核动力是什么原理，什么是核动力（核动力火箭优势明显）

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1、核动力是什么原理：核动力火箭优势明显，为什么被拦着不让用？

首先，本文将讨论的是以核动力推进的火箭，与载有核弹头的火箭是两回事，特此说明。

反推力与牛顿定律

老周生于一个物质匮乏的年代，小时候没什么可玩的。记忆里那时除了打弹弓粘知了滚铁环，最喜欢的就是找一个水坑，把圆珠笔的笔尖拔掉，然后将笔芯放在水面看着它一直往前走。每当大雨过后孩子们的圆珠笔总是消耗得很快，决不是因为作业写得多，而是一多半被用于学习牛顿第三定律了。

圆珠笔油遇到水后会迅速散开，在水面形成彩色油膜，不断扩散的油膜对圆珠笔芯形成反推力，从而推动笔芯前进。今天的火箭所利用的也是相同原理。

这是一个示意图

二百多年前，牛顿爷爷指出：“当A物体对B物体施加力时，B物体会同时在A物体上施加大小相等且方向相反的力。”这被称为牛顿第三定律，它也是物理学基础定律之一。

火箭通过发动机将推进剂向后方喷射，从而推动自身向前方飞行，它在单位时间里喷射的物质越多、速度越快，自己得到的反推力也就越大。于是上百年来科学家们绞尽脑汁挖空心思要造出更强大的火箭发动机，以将火箭发射到更加遥远的地方。

联盟火箭发射升空

强推力与高比冲，鱼与熊掌不可兼得

大多数的火箭都依赖燃烧推进剂、通过剧烈的氧化反应过程来产生推力，从而推动火箭前进。比如说氢氧火箭发动机，它是依靠将超低温的液态氢和液态氧泵入发动机点火燃烧，氢氧在燃烧的过程中产生强大的热量和过热水蒸气，从而推动火箭上升。

RS-68在点火测试

RS-68就是一款氢氧火箭发动机，它可以在真空中产生3370千牛的推力、推重比为51.2，比冲为4km/s。它的结构简单、价格便宜，付出的代价是推重比显著降低、比冲不高。

与RS-68相比，著名的“土星5”火箭所使用的液氧煤油发动机F-1则是个名符其实的大力王，它的海平面推力为6770千牛、真空推力达7770千牛、推重比达94.1。但F-1的比冲更低，真空中仅为2.98 km/s，也就是说F-1的推力大，但火箭喷流的速度不快，它更适合用作一级火箭的发动机。

F-1火箭发动机使用航空煤油做燃料

对于二级火箭和上面级来说，速度是优先需要考虑的因素，科学家们希望有一款兼顾强推力、高比冲的火箭发动机，这正是核发动机的优势所在。

核发动机与传统火箭发动机的不同

大多数传统火箭发动机靠化学能推进，无论是偏二甲肼、液氧煤油还是液氢液氧发动机，它们都是依靠强烈的氧化反应来产生强大的热能，再通过膨胀的热气流推动火箭上升。但核热火箭发动机则依靠快速加热液态氢产生推力，它属于物理反应的火箭发动机。理论上，与化学推进相比，它拥有更快的喷射速度，比冲可以提升三倍，是一款更理想的发动机。

与“脉冲核热火箭”和“裂变气体火箭”相比，核热火箭发动机是一种被研究最多的推进器，它也被认为是一款最有可能实用化的上面级火箭发动机。

核热火箭发动机解剖图

“核电池”RTG利用钚的放射性同位素钚-238（238Pu）在缓慢α衰变过程中释放热量，再通过热电效应产生电能；核电站则是控制低浓度的U-235或钚裂变产生热来烧开水，再将水蒸气推动汽轮机运转发电。核热火箭发动机不一样，由于需要将超低温的液态氢直接加热成超高温氢气，它的核反应堆需要以极快的速度产生强大的热能，这意味着核燃料的浓度高、反应堆功率非常强大，并且这个过程还需要精确可控。

核热发动机原理

为了获得最大效率，核反应堆的温度必须尽可能高。因为与所有化学推力火箭发动机设计一样，它产生的比冲与工作流体（反应物质）被加热到的温度的平方根成比例。这里就出现一个问题：核火箭发动机是用氢气冷却的，氢气需要穿过炙热的反应堆堆芯才能被加热到极高的温度，如何保证喷出来的热氢气流不携带堆芯剥落的核物质碎片？若不能将氢气与堆芯有效隔离就会产生核泄漏，而如果要隔离核物质与氢，一方面需要找到耐高温的的材料、热交换的效率不能降低，同时发动机还不能太重，既要鱼又要熊掌，这很难。

火箭推进力的关系

核发动机前路漫漫

除了设计和材料选择上的重重困难外，安全性是核发动机走向实用的一大拦路虎。我们知道无论是加热氢气的核热火箭发动机还是其它类型的核火箭发动机，它都需要有一个强大的核反应堆、利用放射性元素快速产生热能来推进，火箭排出的气流势必携带大量放射性物质，这在大气层内是不被允许的。

那么，将核发动机放到火箭的第二级或上面级，让它在大气层上方甚至是大气层之外发挥作用，是不是就不会产生核污染了呢？

航天发射是一项高风险的事业，尽管现在已经实现了很高的成功率，但发射失败、火箭坠毁、凌空爆炸甚至摧毁发射台的新闻还是经常见诸报端。航天器发射成功后，火箭推进器总是要掉落下来，其残骸依然会造成污染。

猎鹰火箭在发射台炸毁

化学火箭携带的燃料即使不能燃烧殆尽，它对空气造成的污染也是可控的。而一旦爆炸摧毁的是大功率核反应堆，由此带来的大面积放射性沾染则将成为一个国家的噩梦。

写在最后

即便是科学技术日新月异的今天，我们依然需要利用牛顿第三定律、使用强大的喷气火箭来将航天器送上太空。

科学家们一直在寻找一款兼顾大推力和高比冲的火箭发动机，核热火箭发动机通过将液态氢加热到3000℃的高温来推动火箭前进，这在理论上比任何一款依赖化学推进的火箭都更具优势。

核热发动机的短板在于安全性。所有类型的核发动机都依靠剧烈的核裂变反应来产生强大推力，这不仅意味着它喷出的气流携带放射性物质，还有可能因意外而造成大面积的放射性污染，这是绝对不能接受的。

前路漫漫，科学家们没有轻言放弃，因为核发动机可以大幅度减少未来星际旅行耗费的时间，从而将从地球到火星的时间从9个月缩短到3至4个月，这是个非常诱人的目标。

2、核动力是什么原理，什么是核动力

什么是核动力?核动力（英语：Nuclear power，也称原子能）是利用可控核反应来获取能量，从而得到动力、热量和电能产生核电的工厂被称作核电站，将核能转化为电能的装置包括反应堆和汽轮发电机组核能在反应堆中被转化为热能，热能将水变为蒸汽推动汽轮发电机组发电，下面我们就来说一说关于什么是核动力?我们一起去了解并探讨一下这个问题吧!

什么是核动力

核动力（英语：Nuclear power，也称原子能）是利用可控核反应来获取能量，从而得到动力、热量和电能。产生核电的工厂被称作核电站，将核能转化为电能的装置包括反应堆和汽轮发电机组。核能在反应堆中被转化为热能，热能将水变为蒸汽推动汽轮发电机组发电。

因为核辐射问题和现在人类还只能控制核裂变，所以核能尚未得到所有国家、民众的认可，在大部分的国家暂时未有大规模的利用。利用核反应来获取能量的原理是：当裂变材料（例如铀-235）在受人为控制的条件下发生核裂变时，核能就会以热的形式被释放出来，这些热量会被用来驱动蒸汽机。蒸汽机可以直接提供动力，也可以连接发电机来产生电能。世界各国军队中的某些潜艇及航空母舰以核能为动力（主要是美国）。

核动力是利用可控核反应来获取能量，从而得到动力，热量和电能。因为核辐射问题和现在人类还只能控制核裂变，所以核能暂时未能得到大规模的利用。利用核反应来获取能量的原理是：当裂变材料(例如铀-235)在受人为控制的条件下发生核裂变时，核能就会以热的形式被释放出来，这些热量会被用来驱动蒸汽机。蒸汽机可以直接提供动力，也可以连接发电机来产生电能。世界各国军队中的大部分潜艇及航空母舰都以核能为动力，同时，核能每年提供人类获得的所有能量中的7%，或人类获得的所有电能中的15.7%。

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