Ядерный Российский буксир для дальнего космоса

[ZOOR]

Не забудем, что Красная Звезда уже создает термоэмиссионный реактор для спутника 14Ф350 (ОКР Экипаж, заказчик: Минобороны, головной исполнитель: КБ Арсенал). Для экономии ресурсов было бы логично делать такой же реактор для ТЭМа.

Даже если так, то могут быть небольшие различия в требованиях, да и права на РИД никто не отменял.

[SONY]

И, блин, извиняюсь. Где-то в подкорке висело (ВИКИ)

Что-то не понял... В этой теме есть люди, которые не изучили договор с КБ Арсенал и прикреплённое к нему техническое задание с дополнениями?.. o_O

[Бертикъ]

Не забудем, что Красная Звезда уже создает термоэмиссионный реактор для спутника 14Ф350 (ОКР Экипаж, заказчик: Минобороны, головной исполнитель: КБ Арсенал). Для экономии ресурсов было бы логично делать такой же реактор для ТЭМа.

Но т.к. обе разработки (и НИКИЭТ, и КЗ) - инновационные, то не класть все яйца в одну корзину тоже логично...

[SONY]

Но т.к. обе разработки (и НИКИЭТ, и КЗ) - инновационные, то не класть все яйца в одну корзину тоже логично...

Потому-то, см. слайд с прошлой страницы, и идут работы сразу по двум направлениям, чтобы потом выбрать наилучший вариант.

Двигателей так вообще четыре (!) варианта: уже полностью готовые ИД-500, безэлектродный из Курчатника (а-ля VASIMR), импульсно-периодический из ТРИНИТИ и роторный от самого Арсенала.

[Quetzalcoatl]

Потому-то, см. слайд с прошлой страницы, и идут работы сразу по двум направлениям, чтобы потом выбрать наилучший вариант.

Все таки про второе направление (вариант) не ясно. Если с вариантом Коротеева-Драгунова все более или менее понятно, то со вторым вариантом полный туман. Термоэмиссионный преобразователь электрической мощностью 450 кВт? И тепловой мощностью реактора 2 (или сколько там) МВт? Реактор на ЖМТ?

[Quetzalcoatl]

Кто ищет - тот всегда найдет.(C) Я так понимаю, что оптимизм по "другому варианту" основан на упоминании ЯЭУ-400 в известной статье Кайбышева В.З.

Тип РП                                                              На быстрых нейтронах
Теплоноситель                                                  Литий
Полезная электрическая мощность, кВт:
форсированный режим                                      400
номинальный режим                                          160
Максимальная температура теплоносителя, К  1173
Загрузка по урану-235, кг                                  280
Габариты ЯЭБ в стартовом положении, м:
диаметр                                                             3.7
длина                                                                4.5
Масса ЯЭУ, кг                                                    7250
Удельная масса ЯЭУ (в расчёте на
 форсированную мощность), кг/кВт(э)              18

Если промасштабировать по-простому до номинальной электрической мощности 450 кВт, то масса ЯЭУ увеличится до 20 с лишним тонн?  И про КПД ЭГК автор статьи пишет не очень оптимистично: 

В результате реальный КПД значительно ниже КПД Карно.

[Антикосмит]

Это выступление рассказывает лишь о работах, проведённых в НИКИЭТ ранее, но никак не о будущих...

Не надо сочинять.  Да, в начале своего доклада Драгунов рассказал об истории космической ядерной энергетики в СССР, начиная с 1958 года. Но потом перешел к настоящему и, очевидно, будущему. И рассказал о ТЗ №101-681-2009, и о схеме ядерной энергодвигательной установки (слайд 16), на которой явно присутствует турбогенератор-компрессор. И потом, зачем затевать такую рискованную авантюру, как городить высокотемпературный газоохлаждаемый реактор? Ведь в СССР опыта с такими реакторами не было. Ответ очевиден. Это патент Коротеева от 2014 года ядерная энергодвигательная установка 

Что-то не открывается у меня патент. Самое забавное что элемент №10 я тут уже предлагал и меня закидали помидорами. Что это за штучка кто скажет не подглядывая?

[Бертикъ]

Подозреваю, что будут два разных проекта - "мощный" на ГТУ для ТЭМ, и "легкий" на ТЭП для Экипажа.

[opinion]

На этой схеме один контур теплоносителя, а несколько страниц назад приводили параметры РУ и там разница между температурой на в ходе и выходе была всего в пару десятков градусов. Как при такой схеме можно получить высокий КПД? Или там была другая РУ?

[Quetzalcoatl]

Что-то не открывается у меня патент. Самое забавное что элемент №10 я тут уже предлагал и меня закидали помидорами. Что это за штучка кто скажет не подглядывая?

Нет, подглянем. 

Сущность предлагаемого технического решения поясняется схемой, представленной на чертеже. ЯЭДУ, функционирующая в двигательно-энергетическом режиме, содержит электроракетную двигательную установку (ЭРДУ) (на схеме для примера представлено два электроракетных двигателя 1 и 2 с соответствующими системами подачи 3 и 4), реакторную установку 5, турбину 6, компрессор 7, генератор 8, теплообменник-рекуператор 9, вихревую трубку Ранка-Хильша 10, холодильник-излучатель 11. При этом турбина 6, компрессор 7 и генератор 8 объединены в единый агрегат - турбогенератор-компрессор. ЯЭДУ оснащена трубопроводами 12 рабочего тела и электрическими линиями 13, соединяющими генератор 8 и ЭРДУ. Теплообменник-рекуператор 9 имеет так называемые высокотемпературный 14 и низкотемпературный 15 входы рабочего тела, а также высокотемпературный 16 и низкотемпературный 17 выходы рабочего тела.
Выход реакторной установки 5 соединен со входом турбины 6, выход турбины 6 соединен с высокотемпературным входом 14 теплообменника-рекуператора 9. Низкотемпературный выход 15 теплообменника-рекуператора 9 соединен со входом в вихревую трубку Ранка-Хильша 10. Вихревая трубка Ранка-Хильша 10 имеет два выхода, один из которых (по "горячему" рабочему телу) соединен с холодильником-излучателем 11, а другой (по "холодному" рабочему телу) соединен со входом компрессора 7. Выход холодильника-излучателя 11 также соединен со входом в компрессор 7. Выход компрессора 7 соединен с низкокотемпературным 15 входом в теплообменник-рекуператор 9. Высокотемпературный выход 16 теплообменника-рекуператора 9 соединен со входом в реакторную установку 5. Таким образом, основные элементы ЯЭДУ связаны между собой единым контуром рабочего тела.
ЯЭДУ работает следующим образом. Нагретое в реакторной установке 5 рабочее тело направляется на турбину 6, которая обеспечивает работу компрессора 7 и генератора 8 турбогенератора-компрессора. Генератор 8 производит генерацию электрической энергии, которая по электрическим линиям 13 направляется к электроракетным двигателям 1 и 2 и их системам подачи 3 и 4, обеспечивая их работу. После выхода из турбины 6 рабочее тело направляется через высокотемпературный вход 14 в теплообменник-рекуператор 9, где осуществляется частичное охлаждение рабочего тела.
Затем из низкотемпературного выхода 17 теплообменника-рекуператора 9 рабочее тело направляется в вихревую трубку Ранка-Хильша 10, внутри которой происходит разделение потока рабочего тела на "горячую" и "холодную" составляющие. "Горячая" часть рабочего тела далее следует в холодильник-излучатель 11, где происходит эффективное охлаждение этой части рабочего тела. "Холодная" часть рабочего тела следует на вход в компрессор 7, туда же следует после охлаждения часть рабочего тела, выходящая из холодильника-излучателя 11.
Компрессор 7 производит подачу охлажденного рабочего тела в теплообменник-рекуператор 9 через низкотемпературный вход 15. Это охлажденное рабочее тело в теплообменнике-рекуператоре 9 обеспечивает частичное охлаждение встречного потока рабочего тела, поступающего в теплообменник-рекуператор 9 из турбины 6 через высокотемпературный вход 14. Далее частично подогретое рабочее тело (за счет теплообмена с встречным потоком рабочего тела из турбины 6) из теплообменника-рекуператора 9 через высокотемпературный выход 16 вновь поступает к реакторной установке 5, цикл вновь повторяется.

[Антикосмит]

Что-то не открывается у меня патент. Самое забавное что элемент №10 я тут уже предлагал и меня закидали помидорами. Что это за штучка кто скажет не подглядывая?

Нет, подглянем. 

Стыдитесь, Ларион! (с)

[Quetzalcoatl]

Стыдитесь, Ларион! (с)

А чего стыдится? Я же не за голой женщиной подсмотрел, а за патентом. Это совсем другое.

[Дмитрий В.]

Стыдитесь, Ларион! (с)

А чего стыдится? Я же не за голой женщиной подсмотрел, а за патентом. Это совсем другое.

Извращенец!

[SONY]

Если промасштабировать по-простому до номинальной электрической мощности 450 кВт, то масса ЯЭУ увеличится до 20 с лишним тонн?

Топаз весил 0,9 тонны при мощности 6,6 кВт. Если экстраполировать его на 160 кВт, то получим почти 22 тонны! Но нет, установка на 160 кВт номинала весит не в 24 раза больше, а только в 8.

ЭГК автор статьи пишет не очень оптимистично: 

В результате реальный КПД значительно ниже КПД Карно.

Так и у турбомашинного преобразования значительно ниже Карно...

Если у нас 1500 К верхняя температура и 400 К - нижняя (так было в самом первом проекте ТЭМ 2010-го), то КПД цикла Карно 73%. А КПД преобразователя по проекту - 26%...
Да, термоэмиссионный преобразователь даст только 8-10% КПД. Но, зато, он даст их при нижней температуре цикла более 1000 К, едва ли не 1200 К. А это означает рост удельной мощности излучателей в 40-80 раз! Т.е. пусть нам нужно будет рассеивать втрое больше тепла, всё равно панели излучателя будут раз в 20 меньше.
Энергию урана неэффективно используем? Ну и фиг с ним! В уране той энергии завались: всего 6 кг высокообогащённого урана-235 способны давать 1 МВт тепловой мощности на протяжении 15 лет! Если у нас 480 кВт электричества при 8% КПД, то нужно 6 МВт тепла - 36 кг урана хватит на 15 лет непрерывной работы! Правда мы "немного" не умеем выжигать высокообогащённый уран полностью... Скорее те же 8% выжечь получится, что догоняет массу урана до 450 кг. Но разве у нас есть какие-то проблемы взять 450 кг урана на борт аппарата массой в десятки тонн?..

[Alex_II]

Если у нас 480 кВт электричества при 8% КПД, то нужно 6 МВт тепла

Вопрос в другом - куда нам девать 5,5 мегаватт лишнего тепла? Вакуум прекрасный теплоизолятор... Расплавится наш реактор как тот Топаз (космос-1818) на орбите...

[OldChukchi]

Если у нас 480 кВт электричества при 8% КПД, то нужно 6 МВт тепла

Вопрос в другом - куда нам девать 5,5 мегаватт лишнего тепла? Вакуум прекрасный теплоизолятор... Расплавится наш реактор как тот Топаз (космос-1818) на орбите...

Тот Топаз не мог расплавиться, он же заглушен был

[Alexandr_A]

8-10% КПД. Но, зато, он даст их при нижней температуре цикла более 1000 К, едва ли не 1200 К

Остапа понесло.
В реальности нет ничего такого. Должен быть большой перепад температур катод-анод что бы оно работало. По сути термоэмиссия тот же цикл карно только КПД меньше.

[С. Тушин(ский)]

Стыдитесь, Ларион! (с)

А чего стыдится? Я же не за голой женщиной подсмотрел, а за патентом. Это совсем другое.

Извращенец!

Им патент, а нам что?

[Quetzalcoatl]

Вопрос в другом - куда нам девать 5,5 мегаватт лишнего тепла? Вакуум прекрасный теплоизолятор... Расплавится наш реактор как тот Топаз (космос-1818) на орбите...

Тут дело даже не в "расплавлении" реактора, а в разнице конструкции (размеры, масса) "холодильников". Одно дело рассеять 1,8 МВт тепла при КПД 0,2. Совсем другое дело - рассеять 4 с лишним МВт тепла  при КПД 0,1. Тут размеры и масса двух КА могут отличаться на порядок. 

[cross-track]

Вопрос в другом - куда нам девать 5,5 мегаватт лишнего тепла? Вакуум прекрасный теплоизолятор... Расплавится наш реактор как тот Топаз (космос-1818) на орбите...

Тут дело даже не в "расплавлении" реактора, а в разнице конструкции (размеры, масса) "холодильников". Одно дело рассеять 1,8 МВт тепла при КПД 0,2. Совсем другое дело - рассеять 4 с лишним МВт тепла  при КПД 0,1. Тут размеры и масса двух КА могут отличаться на порядок. 

А в каком случае размеры и масса будут больше?