ЯРД на РВС

[Аполлогет]

Среди возможных к быстрой реализации проектов тяговых систем на нехимических принципах является ЯРД на основе реактора с вращающимся слоем частиц. Его преимущества по сравнению с обычным твердофазным ЯРД более чем существенны.

Активная зона реактора представляет собой засыпку сферических (0,1 - 0,5 мм. диаметром) гранул ядерного топлива (карбид урана, обогащенный тугоплавкими металлами), покрытых слоем пиролитического графита низкой плотности (для поглощения газообразных продуктов деления), слоем пиролитического графита высокой плотности (для механической прочности; с возможным слоем карбида кремния между ними) и слоем гидрида циркония (для предотвращения размывания горячим водородом).

Эти ТВЭЛы засыпаются в пористый жаропрочный цилиндр, приводимый в быстрое вращение от турбины, которая обеспечивает подачу рабочего тела.

Водород подается в рубашку охлаждения, откуда просачивается через указанный цилиндр и слой ядерного топлива в центральный канал, откуда нагретым выбрасывается через сопло.

Преимущества по сравнению с твердофазным ЯРД:
1. Очень высокая удельная мощность тепловыделения - до 8000 МВт на кубический метр засыпки активной зоны, что позволяет сделасть реактор компактным (диаметр около 0,5 м.).
2. Малая разница между температурой ядерного топлива м рабочего тела. В данной конструкции - порядка 10-30 К, тогда как в трердофазном ЯРД доходит до 300 К, что позволяет достич более высокой температуры нагрева водорода. Прогнозируемый удельный импульс тяги указанной конструкции - не менее 1000 ед.
3. Нечувствительность активной зоны к ударным тепловым нагрузкам.
Твердофазный ЯРД не допускает произвольно быстрый нагрев активной зоны до рабочих температур. Скорость нагрева ограничена механической прочностью ТВЭЛов и практически достигнута американцами - 83 К/сек. Отсюда нагрев активной зоны таких двигателей как "NERVA-1A" и "SNRE" длится не менее, чем 90 сек., что влечет большие потери водорода. ЯРД на РВС допускает нагрев до рабочей температуры за 0,1-о,3 сек, причем скорость обуславливается возможностями системы подачи рабочего тела. Скорость охлаждения при этом имеет такое же соотношение порядков величин.

Менее значимые преимущества:

4. Активная зона ЯРД на РВС не страдает от деградации ТВЭЛов, так как вспучивание и растрескивание ей не грозит. Степень выгорания ядерного топлива незначительна.
5. Карбид урана не котактирует непосредственно с горячим водородом, в связи с чем нет необходимости разбавлять водород присадками, снижающими удельный импульс.

Таким образом, ИМХО, преимущества данной схемы настолько значительны, что она представляется даже более предпочтительной, чем обычный твердофазный ЯРД.

[Технократ]

На планетах (Земле) использовать ЯРД не дадут экологи, в невесомости выгоднее использовать ионные и плазменные двигуны из-за высокого удельного импульса, а тагже перспективный термояд с выбросом из активной зоны на Гелии-3.
Так что ЯРД с нагревом водорода - для музея а не для практики, это понял ещё Королёв отказавшись от проекта Р-7 с ядерной второй ступенью, а проект был преинтереснейший!

[Аполлогет]

На планетах (Земле) использовать ЯРД не дадут экологи, в невесомости выгоднее использовать ионные и плазменные двигуны из-за высокого удельного импульса, а тагже перспективный термояд с выбросом из активной зоны на Гелии-3.
Так что ЯРД с нагревом водорода - для музея а не для практики, это понял ещё Королёв отказавшись от проекта Р-7 с ядерной второй ступенью, а проект был преинтереснейший!

1. О земле речь не шла. ИМХО, создать ЯРД такой тяги, чтобы, с учетом потребного веса топлива, выйти на орбиту (та самая ядерная Р-7), сложно. Реактор получается запредельной мощности.
Речь шла о тяговой системе для транспортировки, скажем, тяжелых грузов за пределы ЛЕО, при ускорении порядка 1 м/с2 (не о,001 м/с2 как могут дать ионники). О людях речь также не шла, ибо радиация.
2. Насчет перспективного термояда на гелии-3 я уже злобно изливался на данном форуме. Я в него не верю в ближайшие сто лет.

Повторю свои аргументы:
Температура, потребная для эффективного протекания данной реакции в режиме самоподдержания - 2 млрд. К. то есть на порядок больше, чем Дейтерий+тритий. Энергия ионов при этом больше на два порядка.
При этом эксперименты, произведенные на JETe, показали, что даже при энергии, которую имеют ионы плазмы дейтерий+тритий, крайне сложно защитить элементы конструкции реактора, которые "по должности" контактируют с плазмой (имеются ввиду элементы, доступ к которым для ионов облегчен), от распыления.
В JETe удалось обеспечить протекание реакции в течение 1,1 сек, при полном времени удержания энергии в плазме 2 сек.
Использовалась плазма дейтерий+дейтерий, так как при использовании трития ожидалась значительная радиационная активация конструкции. Никакой радиационной защиты в этом экспериментальном токамаке, разумеется, не имелось.
Причины, по которым время протекания рекции оказалось ограниченным, - заражение плазмы тяжелыми ионами, распыляемыми внутрь рабочей зоны элементами конструкции.
Первоначально использовался дивертор из графита, с напылением бериллия. За 1,1 сек плазма содрала бериллиевое напыление и началось поступление ионов углерода в плазму с ее быстрым охлаждением.
Позднее была произведена замена дивертора на массивный бериллиевый (сплошной); результаты стали лучше, но - и только.

Далее, мне неизвестен материал, который более бы для этого подходил, помимо бериллия.

Вывод, который я сделал для себя - дейтерий+тритий возможны, при колоссальных затратах, без гарантии безусловного успеха, и в срок до 2050 года. Дейтерий+гелий-3 - возможно, но в следующем веке.

[Зомби. Просто Зомби]

...Так что ЯРД с нагревом водорода - для музея а не для практики, это понял ещё Королёв...

Твёрдофазный ЯРД достаточно перспективная техника
Буксир такого типа может быть использован для выхода из "гравитационного колодца" при полетах к Луне и дальше

После стыковки с жидководородным баком (лучше - двойным) и "выводимым объектом" (который, в принципе, может быть даже пилотируемым) ЯРД-буксир выводит всё это на высокоэллиптическую орбиту (откуда "ПН" уже сама окончательно стартует :lol:  к своей цели), после чего отделяется с малым баком и возвращается на "более или менее" низкую :lol:  орбиту
Это, как мне кажется, возможно, так как масса самого буксира и бачка с водородом для маневра возвращения не должна быть особо велика

Если такую машину можно было бы использовать раз эдак десять, этого, по-моему, было бы уже вполне достаточно, чтобы оправдать усилия

[frost_ii]

Сам себе удивляюсь, но в данном случае согласен с Технократом. У паровоза (как транспортного средства) перспектив больше.

[Аполлогет]

Сам себе удивляюсь, но в данном случае согласен с Технократом. У паровоза (как транспортного средства) перспектив больше.

Это почему? Где альтернатива?

Ионники не могут являться полноценной альтернативой, ибо не всякая транспортная операция приемлема при создаваемых ими уровнях тяги.
К тому же, те же ионники будут питаться от ядерного реактора.

Термояд? А будет ли он вообще и если будет, то когда.

Остаются только ЯРД. Конечно, лучше ориентироваться на газофазные, но здесь имеются явные технологические трудности.

К тому же я специально указал в начале топика: среди возможных к быстрой реализации.

Или Вы предложите нам ждать пятьдесят лет ГФЯРД и сто пятьдесят лет ТЯРД?

Тогда эту лавочку (т.е. космонавтику) надо закрывать уже сейчас

[Зомби. Просто Зомби]

Сам себе удивляюсь, но в данном случае согласен с Технократом. У паровоза (как транспортного средства) перспектив больше.

Насчет перспектив (если учитывать всевозможные факторы) - не знаю,
но конкретных технических противопоказаний не знаю тож :wink:  :mrgreen:

[Зомби. Просто Зомби]

...
Тогда эту лавочку (т.е. космонавтику) надо закрывать уже сейчас

Ну дык :mrgreen:

[X]

Это почему? Где альтернатива?

Масса двигателя слишком большая. Плюс радиационная защита. Она нужна по-любому.
Выходит, что для большинства современных задач буксир на твердофазном ЯРД будет перетяжелен. Несмотря на его более экономную экономику:)
Не доедет он с ГСО на низкую орбиту. Обратно.
Вывод - химия пока рулит.

Для того, чтобы летать по СС необходимы компактный и мощный источник энергии и компактный двигатель.

[frost_ii]

Сам себе удивляюсь, но в данном случае согласен с Технократом. У паровоза (как транспортного средства) перспектив больше.

Насчет перспектив (если учитывать всевозможные факторы) - не знаю,
но конкретных технических противопоказаний не знаю тож :wink:  :mrgreen:

Конкретные противопоказания -

1. Водород на орбите.
2. Низкий Iуд.

3. Перекачка жидкого водорода на обите - это вообще "в сад".
4. Быстрой реализации ожидать не приходиться.

Низкие тяги у ионников не потому, что больше сделать нельзя, а потому что пока невыгодно делать больше.

[Зомби. Просто Зомби]

Сам себе удивляюсь, но в данном случае согласен с Технократом. У паровоза (как транспортного средства) перспектив больше.

Насчет перспектив (если учитывать всевозможные факторы) - не знаю,
но конкретных технических противопоказаний не знаю тож :wink:  :mrgreen:

Конкретные противопоказания -

1. Водород на орбите.

Это плохо
Но для описанной выше схемы это терпимо

2. Низкий Iуд.

Всё относительно :roll: (С) Ну врядли, врядли. Хотя приписывают :wink:

3. Перекачка жидкого водорода на обите - это вообще "в сад".

:?:
То есть бред, наверное, но для описанной выше... - и тд :roll:

4. Быстрой реализации ожидать не приходиться.

В принципе да, наверное, но - см. ответ на пункт 2.

Низкие тяги у ионников не потому, что больше сделать нельзя, а потому что пока невыгодно делать больше.

"Не верю!" (С) Вот блин, куда ни ткни, а всё уже кем-то было сказано :twisted:

Ergo:
Конкретных технических противопоказаний продолжаю не знать
Трудности - а как же
Я думаю, вы даже не главные назвали
А где их нет, трудностей?

А вот у ЭРД есть принципиальные "противопоказания" (спасибо "Форуму". (Слава! Слава! И во веки!  :wink:  :mrgreen: ) )
Потребная энергетика обеспечивается либо гектарами СБ,
либо же требуются сопоставимые по площади охладители для реактора,
а тяга все равно остается мизерной

Это вам не хухры-мухры, это принципиальные препятствия
Может, они и будут летать (а куда денешься - в погоне за УИ), но вся их история (если она будет) - это будет история тяжелой борьбы с этими "недостатками"

[frost_ii]

А вот у ЭРД есть принципиальные "противопоказания" (спасибо "Форуму". (Слава! Слава! И во веки!  :wink:  :mrgreen: ) )
Потребная энергетика обеспечивается либо гектарами СБ,
либо же требуются сопоставимые по площади охладители для реактора,
а тяга все равно остается мизерной

Не требуются. Площадь получается несопоставимо меньшей.

N=(b*Iуд^2)/2;  P=b*Iуд. Посчитайте сами, как вырастет тяга при росте мощности.

Да, кстати, у ЭРД, в нынешней его реинкарнации, можно понизить Iуд до уровня ЯРД. Однако этого не делают, потому что невыгодно.

Это вам не хухры-мухры, это принципиальные препятствия
Может, они и будут летать (а куда денешься - в погоне за УИ), но вся их история (если она будет) - это будет история тяжелой борьбы с этими "недостатками"

Точнее - недостатками источника энергии. Который в обоих случаях практически одинаковый.

Если вы серьёзно возьмётесь за проработку такого буксира, то окажется, что и в случае ЯРД, оптимальный вариант окажется в области низких тяг. Потому что НА СЕГОДНЯШНИЙ ДЕНЬ реактор - штука тяжёлая. Любой реактор.

[Зомби. Просто Зомби]

...Точнее - недостатками источника энергии. Который в обоих случаях практически одинаковый.

Одинаковый-то одинаковый, но "проблема охлаждения" для ЯРД выглядит несколько иначе, не правда ли?

Если вы серьёзно возьмётесь за проработку такого буксира, то окажется, что и в случае ЯРД, оптимальный вариант окажется в области низких тяг. Потому что НА СЕГОДНЯШНИЙ ДЕНЬ реактор - штука тяжёлая. Любой реактор.

Ну, собственно, я и "рассуждал" на темы более или менее отдаленной перспективы
Ясно, что сегодня какие-либо ставки на такую технику делать невозможно (связывать, то есть, с ней конкретные планы)
Но в принципе ЯРД перспективен и, так сказать, "работу следует продолжать" :mrgreen:
Хотя про оптимум в области низких тяг и тяжелый реактор - на вашей совести
Не могу этого знать, как простой метафизик :roll:
Не специалист, то есть :wink:

[Зомби. Просто Зомби]

А вот у ЭРД есть принципиальные "противопоказания" (спасибо "Форуму". (Слава! Слава! И во веки!  :wink:  :mrgreen: ) )
Потребная энергетика обеспечивается либо гектарами СБ,
либо же требуются сопоставимые по площади охладители для реактора,
а тяга все равно остается мизерной

Не требуются. Площадь получается несопоставимо меньшей...

Площадь требуется большая :mrgreen:
Причем, если для СБ щас фигурируют какие-то "плёнки",
то "радиатор" "плёночным" уж никак не сделаешь
И сложность и стоимость его - помимо одного размера, - радости в жизни не добавляют

[frost_ii]

А вот у ЭРД есть принципиальные "противопоказания" (спасибо "Форуму". (Слава! Слава! И во веки!  :wink:  :mrgreen: ) )
Потребная энергетика обеспечивается либо гектарами СБ,
либо же требуются сопоставимые по площади охладители для реактора,
а тяга все равно остается мизерной

Не требуются. Площадь получается несопоставимо меньшей...

Площадь требуется большая :mrgreen:

Закон Стефана-Больцмана помните?  N=s*e*S*T^4.....

Причем, если для СБ щас фигурируют какие-то "плёнки",
то "радиатор" "плёночным" уж никак не сделаешь...

Why? Его ещё можно сделать капельным. А вот капельную СБ я себе не представляю.
Да и к плёночной СБ требуется весьма основательная пространственная констракшн....

Хотя про оптимум в области низких тяг и тяжелый реактор - на вашей совести

На одной чаше весов - зависимость массы реактора от мощности, на другой - гравитационные потери. Вот и вся премудрость. В случае с водородом, оптимум несколько сдвинется в область большей тяги (добавляются потери на испарение водорода и теплозащиту), но общая эффективность при этом естественно снижается.

[Зомби. Просто Зомби]

Его ещё можно сделать капельным...

Ну, такого еще не было
Может и можно
Но

...тяга все равно остается мизерной

К тому же вся эта конструкция (на основе ЭРД) намного сложнее, так или иначе
А значит и менее надёжна
Длительный пилотируемый полет в соседстве с практически постоянно
работающим на полную мощность реактором - это что-то другое,
в сравнение с использованием ЯРД только в качестве стартового
ускорителя
Не буду спорить, но на мой взгляд пока нет достаточных аргументов,
которые позволили бы однозначно "закрыть" какое-либо из этих
направлений или выбрать что-то одно в качестве единственной перспективы

[Зомби. Просто Зомби]

А можно и так посмотреть:
Если для ЯРД и ЭРД "под реактор" этот самый реактор "практически один и тот же" ( :roll: ), то ЯРД-буксир на его основе можно рассматривать как "промежуточную стадию", которую можно предварительно поэксплуатировать независимо
Не ждать, так сказать, разработки капельного охлаждения и результатов тестов ЭРД на ресурс :roll:  :mrgreen:

[frost_ii]

Его ещё можно сделать капельным...

Ну, такого еще не было
Может и можно
Но

...тяга все равно остается мизерной

К тому же вся эта конструкция (на основе ЭРД) намного сложнее, так или иначе

Why?

А значит и менее надёжна
Длительный пилотируемый полет в соседстве с практически постоянно
работающим на полную мощность реактором - это что-то другое,
в сравнение с использованием ЯРД только в качестве стартового
ускорителя
Не буду спорить, но на мой взгляд пока нет достаточных аргументов,
которые позволили бы однозначно "закрыть" какое-либо из этих
направлений или выбрать что-то одно в качестве единственной перспективы

Для вас повторяю ещё раз.

Низкие тяги у ионников не потому, что больше сделать нельзя, а потому что пока невыгодно делать больше.

Если вы серьёзно возьмётесь за проработку такого буксира, то окажется, что и в случае ЯРД, оптимальный вариант окажется в области низких тяг. Потому что НА СЕГОДНЯШНИЙ ДЕНЬ реактор - штука тяжёлая. Любой реактор.

[frost_ii]

А можно и так посмотреть:
Если для ЯРД и ЭРД "под реактор" этот самый реактор "практически один и тот же" ( :roll: ), то ЯРД-буксир на его основе можно рассматривать как "промежуточную стадию", которую можно предварительно поэксплуатировать независимо
Не ждать, так сказать, разработки капельного охлаждения и результатов тестов ЭРД на ресурс :roll:  :mrgreen:

Это подход.

Но в нашей ситуации и ЭРД есть, "с ресурсом", и капельник (достаточно тупая вещь, кстати) давно отработан. Осталось дело за реактором.

[Зомби. Просто Зомби]

Его ещё можно сделать капельным...

Ну, такого еще не было
Может и можно
Но

...тяга все равно остается мизерной

К тому же вся эта конструкция (на основе ЭРД) намного сложнее, так или иначе

Why?

Ну как же - в ней просто больше различных высокотехнологичных и ответственных элементов и несопоставимо больше требования к устойчивости "на износ"
Что здесь непонятного?
Или - где я не прав?

А значит и менее надёжна
Длительный пилотируемый полет в соседстве с практически постоянно
работающим на полную мощность реактором - это что-то другое,
в сравнение с использованием ЯРД только в качестве стартового
ускорителя
Не буду спорить, но на мой взгляд пока нет достаточных аргументов,
которые позволили бы однозначно "закрыть" какое-либо из этих
направлений или выбрать что-то одно в качестве единственной перспективы

Для вас повторяю ещё раз.

Низкие тяги у ионников не потому, что больше сделать нельзя, а потому что пока невыгодно делать больше.

Если вы серьёзно возьмётесь за проработку такого буксира, то окажется, что и в случае ЯРД, оптимальный вариант окажется в области низких тяг. Потому что НА СЕГОДНЯШНИЙ ДЕНЬ реактор - штука тяжёлая. Любой реактор.

Чё-то я опять не понял?
РД типа Нервы (в т.ч. и отечественный) испытывались и показывали достаточно высокую тягу одновременно с УИ
В каком смысле - "оптимальность"?
Может быть - в "ненужном" ( :wink:  :mrgreen:  - не необходимом, скажем :roll: ) для целого ряда конкретных практических задач?

Буксир на основе ЯРД выглядит (по крайней мере - "со стороны", конечно) как "почти готовый" - довести имеющиеся наработки,
доразработать водородные баки со сроком хранения в несколько суток (это, вроде бы, не фантастические требования),
плюс - системы автоматической стыковки - и всё такое прочее...
То есть, конкретно - работы (дорогостоящей, к тому же) полно, конечно, но она - конкретная работа, ее можно как-то планировать-финансировать, конкретно расчитывая "хоть что-то" в результате получить, когда-нибудь

А по "ЭРД с ЯРД" - ну увы, даже JIMO под вопросом, а разве его двигательная система годится к использованию в качестве какого-либо "буксира"? - в лучшем случае это не более, чем прототип, явно не та мощность - и все такое прочее
По такой системе возможно проводить пока "только технические исследования", а когда-то результат будет?