核分裂生成物炉

核分裂片ロケットが推力を生み出す方法と同様に、核分裂片炉は、核反応を利用して熱を生成する代わりに、核分裂副産物のイオンビームを減速して電気を生成する原子炉です。そうすることで、カルノーサイクルを回避し、効率的なタービン駆動熱原子炉で達成できる40〜45％ではなく、最大90％の効率を達成できます。核分裂片イオンビームは、電気を生成するために磁気流体力学発電機を通過します。

核分裂片炉の設計には、一般にいくつかの共通コンポーネントがあります。原子炉チャンバーには高表面積の核燃料が含まれており、核分裂片の直接放出を促進し、燃料の冷却を補助します。一般に、自然に崩壊する燃料 (原子力電池など)ではなく臨界状態の燃料を使用する場合は、減速材も使用されるのが一般的です。軸方向の磁場によって誘導される磁気ミラーが通常、破片をビームに集め、その後減速して電力を生成します。粒子の減速率はエネルギーによって異なります。したがって、減速プロセスは、自動再処理段階として同位体分離を提供するのにも役立ちます。従来の核廃棄物を核分裂片炉を使用して処理できる可能性があります^[要出典]。

アイダホ国立工学研究所とローレンス・リバモア国立研究所の科学者らによる以前の設計では、細い炭素線を核分裂性燃料でコーティングするという構想がありました。この方法は表面積は大きいものの、反応中に吸収された熱を放射するには不十分であることが判明したため、設計は変更され、長い炭素線を炉心内で回転させて冷却する時間を与えるようになりました。

ロドニー・A・クラークとロバート・B・シェルドンによるその後の設計^{[1]では、炉心内に}静電的に浮遊した燃料ナノ粒子のダストプラズマを使用する。これにより表面積が十分に増加し、効果的な放射冷却が可能になる。核分裂が起こると粒子は自然にイオン化するため、静電浮遊は単純なプロセスである。

2000年代初頭、サンディア国立研究所、ロスアラモス国立研究所、フロリダ大学、テキサスA&M大学、ゼネラルアトミックス社は、核分裂反応から直接エネルギーを抽出する研究に着手した。本質的には、核分裂反応で生じる荷電粒子の直線運動からエネルギーを抽出する試みである^{[説明が必要] 。 [2]}