Форум Новости Космонавтики

Тематические разделы => Средства выведения и другие технические вопросы => Тема начата: Space books от 18.10.2021 13:21:30

Название: Ядерные реакторы в космосе
Отправлено: Space books от 18.10.2021 13:21:30
https://vk.com/wall-41152133_382622


Цитата: undefinedБывшие инженеры SpaceX создают портативный ядерный реактор (https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/196345.png)

Технологии, разработанные для будущей колонизации Марса, помогут сделать ядерную энергетику "портативной" и на Земле в виде относительно лёгких и экономичных микрореакторов.

Команда бывших инженеров SpaceX разрабатывает "первый в мире портативный источник энергии с нулевым уровнем выбросов", который сможет снабжать электроэнергией отдалённые районы, поселения и базы.
В прошлом году команда получила финансирование в размере $1,2 млн для своего стартапа Radiant, чтобы помочь в разработке "портативных" ядерных микрореакторов, предназначенных для применения как в коммерческом секторе, так и в интересах военных.

Технология Radiant привносит в технологию ядерного реактора совершенно новое измерение мобильности. Микрореактор всё ещё находится на стадии прототипа, сейчас он выдаёт более 1 МВт энергии, что, по словам команды, достаточно для питания примерно 1000 домов на срок до восьми лет. Его можно легко транспортировать по воздуху, морю и дорогам.

Основатель и исполнительный директор Radiant Даг Бернауэр (Doug Bernauer) - бывший инженер SpaceX, который трудился над разработкой источников энергии для будущей колонии на Марсе во время своей работы в компании Илона Маска. Во время своих исследований микрореакторов для Марса он увидел возможность разработки гибкого и доступного источника энергии и на Земле, что привело к основанию компании Radiant с двумя другими инженерами SpaceX.

"Многие из разрабатываемых микрореакторов в мире топчутся на месте. Ни у кого пока нет системы для коммерческого применения, поэтому идёт своего рода гонка за первенство в этом", — сказал Бернауэр.

В прошлом году Radiant объявили о получении двух предварительных патентов на технологию портативного ядерного реактора. Один из них был связан с технологией, которая снижает стоимость и время, необходимое для дозаправки их реактора, в то время как другой повышает эффективность передачи тепла от активной зоны реактора. В микрореакторе будет использоваться топливо из частиц, которое не плавится и способно выдерживать более высокие температуры, чем традиционные ядерные топлива. Гелиевый хладагент снижает риски коррозии и загрязнения, связанные с традиционным водяным хладагентом в реакторах.

Radiant можно использовать в отдалённых районах Земли, таких как арктические деревни и изолированные военные базы, которые сейчас полагаются на генераторы, работающие на ископаемом топливе. Переносной микрореактор - это не только хорошее решение для окружающей среды, но и высокий уровень практичности, поскольку ему не требуется топливо на постоянной основе. Radiant может прослужить более 4 лет (до новой заправки топливом).

Radiant уже подписали контракт с Battelle Energy Alliance на испытание их технологии в национальной лаборатории штата Айдахо. Если с испытательной кампанией микрореактора всё пойдёт хорошо, он будет способствовать дальнейшему возрождению ядерной энергетики в мире, которая будет по-настоящему безопасна для использования на Земле. И если будет нужно, эту технологию всегда сможет купить Илон Маск, чтобы доставить пару таких микрореакторов и на Марс.
Название: Ядерные реакторы в космосе
Отправлено: KBOB от 23.10.2021 15:44:50
Цитата: /Иван/ от 23.10.2021 13:41:50Когда речь зашла о России, Лал была более конкретна:

Цитата: undefined«У России есть масштабная программа разработки ядерных электродвигательных установок. Не могу сказать, как далеко они продвинулись, таких данных у меня нет. Но, как мне кажется, в данный момент их программа более продвинутая, чем наша».
Это не Лал сказала, а Roger Myers  ;D и вообще фраза вырвана из контекста, что искажает ее смысл. Вы можете сами прослушать все выступление по ссылкам в моем посте (https://forum.novosti-kosmonavtiki.ru/index.php?topic=18400.msg2289772#msg2289772)
Название: Ядерные реакторы в космосе
Отправлено: Space books от 22.11.2021 19:34:59
https://news.dialog.ua/240631_1637574423


ЦитироватьНАСА планирует установить на Луне ядерный реактор до 2030 года

В агентстве заявили, что ядерная энергия будет использоваться для обеспечения космических программ и нужд астронавтов.
(https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/197775.jpg)
NASA в тандеме с Министерством энергетики США заняты созданием ядерного реактора, который впоследствии планируется разместить на Луне. Для этого они планируют привлечь к разработке принципиально новых технологий ряд частных компаний.
Об этом сообщается в материале интернет-портала ScienceAlert.
По мнению инженеров агентства "НАСА", ядерный реактор будет самым оптимальным источником энергии для нужд будущей колонии на земном спутнике. Кроме того, Луну планируют использовать как некий "перевалочный пункт" во время пилотируемых путешествий астронавтов на Марс и далее к границам солнечной системы.
Как заявил Джим Рейтер, заместитель администратора управления космических технологий NASA: "Ядерная энергия станет основой будущих шагов по освоению космоса".
Космическое агентство вместе с Минэнергетики США выступили с обращением к частным компаниям для того, чтобы те предоставили свои проекты ядерных энергосистем, которые впоследствии можно будет реализовать на Луне в течение ближайших 10 лет.
(https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/197661.jpg)
По данным NASA, компактный ядерный реактор, который разместится либо в посадочном модуле, либо в луноходе, сможет генерировать до 10 кВт электричества. Такой объем энергии вполне сможет обеспечить несколько модулей будущей колонии. Астронавты смогут использовать полученную энергию не только для нужд систем жизнеобеспечения, но и для научных экспериментов, зарядки батарей планетоходов. Со временем же мощность лунного ядерного реактора можно будет увеличить до 40 кВт.
После получения предложений от частных компаний NASA вместе с Министерством энергетики США до конца февраля 2022 года выберет лучшие проектные решения для ядерных реакторов на Луне и поможет в разработке этих технологий в течение последующего года. После этого готовый ядерный реактор отправят на спутник Земли в рамках демонстрационной миссии в течение ближайших 10 лет.

Название: Ядерные реакторы в космосе
Отправлено: Водитель от 15.01.2022 14:00:11
ТФЯРД на орбите Луны? Топливо не водород? В чём собственно его преимущество в плане маневренности? УИ это хорошо, но дляманевренности ещё и тяга нужна. И что за аппарат на водороде, как он годами служить будет. Почему тогда обычные ЖРД на водороде не подойдут?

Много вопросов. Что то мутно.
Название: Ядерные реакторы в космосе
Отправлено: Верный Союзник с Окинавы от 15.01.2022 14:21:03
Цитата: Водитель от 15.01.2022 14:00:11
ТФЯРД на орбите Луны? Топливо не водород? В чём собственно его преимущество в плане маневренности? УИ это хорошо, но дляманевренности ещё и тяга нужна. И что за аппарат на водороде, как он годами служить будет. Почему тогда обычные ЖРД на водороде не подойдут?

Много вопросов. Что то мутно.

В последних листовках NASA по этой теме говорилось про то, что они и не будут целиться сразу к высочайшим характеристикам и изделиям предельных параметров.
Название: Ядерные реакторы в космосе
Отправлено: algol5720 от 15.01.2022 17:49:22
Цитата: Верный Союзник с Окинавы от 15.01.2022 14:21:03
Цитата: Водитель от 15.01.2022 14:00:11
ТФЯРД на орбите Луны? Топливо не водород? В чём собственно его преимущество в плане маневренности? УИ это хорошо, но дляманевренности ещё и тяга нужна. И что за аппарат на водороде, как он годами служить будет. Почему тогда обычные ЖРД на водороде не подойдут?

Много вопросов. Что то мутно.

В последних листовках NASA по этой теме говорилось про то, что они и не будут целиться сразу к высочайшим характеристикам и изделиям предельных параметров.
Будущее  за ТФЯРЛ на 3 ступени
Название: Ядерные реакторы в космосе
Отправлено: SONY от 15.01.2022 21:54:29
Цитата: Водитель от 15.01.2022 14:00:11УИ это хорошо, но дляманевренности ещё и тяга нужна.
У ТФЯРД с тягой всё отлично, потенциально могут даже с поверхности Земли взлететь.

А вот с УИ всё хорошо исключительно при использовании водорода и никак иначе... Аммиак обрушивает удельный импульс до уровня где-то 360 секунд, что не сильно-то лучше обычных ЖРД на высококипящем топливе. Вода и, тем более, углекислый газ - ещё хуже. Разве что на гидриде лития получится достичь УИ выше, чем у ЖРД, но делать на нём - это просто безумие Спарта.
Название: Ядерные реакторы в космосе
Отправлено: Водитель от 15.01.2022 23:41:15
Цитата: SONY от 15.01.2022 21:54:29
Цитата: Водитель от 15.01.2022 14:00:11УИ это хорошо, но дляманевренности ещё и тяга нужна.
У ТФЯРД с тягой всё отлично, потенциально могут даже с поверхности Земли взлететь.

А вот с УИ всё хорошо исключительно при использовании водорода и никак иначе... Аммиак обрушивает удельный импульс до уровня где-то 360 секунд, что не сильно-то лучше обычных ЖРД на высококипящем топливе. Вода и, тем более, углекислый газ - ещё хуже. Разве что на гидриде лития получится достичь УИ выше, чем у ЖРД, но делать на нём - это просто безумие Спарта.
Я про то, что тяга в этом деле как бы не поважнее импульса будет. Если захотели от китайских и русских ракет уворачиваться. У Луны. И если водород и тут и тут, и если тяга и тут и тут, то зачем переплачивать за  лишние килограммы и сложности ЯРД.


Так то я всеми руками за ТФЯРД. Но только в виде верхних ступеней разгонных блоков всяких межпланетных планетолётов.
Название: Ядерные реакторы в космосе
Отправлено: SONY от 16.01.2022 08:37:51
Цитата: Водитель от 15.01.2022 23:41:15И если водород и тут и тут, и если тяга и тут и тут, то зачем переплачивать за  лишние килограммы и сложности ЯРД.
Затем, что тут не переплачиваешь за лишние килограммы, а экономишь кучу килограмм на массе рабочего тела.

И, кстати, откуда "захотели от китайских и русских ракет уворачиваться. У Луны"? o_O Время полёта ракеты к Луне - несколько суток! Что там уворачиваться-то?..
Название: Ядерные реакторы в космосе
Отправлено: Верный Союзник с Окинавы от 16.01.2022 11:45:59
Цитата: algol5720 от 15.01.2022 17:49:22Будущее  за ТФЯРЛ на 3 ступени

Их очень сложно сделать такими, чтобы их сухая масса не убивала все достоинства УИ, который проявляется лишь для топлив с очень малой плотностью.
Название: Ядерные реакторы в космосе
Отправлено: Верный Союзник с Окинавы от 16.01.2022 11:49:00
Цитата: SONY от 16.01.2022 08:37:51
Цитата: Водитель от 15.01.2022 23:41:15И если водород и тут и тут, и если тяга и тут и тут, то зачем переплачивать за  лишние килограммы и сложности ЯРД.
Затем, что тут не переплачиваешь за лишние килограммы, а экономишь кучу килограмм на массе рабочего тела.

Кстати, у меня где-то была презенташка, где спецы из NASA предлагали возить рабочее тело - аммиак - прямо на Луну для многоразовых ядерных буксиров. 

Типа одноразовый топливный транспорт, многоразовый ядерный буксир может выйти дешевле, чем очень большое топливное производство для лендеров и полностью многоразовых буксиров.

Ну и сам аммиачный буксир выходил весьма компактным.
Название: Ядерные реакторы в космосе
Отправлено: SONY от 16.01.2022 18:24:11
Цитата: Верный Союзник с Окинавы от 16.01.2022 11:49:00Кстати, у меня где-то была презенташка, где спецы из NASA предлагали возить рабочее тело - аммиак - прямо на Луну для многоразовых ядерных буксиров. 
На аммиаке удельный импульс становится таким, что куда как лучше возить водород с кислородом для ЖРД.

ЯРД на аммиаке имеет смысл разве что если этот аммиак ОЧЕНЬ легко добывать на месте. Но пока на Луне проще на месте добывать водород с кислородом для тех же ЖРД...
Название: Ядерные реакторы в космосе
Отправлено: Дем от 16.01.2022 19:05:15
А если в этот ТФЯРД просто реголита засыпать и пусть испаряется?
Название: Ядерные реакторы в космосе
Отправлено: Бертикъ от 16.01.2022 20:06:44
Цитата: Дем от 16.01.2022 19:05:15А если в этот ТФЯРД просто реголита засыпать и пусть испаряется?
Основные элементы реголита - кислород (44%) и кремний (21%).
Т.е. усредненная атомная масса около 20 аем.
Для сравнения:
водород - 1 аем
аммиак - 4,25 аем
ЗЫ: "А мне сколько? Вот и считай." (с) Любовь и голуби.
Название: Ядерные реакторы в космосе
Отправлено: SONY от 16.01.2022 20:14:50
Ну давайте поглядим состав лунного реголита... Что у нас там? FeO - температура кипения 3400 градусов Цельсия, TiO2 -  температура кипения 2972 градуса Цельсия, силикат магния - при 1550 градусов разлагается на оксид магния и оксид кремния, имеющие температуры кипения 3600 и 2950 градусов Цельсия, алюмосиликат кальция - разлагается на оксид кальция с температурой кипения 2850 градусов Цельсия, оксид алюминия с температурой кипения 2980 градусов Цельсия и вновь оксид кремния.
Что-то как-то фиговенько оно всё испаряется при температуре 3000 К (2730 градусов Цельсия), которая является максимальной допустимой в ЯРД...
Название: Ядерные реакторы в космосе
Отправлено: SONY от 16.01.2022 23:29:34
Цитата: Бертикъ от 16.01.2022 20:06:44Для сравнения:
водород - 1 аем
аммиак - 4,25 аем
Водород - 2
Аммиак, с учётом разложения - 8,5.
У нас же там не те температуры, чтобы всё в атомарном виде находилось, по большей части имеем двуатомные молекулы.
Название: Ядерные реакторы в космосе
Отправлено: Дем от 17.01.2022 00:10:39
Цитата: Бертикъ от 16.01.2022 20:06:44Основные элементы реголита - кислород (44%) и кремний (21%).
Т.е. усредненная атомная масса около 20 аем.
Для сравнения:
водород - 1 аем
аммиак - 4,25 аем
УИ поганый, зато его там много.
Название: Ядерные реакторы в космосе
Отправлено: Дем от 17.01.2022 00:13:31
Цитата: SONY от 16.01.2022 20:14:50Что-то как-то фиговенько оно всё испаряется при температуре 3000 К
Часть испарится, часть потоком этого испарившегося разгонит... такой вот пульверизатор получится...
Хотя в условиях вакуума оксиды уже при 2000К будут значимо распадаться...
Название: Ядерные реакторы в космосе
Отправлено: Бертикъ от 17.01.2022 00:14:24
Цитата: SONY от 16.01.2022 23:29:34
Цитата: Бертикъ от 16.01.2022 20:06:44Для сравнения:
водород - 1 аем
аммиак - 4,25 аем
Водород - 2
Аммиак, с учётом разложения - 8,5.
У нас же там не те температуры, чтобы всё в атомарном виде находилось, по большей части имеем двуатомные молекулы.
Я привел атомные массы, о чем и написал.
Ведь для понимания того, во сколько раз уменьшится скорость (удельный импульс) при переходе от водорода на реголит, этого достаточно.
Название: Ядерные реакторы в космосе
Отправлено: SONY от 17.01.2022 04:02:52
Цитата: Дем от 17.01.2022 00:13:31Часть испарится, часть потоком этого испарившегося разгонит... такой вот пульверизатор получится...
Хотя в условиях вакуума оксиды уже при 2000К будут значимо распадаться...
Успехов вам в этом нелёгком деле испарения и разложения жаростойких керамических материалов.
Название: Ядерные реакторы в космосе
Отправлено: Diy от 17.01.2022 10:42:22
Ну прекрасно, гонка вооружений в космосе заставит и Роскосмос не концентрироваться на одном Зевсе с ЯЭРДУ, но и вернуться к теме термических ЯРД, достав из заброшенного воронежского ангара ржавый РД-0410... Потому что ЯЭРДУ хороша для пилотируемых полетов за орбитой Марса, а вот ЯРД нужен для пилотажки внутренних планет и Луны. Впрочем как и для расторопных военных автоматов.
Название: Ядерные реакторы в космосе
Отправлено: Верный Союзник с Окинавы от 17.01.2022 10:55:22
Цитата: SONY от 16.01.2022 23:29:34У нас же там не те температуры, чтобы всё в атомарном виде находилось, по большей части имеем двуатомные молекулы.

Так при малом давлении молекулы будут легко разлагаться, правда тяга упадёт.

Были даже проекты ТФЯРД низкого давления. Штука специфичная, но УИ можно выжать больше (в теории). Правда конструкция должна быть очень ажурной для хоть какой-то ТВР.
Название: Ядерные реакторы в космосе
Отправлено: Верный Союзник с Окинавы от 17.01.2022 10:59:29
Цитата: SONY от 16.01.2022 18:24:11На аммиаке удельный импульс становится таким, что куда как лучше возить водород с кислородом для ЖРД.


Их хранить не так просто.

(https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/48702.png)

https://nets2021.ornl.gov/wp-content/uploads/gravity_forms/12-b63a96649a525ab5aa39d607840d9d9f/2021/04/In-Situ-Propellant-for-NTP-Engines.pdf
Название: Ядерные реакторы в космосе
Отправлено: vlad7308 от 15.01.2023 14:33:08
Radioisotope Thermoradiative Cell Power Generator
Stephen Polly
Rochester Institute of Technology


In this project we will demonstrate the feasibility of a revolutionary power source for missions to the outer planets utilizing a new paradigm in thermal power conversion, the thermoradiative cell (TRC). This device, driven by a radioisotope heat source, will allow an order of magnitude increase in mass specific power (~30 vs ~3 W/kg) and a three orders of magnitude decrease in volume (~0.2 vs ~212 L) as compared to a conventional multi-mission radioisotope thermal generator (MMRTG). This technology will allow a proliferation of small versatile spacecraft with power requirements not met by photovoltaic arrays or bulky, inefficient MMRTG systems. This will directly enable small-sat missions to the outer planets as well as operations in permanent shadow such as polar lunar craters.

https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/niac/2023/Radioisotope_Thermoradiative_Cell_Power_Generator/
Название: Ядерные реакторы в космосе
Отправлено: pkl от 15.01.2023 16:41:12
Вот и у нас опять вдогонку за американцами:
МГТУ и ВИАМ проектируют гибридную 50-киловаттную энергоустановку с ВТГР и циклом Стирлинга для будущей лунной базы (https://www.atomic-energy.ru/news/2023/01/13/131987)
Название: Ядерные реакторы в космосе
Отправлено: Владимир Шпирько от 15.01.2023 23:54:36
Цитата: pkl от 15.01.2023 16:41:12Вот и у нас опять вдогонку за американцами:
МГТУ и ВИАМ проектируют гибридную 50-киловаттную энергоустановку с ВТГР и циклом Стирлинга для будущей лунной базы (https://www.atomic-energy.ru/news/2023/01/13/131987)
Ну почему в догонку - двигатели Стирлина до 10кВт на "бросовом" тепле для космоса разрабатывались еще когда МГТУ был МВТУ т.е. 40 лет назад.  А из заметки по ссылке понятно, что для резервирования агрегатов будет несколько, а не один на 50кВт.
Новостью для меня стало только, что ВИАМ - вошел в "Курчатник". 
Название: Ядерные реакторы в космосе
Отправлено: SONY от 16.01.2023 00:02:19
Цитата: vlad7308 от 15.01.2023 14:33:08Radioisotope Thermoradiative Cell Power Generator
Это - реально перспективная технология, над которой активно работают и в США, и у нас, но всё-таки к реакторам она отношения не имеет.
Цитата: pkl от 15.01.2023 16:41:12Вот и у нас опять вдогонку за американцами
А вот это уже "в тему" - реактор.