema de proteger el reactor siguió haciendo que la idea fuera poco práctica. En diciembre de 1945, un tal John Wilson de Londres anunció que había creado un automóvil atómico. Esto generó un interés considerable. El Ministro de Combustible y Energía acudió a verlo junto con un gran contingente de prensa. El coche no apareció y Wilson afirmó que había sido saboteado. Un caso judicial posterior determinó que era un fraude y que no existía ningún automóvil de propulsión nuclear.

A pesar del problema del blindaje, a finales de la década de 1940 y principios de la de 1950 continuó el debate sobre la posibilidad de que existieran automóviles de propulsión nuclear. El desarrollo de submarinos y barcos de propulsión nuclear y los experimentos para desarrollar un avión de propulsión nuclear en ese momento mantuvieron viva la idea. Los periódicos rusos de mediados de la década de 1950 informaron sobre el desarrollo de un automóvil de propulsión nuclear por parte del profesor V. P. Romadin, pero nuevamente el blindaje resultó ser un problema. Se afirmó que sus laboratorios habían superado el problema del blindaje con una nueva aleación que absorbía los rayos.

En 1958, en el apogeo de la cultura automovilística estadounidense de la década de 1950, se propusieron al menos cuatro concept cars teóricos de propulsión nuclear: el Ford Nucleon estadounidense y el Studebaker Packard Astral, así como el Simca Fulgur francés diseñado por Robert Opron y el Arbel simétrico. Aparte de estos modelos conceptuales, no se construyó ninguno ni se construyó ninguna central nuclear para automóviles. El ingeniero de Chrysler, C.R. Lewis, había descartado la idea en 1957 debido a las estimaciones de que un automóvil de 1.400 kg (3.000 lb) necesitaría un motor de 36.000 kg (80.000 lb). Su opinión era que para que la energía nuclear fuera práctica se necesitaba un medio eficiente de almacenar energía. A pesar de ello, los estilistas de Chrysler trazaron en 1958 algunos diseños posibles.

En 1959 se informó que Goodyear Tire and Rubber Company había desarrollado un nuevo compuesto de caucho que era liviano y absorbía la radiación, obviando la necesidad de un blindaje pesado. Un periodista en ese momento consideró que esto podría hacer posible la creación de automóviles y aviones de propulsión nuclear.

Ford fabricó otro modelo potencialmente propulsado por energía nuclear en 1962 para la Feria Mundial de Seattle, el Ford Seattle-ite XXI. Esto tampoco fue nunca más allá del concepto inicial.

En 2009, con motivo del centenario de General Motors' Tras la adquisición de Cadillac, Loren Kulesus creó un arte conceptual que representa un automóvil propulsado por torio.

Otro

El Chrysler TV-8 fue un concepto de tanque experimental diseñado por Chrysler en la década de 1950. El tanque estaba destinado a ser un tanque mediano de propulsión nuclear capaz de realizar guerras terrestres y anfibias. El diseño nunca se produjo en masa. El rover Curiosity de Marte funciona con un generador termoeléctrico de radioisótopos (RTG), como los exitosos módulos de aterrizaje Viking 1 y Viking 2 en Marte en 1976.