Ядерный фотонный двигатель

[KBOB]

Ядерный фотонный двигатель (с.54)

В работе рассматривается схема космического движителя, использующего принцип преобразования тепловой энергии ядерного реактора в направленный поток светового излучения с помощью системы параболических зеркал. Получены основные соотношения для анализа динамики полета космического аппарата с таким движителем. Выполнены оценки возможных космических миссий и показана возможность их практического осуществления на современном уровне техники на расстояния вплоть до 10000 а.е. Конечно при планировании полетов в космос на такие расстояния необходимы более глубокие научные и технологические исследования. На пример, необходим корректный учет влияния притяжения Солнца и планет Солнечной системы, что может потребовать дополнительных энергетических затрат. Необходимы также и более детальные проработки как облика реакторной установки, ее систем управления, так и всей энергетической системы в целом. Можно констатировать лишь одно – возможность осуществления дальних миссий с помощью фотонной ракеты на основе ядерного реактора даже на сегодняшнем уровне развития реакторных технологий не выглядит абсолютно фантастической.

[Pavel]

То есть где-то два световых месяца.. Маловато будет!    Хотя для полетов внутри Солнечной системы самое то.

[Chilik]

Ядерный фотонный двигатель (с.54)

На стр. 59 сначала про полёты к "поясу Купера", а потом некоторые цифры как результат этого научного исследования.

Полет на расстояние ~1000 а.е. в течение 25 лет возможен при .... Таким требованиям удовлетворяет, например, ракета с начальной массой в 20 тонн (16 тонн ядерного горючего) с ядерной энергетической установкой мощностью 2000 МВт.

Да и вообще некая наивность работы явно просматривается. Зачем городить все эти параболические зеркала, мы же не прожектор строим. Если тупо излучать разогретым куском всё равно какого материала в полупространство, мы не слишком испортим тягу при гораздо меньшей массе и сложности конструкции.
Температура излучателя у них всего 2400 К - это лучистый теплосъем примерно 200 Вт/кв.см. в одной знакомой реальной железяке, что с хорошей точностью совпадает с их цифрами.
А как эту фигню на 2 гигаватта сгородить - "пусть инженерА думают" (C)  

[Имxотеп]

"Фотонные" двигатели обладают сушественным недостатком - чересчур большим удельным импульсом. Соответственно "фотоннику" нужны чудовищные мошности, ~100 МВт на 1 Н тяги, что никогда не бывает просто и дешево. С другой стороны концепция чистого "излучателя" не лишена определенного изящества. Никакого тебе многомудрого преобразования энергии, просто свети в одну сторону и все.
В порядке развития темы когда-то предлагалась концепция "нейтронного" двигателя - тот же самый ядерный реактор, только наружу сбрасывается не  тепловое излучение, а нейтронный поток. Энергию нейтронов можно регулировать и тем менять УИ в широких пределах, соответственно энергетические потребности двигателя при той же тяге будут на порядки меньше, чем у "фотонника".  Проблема здесь ровно одна - создать поток такой интенсивности, чтобы нейтроны уносили с собой заметный импульс. Интенсивность, надо полагать, должна быть просто чудовищной. Обычные ядерные реакторы здесь наверняка не годятся, тут нужно что-то импульсное, вроде нейтронной бомбы.

ЗЫ И почему тема в "Прикладной..." ? Это скорее "Средства выведения и другие технические вопросы".

[поверхностный]

Chilik, я понимаю, что тема реакторов перепахана вдоль и поперек, но все же хочу задать вопрос.
Может ли в невесомости расплавленная активная зона удерживаться силами поверхностного натяжения? Или другими бесконтактными способами, типа индукционного отталкивания.
Так как от реактора не требуется взаимодействовать с рабочим телом, можно ведь попробовать радикально поднять температуру.

[Fakir]

Затея с нейтронами практически полностью бессмысленна уже потому, что тут свалены в одну кучу УИ и скорость истечения А вещи это разные, и у "нейтронного ЯРД" хороша только скорость истечения (и то если удастся добиться приличной асимметрии), а вот УИ будет крайне поганым даже при самых оптимистических предположениях

Да, и с "ядернореакторным фотонником" в сущности проблема та же, только еще хуже

[поверхностный]

С нейтронами желательно заэкранировать половину потока нейтронов, значит половина мощности реактора пойдет в нагрев экрана.

[KBOB]

Я понимаю всеобщий сарказм. New Horizons "пилит" уже 4 года, а для компенсации давления фотонов тепловой энергии потребовалась 35,6 секундная коррекция.

30 июня с.г. около 19:00 UTC (23:00 мск) осуществлена коррекция траектории полета американского межпланетного зонда New Horizons, движущегося в сторону Плутона. Двигатели космического аппарата были включены на 35,6 секунды. Коррекция потребовалась для компенсации регулярного смещения зонда под воздействием давления фотонов тепловой энергии, излучаемых радиоизотопным генератором зонда и отражающимся от внешней поверхности остронаправленной антенны.

[vlad7308]

Затея с нейтронами практически полностью бессмысленна уже потому, что тут свалены в одну кучу УИ и скорость истечения А вещи это разные, и у "нейтронного ЯРД" хороша только скорость истечения (и то если удастся добиться приличной асимметрии), а вот УИ будет крайне поганым даже при самых оптимистических предположениях

есесено
нейтрон-то улетает, а все остальное остается
и это "остальное" весит в сотню раз больше нейтрона

[Chilik]

Может ли в невесомости расплавленная активная зона удерживаться силами поверхностного натяжения?

Если правильно помню детские книжки с картинками, то активная зона должна быть гетерогенной, чтобы грамотно обеспечить и управляемость реактора, и глубокое выгорание топлива, и тепловой режим (а от него много что серьёзного зависит). Как это сделать в жидком шаре - ?? Короче, "не верю".

Про сброс нейтронов в качестве "тяглового вещества" - идея интересная и всяко привлекательнее, чем тепловое излучение. Только тут на самом деле подводных камней ещё больше. Потому что реактору для собственного потребления нужно минимум 2 с небольшим нейтрона из каждого акта распада, а их там в среднем рождается ненамного больше. Коэффициенты воспроизводства топлива на реакторах не сильно превышают единицу. Поэтому грубо так: из 200 МэВ реакции осколки забирают 99%, а из пары МэВ, приходящихся на нейтрон, что-то тоже потеряется в конструкции. Сколько - не знаю.  :oops: Теперь от этого берём примерно 5-10% - это та доля нейтронов, которую при превеликом оптимизме можно пустить на ускорение КК. Из первичного гигаватта осталось с гулькин что?  :wink: А остальное - тупо тепло, которое надо сбрасывать через радиаторы.
Если хочется разумную тягу при разумном УИ, то надо послушать Fakir-а и разделять функции источника энергии и движителя. Скажем, реактор в паре с любым электрореактивным или плазменным двигателем.

[Имxотеп]

Про сброс нейтронов в качестве "тяглового вещества" - идея интересная и всяко привлекательнее, чем тепловое излучение. Только тут на самом деле подводных камней ещё больше. Потому что реактору для собственного потребления нужно минимум 2 с небольшим нейтрона из каждого акта распада, а их там в среднем рождается ненамного больше.

Ну тогда надо отбросить всякие нравственные ограничения и перейти сразу к термоядерным реакторам. Там нейтронов полно, не знают куда девать  

[поверхностный]

Нашел ссылку с гомогенным реактором на расплавленном металлическом топливе. Хотя замедлители внутри него все же твердые.
http://technomag.edu.ru/doc/69231.html
Опять же, газофазные реакторы тоже вроде бы гомогенные.

[KBOB]

Нашел ссылку с гомогенным реактором на расплавленном металлическом топливе. Хотя замедлители внутри него все же твердые.
http://technomag.edu.ru/doc/69231.html
Опять же, газофазные реакторы тоже вроде бы гомогенные.

Красота сей конструкции в том, что температура излучателя влияет только на площадь излучающей поверхности. УИ от температуры не зависит, поскольку свет любой длины волны распространяется с одинаковой скоростью. Большое значение имеет глубина выгорания топлива и время за которое достигается максимальное выгорания топлива.
Molten salt reactor может дать глубину выгорания до 99%.
http://en.wikipedia.org/wiki/Molten_salt_reactor

[поверхностный]

Согласен. В принципе площадь излучателя и так небольшая - 5 м кв. Для шара это диаметр 1.2 метра. Но идея с высокотемпературным реактором мне все равно нравится. Это, чисто в принципе, позволяет сделать "жидкий ТФЯРД" у которого температура рабочего тела выше температуры плавления конструкционных материалов. Водород греется "шаром", а дальше завесы, завесы.

Насчет размера зеркал немного непонятно:

Очевидно, что для отвода мощности ~1000 МВт потребуется использовать зеркало гигантских размеров. ... В идеальном случае, полагая, что площадь поверхности одного зеркала составляет Sm = 100 м2 при коэффициенте отражения 0.99, его средняя температура оценивается величиной Tm = 370 К

Нафига такие большие размеры и такая низкая температура? Если уменьшить площадь зеркала в 10 раз, температура поднимется всего в 1.8 раза, до 400'С.

Температура излучателя у них всего 2400 К - это лучистый теплосъем примерно 200 Вт/кв.см

Вроде бы выходит 20 кВт/кв.см

[vlad7308]

Про сброс нейтронов в качестве "тяглового вещества" - идея интересная и всяко привлекательнее, чем тепловое излучение.

я еще могу понять чисто гипотетические рассуждения об использовании в качестве рабочего тела осколков деления.
но чесслово, господа, - при чем тут нейтроны?!  :lol:
или это шутка юмора такая?

[поверхностный]

А как вам такой энергетический реактор: реактор-лампа и арсенид-галлиевые фотоэлементы? Площадь батарей можно сократить в 40 раз по сравнению с солнечными.

[zyxman]

Если реактор-лампа будет давать спектр не черного тела а газоразрядной лампы (только те длины волн, где хорошо работают фотоэлементы), то ОЧЕНЬ интересно.

[Fakir]

А как вам такой энергетический реактор: реактор-лампа и арсенид-галлиевые фотоэлементы?

Изрядная порнография  :lol:

[Alex Barri]

А как вам такой энергетический реактор: реактор-лампа и арсенид-галлиевые фотоэлементы?

Изрядная порнография  :lol:

А Вы, Факир, не порнография? Довести свой форум до полного у-бища?
С Ваши идиотом Виверном и его подпольным УТС