Полёт на Альфа Центавра с помощью новового двигателя - Электро Пульс Кольца

[Дем]

Потому, что они умрут от радиации.

За сколько времени умрут? Может мы уже прилетим к этому моменту...

[SONY]

За сколько времени умрут? Может мы уже прилетим к этому моменту...

Однозначно ответить на этот вопрос невозможно.
Результат будет сильно зависеть от траектории полёта (прохождения радиационных поясов), от солнечной активности, наконец от самих солнечных батарей: тонкоплёночные батареи на полимерной подложке в космосе никто никогда не использовал, так что достоверных данных по их стойкости к космическому облучению нет.
Но если верить книге Ермолаева Н.В., Смолин А.Ю., Литвин Н.В. "Фотопреобразователи солнечной энергии", то поток протонов с энергией 1-5 МэВ в радиационных поясах составляет порядка 10⁸ см^-2с^-1, стойкость кремниевых фотоэлементов к облучению протонами таких энергий составляет 10⁹-10¹² см^-2, а наиболее стойких типов солнечных элементов - "приблизительно в 100 раз больше, чем в кремниевых элементах", т.е., видимо, до 10¹⁴ см^-2. Отсюда можно сделать вывод, что в радиационных поясах лучшие солнечные батареи проживут до миллиона секунд или около двух недель.
При этом нужно отметить, что 0,25-мм стекло на 100% поглощает все протоны с энергией 1-5 МэВ...

Дополнение чуть позже:
Если у нас солнечная батарея вообще не имеет защиты, да ещё и толщина у неё меньше пары микрон, то ей ведь 1 МэВ для повреждения совсем не нужно... Там и 0,1 МэВ хватит. Скорее всего даже 0,01 МэВ! А тут ситуация намного-намного хуже, чем в случае 1-5 МэВ... Не будем лезть в пояса, полетим сильно выше них, возьмём геостационарную орбиту (просто по ней много данных и она уже далеко за пределами протонного пояса Земли): протонов более 1 МэВ там едва наберётся 10³ см^-2с^-1, т.е. срок службы солнечных батарей без какой-либо защиты кажется стремящимся к бесконечности. Но вот протонов от 0,1 МэВ уже в районе 10⁷ см^-2с^-1! А поток протонов от 0,01 МэВ может переваливать за 10⁸ см^-2с^-1... Так что несколько недель вполне можно считать оценкой срока службы незащищённых солнечных батарей даже не в радиационном поясе, а на высоких орбитах и в межпланетном пространстве.

[garg]

Как специалист по солнечным батареям, поясняю. Даже если где-то в лаборатории получили 36% КПД "пленочной" СБ, то по факту - эта пленка была на какой то жесткой подложке приличной толщины, образец был размером считанные еденицы квадратных миллиметров (масштабирование на нормальную площадь часто дает падение на 10-20%), измерения были импульсными в идеальных условиях - т.е. без нагрева образца. А еще возможно даже со специальным спектром, а не солнечным. 

Пример - на неделе проскочила новость - "российские ученые получили перовскитные СБ КПД 35-36%" - при том что чистые перовскиты о данного момента были максимум на 25-26% а тандем кремний-перовскит - 31%.
Вчитался - оказалось эти хитрованы светили "светом тепловой температурой 1700K" - тусклейшей лампочкой накаливания - тут и кремний с алиэкспресса покажет 30+%.

Проблемы больших панелей - кроме жесткости - разворачивание (на сгибах структуры разрушаются), провод токов генерируемых. 
Тонкопленочные СБ меньше держат на пробой. Т.е. нельзя слишком повышать напряжение и значит нужны толстые и тяжелые провода - собирать все мегаватты в килоамперах с ваших полей пленки. 
Радиационная деградация - ваших полей хватит на один рейс максимум. А стекла защитные - не меньше 80 мкм, хотя чаще применяют 110-140 мкм - тупо потому что меньше брака и поломок при производстве. Радиационные пленочные покрытия для СБ пока не придумали.
Перегрев - на солнышке тепловые потери КПД будут 20-40% от лабораторных испытаний + площадь/масса.

И опять про деградацию  - пленочные аморфные промышленные (а значит уже полноценно отработанные) даже под стеклом на земле теряют от 15 до 30% КПД за первые полгода. Перовскиты - живут считанные сотни часов, последние рекорды 1000-2000 часов, опять таки с неплохой герметизацией-капсуляцией. Неизвестно какой стойкостью обладают ваши "пленочные СБ 36%". 

[Inti]

И опять про деградацию  - пленочные аморфные промышленные (а значит уже полноценно отработанные) даже под стеклом на земле теряют от 15 до 30% КПД за первые полгода.

А как насчёт вот этого?



Или это просто мультик ничего общего с реальностью не имеющий?

[SONY]

А как насчёт вот этого?

Там же, если присмотреться, видно, что никакая это не плёночная солнечная батарея, а самая обычная. Просто отдельные куски полупроводника приклеили к плёнке чтобы в рулон свернуть удобно.
Вы не можете просматривать это вложение.

[Astrodrive]

Радиационная деградация - ваших полей хватит на один рейс максимум. А стекла защитные - не меньше 80 мкм, хотя чаще применяют 110-140 мкм - тупо потому что меньше брака и поломок при производстве. Радиационные пленочные покрытия для СБ пока не придумали.

Возьмём (как вы говорите) защитное стекло 80 мкм на одной стороне и 80 мкм на обратной. Это даёт 160 мкм или 0.16 мм.

Получается что 0.16 мм стекла достаточно для защиты плёночных СБ. Мы в наших расчётах брали толшину пластиковой подложки 0.25 мм.

Если для зашиты от Солнечных протонов достаточно стекла толшиной от 80 мкм до 140 мкм, то лететь на плёночных СБ можно.

Возьмём минимальную толшину зашитного стекла 80 мкм, это даёт вес стекла для зашиты всех СБ (с мощностью 200МВт): 

m_glass = Pi * r^2 * z_glass * 2 * p_ glass  = 3.1415 * 379^2 * 0.00008 * 2 * 2,500 = 180,499 кг = 180 тонн.

Стекло также играет роль подложки. Нам больше не нужна пластиковая подложка и мы крепим стекло вместе с плёночными СБ сразу на алюминиевые рамы.

Этот расчёт не работает если для зашиты СБ нужны миллиметры стекла, а не микрометры.

Вопрос, какой толщины нужно стекло, чтобы защитить плёночные СБ для полёта на Марс?

[Astrodrive]

И опять про деградацию  - пленочные аморфные промышленные (а значит уже полноценно отработанные) даже под стеклом на земле теряют от 15 до 30% КПД за первые полгода.

Все Солнечные Батареи мы можем поменять на орбите Земли после того как корабль вернётся с Марса. Разворачивать круг из СБ на орбите не очень сложно.

[Astrodrive]

Так во время взлета реактор не активен и если он взорвется и распылит уран как вы говорите цепная реакция так и не начнется никогда так как не будет критической массы для начала этой цепной реакции.

Если взорвётся ракета носитель (несущая ядерное топливо) во время взлёта, то несколько сотен килограмм урана распылятся в атмосфере и могут упасть на город. Сами по себе частицы урана радиоактивны и вызывают лучевую болезнь.

Для облучения большого колечества людей достаточно частицам урана просто упасть с орбиты (без взрыва реактора), почему ядерное топливо опасно при его запуске на орбиту.

[ядерная лапка]

и могут упасть на город

Не могут.Никто над городами ракеты не запускает тем более с реакторами на борту

радиоактивны и вызывают лучевую болезнь.

Нет.Потому что цепной реакции не будет а концентрация очень низкая.
А вообще с вашим подходом в космосе делать нечего.Все амс типа пионер  вояджер и прочие работают на ритегах там тоже радиоактивное топливо внутри.Некоторые марсоходы НЯП работают на ритегах.Да и людям на марсе с пылевыми бурями по несколько месяцев (привет солнечным батареям) и разряженной атмосферой (првет ветрякам) делать нечего.
Разве что флажок воткнуть

Фильм марсианин смотрели?Как там главный герой с ритегом в обнимку на ровере катался, как он его откапывал...
Помер бы он без него как пить дать помер и ваши "колонисты" без надежного стабильного источника энергии просто смертники.

[garg]

Трансурановые элементы не только радиоктивны, но еще и радио-таксичны. Т.е. это как супертоксики тяжелых металлов. Просветитесь - какие дозы смертельными считаются с токсической точки зрения, 
а не радиационной, и сильно удивитесь. Вредность как яда на порядки выше вредности как радиационного заражения.

[ядерная лапка]

Вредность как яда на порядки выше вредности как радиационного заражения.

Все верно.Однако речь была об этом

Сами по себе частицы урана радиоактивны и вызывают лучевую болезнь.

Риски и на земле есть.Однако я не вижу чтобы кто-то добровольно закрыл АЭС.А ну да германия отказалсь от АЭС и теперь будет прокупать энергию во франции где ее делают на АЭС :=\ .В мире сейчас 400+ энергоблоков а еще есть подлодки ледоколы и прочее.
Реакторы\ритеги запускали запускают и будут запускать тк альтернативы в дальнем космосе им просто пока нет.А удел всей этой "зеленой" энергетики (как на земле так и в космосе) - быть вспомогательной там, где она может хоть что-то дать ввиду своей зависимости от внешних (погодных) факторов

[SONY]

Трансурановые элементы не только радиоктивны, но еще и радио-таксичны. Т.е. это как супертоксики тяжелых металлов. Просветитесь - какие дозы смертельными считаются с токсической точки зрения,
а не радиационной, и сильно удивитесь. Вредность как яда на порядки выше вредности как радиационного заражения.

Кхм... Выглядит как "слышал звон, да не знаешь, где он".
Радиотоксичность - это как раз следствие радиоактивности! Т.е. радиотоксичность не имеет никакого отношения к токсичности "тяжелых металлов".
Попадая в организм, радиоактивные изотопы облучают этот самый организм, создавая все обычные эффекты облучения. Просто вы не можете остановить это облучение покинув заражённое место. И именно поэтому попадание радиоактивных веществ в организм куда опаснее внешнего облучения: покинуть опасное место можно за минуты, а выведение радиоактивных изотопов из организма в лучшем случае займёт дни, а в худшем - годы.
Важный момент: плутоний-238, который используется в РИТЭГах, создаёт ничтожное внешнее облучение (это одна из основных причин, почему выбрали именно его), т.к. оно состоит по большей части из альфа-частиц, не способных пройти через внешний мёртвый слой кожи, и даже через пяток сантиметров воздуха. Кусок оксида плутония-238 по большому счёту опасен только если поднести его вплотную к глазам - может вызвать катаракту. Но вот при попадании внутрь организма (например, при вдыхании пыли оксида плутония и оседании этой пыли в лёгких) альфа-частицы начинают воздействовать на живые ткани. Поэтому говорят, что плутоний крайне радиотоксичен, но не создаёт опасного радиоактивного излучения.
Но то РИТЭГи... В реакторах космических аппаратов используется высокообогащённый уран-235. Это не "пока делали так, а потом могут и иначе", это резолюцией 47/68 Генеральной Ассамблеи ООН раз и на всегда прописано: "В качестве топлива в ядерных реакторах используется лишь высокообогащенный уран-235". Период полураспада плутония-238 составляет 87,7 лет, а урана-235 - 703 800 000 лет... Это значит, что при равном количестве изотопа поток альфа-частиц от урана почти в 8 000 000 раз меньше. Т.е. его радиотоксичность ничтожна. И вот тут уже оказывается, что уран ещё и тяжёлый металл... Т.е. он просто чисто химически токсичен. Именно в случае урана "Вредность как яда на порядки выше вредности как радиационного заражения". Но если только вы не сидите в танке, по которому стреляют урановыми снарядами, насмерть отравиться ураном будет весьма проблематично. Уран не является каким-то фантастически-ядовитым веществом. Просто обычный тяжёлый металл. Свинец - тоже тяжёлый токсичный металл, но никто не пугается наличия свинца в системах радиационной защиты.
При аварии ракеты, несущей ядерный реактор, наибольшую опасность представляет просто падение обломков (урановый стержень запросто проломит крышу и голову тому, кто под ней), а вторым по опасности фактором является паника. Заражение ураном едва ли нанесёт больше вреда, чем обыденные выбросы твердотопливных ускорителей, используемых в столь многих ракетах.

[Дем]

Это не "пока делали так, а потом могут и иначе", это резолюцией 47/68 Генеральной Ассамблеи ООН раз и на всегда прописано: "В качестве топлива в ядерных реакторах используется лишь высокообогащенный уран-235".

Ну резолюцию как приняли, так и отменить могут. Просто пока нет реакторов не на уране. И необходимости в них нет.

[SONY]

Просто пока нет реакторов не на уране.

Первый реактор на плутонии - Clementine - запустили в 1946-м году.

[Astrodrive]

Попадая в организм, радиоактивные изотопы облучают этот самый организм, создавая все обычные эффекты облучения. Просто вы не можете остановить это облучение покинув заражённое место. И именно поэтому попадание радиоактивных веществ в организм куда опаснее внешнего облучения: покинуть опасное место можно за минуты, а выведение радиоактивных изотопов из организма в лучшем случае займёт дни, а в худшем - годы.

Я про это и говорил. Уран постепенно превращается в плутоний и изотопы, а они могут быть более радиотоксичны. Хотя сам уран тоже радиотоксичен. Распылённый в атмосфере он может упасть на большую площадь. Чтобы избавиться от него организму нужно длительное время.

Хорошо ещё если ракета запускается над океаном. Тогда всё упадёт в океан.

[Astrodrive]

Проблемы больших панелей - кроме жесткости - разворачивание (на сгибах структуры разрушаются), провод токов генерируемых.
Тонкопленочные СБ меньше держат на пробой. Т.е. нельзя слишком повышать напряжение и значит нужны толстые и тяжелые провода - собирать все мегаватты в килоамперах с ваших полей пленки.

Мы будем передовать ток по алюминиевым рамам СБ, обмотанным изоляцией. Это значительно снизит вес конструкции.

Вопрос, можно ли сделать СБ толщиной 0.16 мм из стекла и успешно развернуть их в космосе? Тонкое стекло ведь очень хрупкое, нужен очень аккуратный процесс.

[SONY]

Я про это и говорил. Уран постепенно превращается в плутоний и изотопы, а они могут быть более радиотоксичны.

В радиоактивном ряду урана, что 235, что 238, нет никакого плутония. Наоборот! Это плутоний-239 (оружейный) постепенно превращается в уран-235 (тоже оружейный), а плутоний-238 (из РИТЭГов) - в уран-234 (бесполезный).
Хотя все элементы в радиоактивном ряду в пересчёте на грамм изотопа куда как радиотоксичнее самого урана, их количество жёстко ограничено активностью урана, а потому их вклад в разрушение организма либо равен таковому у урана, либо в 20 раз меньше (если это бета-изотоп). В случае урана-235 его дочерний изотоп - это торий-231 - как раз бета-изотоп... Торий-231 быстро распадается на протактиний-231. Протактиний-231 - это уже альфа-изотоп, так что примерно через 100 000 лет, когда он войдёт в "вековое равновесие" с исходным ураном-235, его вклад в радиотоксичность будет равен таковому у исходного урана. Но то - через 100 000 лет... А на осязаемых масштабах времени активность протактиния-231 (а значит и всех последующих изотопов) будет сильно меньше 0,1% от активности урана-235. Соответственно, при попадании в организм чистого урана-235, 95% радиотоксичности будет приходится именно на этот самый уран-235. Но эта радиотоксичность многократно меньше чисто химической токсичности урана как тяжёлого металла.
Безусловно, на практике в уране-235 всегда есть ещё небольшая примесь урана-234 (особенность технологии обогащения). Урана-234 в высокообогащённом уране менее 1%, но всё равно именно на него приходится львиная доля радиотоксичности, т.к. период его полураспада составляет 245 500 лет, т.е. почти в 3000 раз меньше, чем у урана-235. И его дочерний изотоп - торий-230 - альфа-активный, а значит должен давать столько же активности, сколько и исходный уран-234. НО, на вековое равновесие он выходит эдак за пару сотен тысяч лет... Т.е. на практике уран-234 действует сам по себе, без каких-либо дочерних изотопов. И даже с учётом его действия обогащённый уран - это прежде всего химически ядовитый тяжёлый металл, и только потом - радиоактивный. Т.е. отравиться насмерть обогащённым ураном вы можете лишь химически, для острой лучевой болезни нужны такие его количества, которые в разы больше смертельно-опасных из-за химических свойств.
Лишь при поступлении в организм относительно небольшого количества урана в течении очень длительного времени может начать проявляться его радиоактивность в виде роста вероятности онкологических заболеваний.

Распылённый в атмосфере он может упасть на большую площадь.

Если он упадёт на большую площадь, то тогда никаких проблем! Проблема - это если он компактно упадёт. Вот тогда там может быть опасная концентрация.

Чтобы избавиться от него организму нужно длительное время.

Дни.

[Inti]

А вот объяснение от Марцинкевича:

[Astrodrive]

В радиоактивном ряду урана, что 235, что 238, нет никакого плутония. Наоборот! Это плутоний-239 (оружейный) постепенно превращается в уран-235 (тоже оружейный), а плутоний-238 (из РИТЭГов) - в уран-234 (бесполезный).

Тут написано, что Плутоний-239 получается из Урана-238.

https://en.wikipedia.org/wiki/Plutonium-239#Production

Plutonium is made from uranium-238. 239Pu is normally created in nuclear reactors by transmutation of individual atoms of one of the isotopes of uranium present in the fuel rods. Occasionally, when an atom of 238U is exposed to neutron radiation, its nucleus will capture a neutron, changing it to 239U. This happens more easily with lower kinetic energy (as 238U fission activation is 6.6MeV). The 239U then rapidly undergoes two β− decays — an emission of an electron and an anti-neutrino, leaving a proton — the first β− decay transforming the 239U into neptunium-239, and the second β− decay transforming the 239Np into 239Pu.

[Astrodrive]

Приблизительно вот так будет выглядеть Ионный Корабль с плёночными Солнечными Батареями (200 на 200 метров) на орбите Земли.

Давайте вернёмся к теме и обсудим можно ли сделать СБ толщиной 0.16 мм из стекла и успешно развернуть их в космосе. Стекло ведь очень хрупкое и нужен очень аккуратный процесс.


Вы не можете просматривать это вложение.