Ядерный двигатель

[sychbird]

mark200000 пишет:
Реактор может быть только газоохлаждаемый и только высокотемпературный.

Дело в том, что масса реактора пропорциональна кубу радиуса, поэтому важно обеспечить минимальные размеры реактора.
Кроме того площадь радиаторов будет тем меньше, чем выше их температура.

Там по температуре агента охладителя много всяких вторичных связей может быть задействовано, и задачи оптимизации не тривиальны. И прежде всего выбор критериев оптимизации.
Базу то в темное время суток греть надо. Возникает тема рекуперации. Но это дополнительная усложнение инженерных сетей, дополнительная масса оборудования, монтаж, вероятность отказов и т.п. Без реального счета многое не очевидно.

[Alexey K.]

mark200000 пишет:
Реактор может быть только газоохлаждаемый и только высокотемпературный.

Snap-10a, Буки и Топазы были жидкометаллическими.

[vlad7308]

 на них было прямое преобразование

Alexey K. пишет:

mark200000 пишет:
Реактор может быть только газоохлаждаемый и только высокотемпературный.

Snap-10a, Буки и Топазы были жидкометаллическими.

[mark200000]

Alexey K. пишет:

mark200000 пишет:
Реактор может быть только газоохлаждаемый и только высокотемпературный.

Snap-10a, Буки и Топазы были жидкометаллическими.

Буки и Топазы давали киловаты, а нам нужно мегаваты при сравнимых размерах.

[Alexey K.]

vlad7308 пишет:
на них было прямое преобразование

Ага. А что?

[Alexey K.]

mark200000 пишет:
Буки и Топазы давали киловаты, а нам нужно мегаваты при сравнимых размерах.

Термоэмиссия может выдавать и мегаватты при меньших размерах. Или размер должен быть как можно больше? Что-то я мысль не понял

[vlad7308]

Alexey K. пишет:

vlad7308 пишет:
на них было прямое преобразование

Ага. А что?

1. низкий КПД
2. очень низкая удельная мощность

еще раз повторюсь
конструктив ЯЭУ - это на 90% ЭУ, и на 10% - Я    , то есть сам реактор
и даже эти 10% конструктива самого реактора полностью определяются способом съема выделяемого реактором тепла
а способ съема тепла определяется типом ЭУ
(а тип ЭУ - определяется эксплуатационными требованиями)

так что морская ЯЭУ, космическая термоэмиссионная/термоэлектрическая ЯЭУ типа Бука/Топаза, космическая ЯЭУ на цикле Брайтона - это сильно разные устройства.
общего в них - только цепная реакция деления

вот собственно и все.
напоминаю, что конкретно этот разговор возник после возгласа pkl по поводу того, что на основе морской ЯЭУ можно сделать космическую.
дык вот - нельзя.

Alexey K. пишет:
    Термоэмиссия может выдавать и мегаватты при меньших размерах.  

это как, простите?

[Mark]

Освоение космоса возможно только на базе ядерной энергетики. 17.04.13

Россия может стать лидером космической энергетики. По мнению Виталия Мельникова, главного научного сотрудника ЦНИИмаш (город Королев), у нас есть уникальные ноу-хау и технологии создания бескаркасных солнечных батарей (электростанций), а также определенное преимущество в развитии лазерной техники как средства передачи энергии с околоземной орбиты на землю. Сегодня разговор о принципиально ином проекте - перспективах использования атомной энергии в космосе.
Побывавший недавно на "Деловом завтраке" в "РГ" глава Роскосмоса Владимир Поповкин дал понять, что он и его коллеги связывают с этим большие ожидания. По его словам, создаваемая сейчас ядерная энергодвигательная установка мощностью 1000 киловатт "открывает совершенно иные возможности в космосе, позволяет по-новому посмотреть на использование геостационарных орбит". И привел сравнение: солнечные батареи МКС - самые мощные из всего, что когда-то выводилось в космос - дают максимум 100 кВт, то есть в десять раз меньше. Для решения задач на околоземной орбите этого пока хватает. А при полете, например, к Марсу потребовалось бы развернуть солнечные батареи площадью в десять футбольных полей.
Вряд ли конструкторы на это решатся. А вот новый транспортно-энергетический модуль (ТЭМ) с ядерной энергодвигательной установкой, над которым уже работают российские ученые и конструкторы, проект многообещающий. Потому что не на проценты, а в 20-30 раз (!) увеличивает достигнутый уровень энергообеспечения космических аппаратов и обеспечивает десятикратную (на единицу веса) экономию топлива маршевой двигательной установки.
"Технические решения, заложенные в концепцию ТЭМ, - утверждают его создатели в "Росатоме" и Роскосмосе, - позволяют решать весь спектр космических задач XXI века". Какие это задачи?
Доставка грузов на геостационарную орбиту. Очистка околоземных орбит от неработающих спутников и космического мусора. Защита Земли от астероидной опасности. Создание систем энергоснабжения Земли из космоса. Программы исследования Луны. Исследовательские миссии к дальним планетам.

- То есть наряду с уже решаемым кругом задач (связь, навигация, дистанционное зондирование Земли, научные исследования, национальная безопасность и оборона) в повестке дня - развитие производственных технологий в космосе, - акцентирует важные детали директор Центра имени Келдыша Анатолий Коротеев. - И когда мы говорим об экспедициях к Луне и Марсу, то речь уже не об экспедициях посещения, какой была высадка американских астронавтов на Луну, а о длительном пребывании на других планетах, чтобы можно было достаточное время посвятить их изучению.


При таком подходе, считает академик Коротеев, возникает насущная необходимость повысить энергообеспечение наших космических аппаратов и экономичность двигателей. Потому что сейчас, по его оценкам, из каждых 100 тонн, улетающих с Земли, обращается в полезную нагрузку, в лучшем случае, только 3 процента. Все остальное выбрасывается в виде сгоревшего топлива. Используемые ныне ракеты и ракетные двигатели - весьма неэкономичные транспортные средства, заключает ученый

"Освоение Солнечной системы с позиций сегодняшнего дня возможно только на базе ядерной энергетики",

- соглашается президент Ракетно-космической корпорации "Энергия" Виталий Лопота. По его словам, создаваемая в этих целях ядерная энергодвигательная установка мощностью до 1 мегаватта может быть установлена на космических аппаратах, работающих на земной орбите, а также на пилотируемых и беспилотных кораблях, предназначенных для освоения Луны, Марса и других тел Солнечной системы.
По словам директора - генерального конструктора НИКИЭТ (предприятие ГК "Росатом") Юрия Драгунова, "проект будет чисто российский", поскольку в нем "очень много ноу-хау". Уже на этой стадии технического проектирования решено, что одной загрузки топлива в реактор должно хватить на 10 лет его эксплуатации - такой срок задан партнерами из Роскосмоса. А возможность увеличения мощности установки еще обсуждается. По словам Драгунова, тут он не видит особой проблемы: "Испытаем на стенде наземный прототип, после этого можем переработать его на большую мощность".
Как заявил глава Роскосмоса Владимир Поповкин, опытный образец установки мегаваттного класса для межпланетных миссий должен появиться в России к 2018 году. А уже нынче в Сосновом Бору под Петербургом планируют начать первые испытания. Исходные предпосылки для этой масштабной работы созданы в июне 2010 года специальным распоряжением президента РФ. На проект космического транспортно-энергетического модуля с ядерной установкой до 2018 года выделено 17 миллиардов рублей.

Анатолий Коротеев:
- Космонавтика сегодня испытывает состояние, близкое к тому, в котором авиация оказалась после Второй мировой войны. Тогда стало ясно, что с поршневыми двигателями уже невозможно поднять скорость и серьезно увеличить дальность. И в авиации произошел скачок - от поршневых двигателей перешли к реактивным. Примерно та же ситуация сейчас в космической технике. Нам не хватает энергетического совершенства для решения серьезных задач.

http://www.atomic-energy.ru/smi/2013/04/17/41177

[Mark]

 

 

[Alexey K.]

vlad7308 пишет:
1. низкий КПД
2. очень низкая удельная мощность

Для космоса имеет значение: 1) выходная мощность 2) массогабариты 3) ресурс. Всё. Ну можно ещё добавить стоимость.
КПД никакого значения для космоса не имеет.

vlad7308 пишет:

Alexey K. пишет:
Термоэмиссия может выдавать и мегаватты при меньших размерах.

это как, простите?

По соотношению выходной мощность к единице массы КЯЭУ термоэмиссия вне конкуренции.


PS. Собственно нового я ничего не сказал - всё это известно и много раз обсуждалось здесь на форуме.

[mark200000]

Alexey K. пишет:
vlad7308

Alexey K. пишет:

mark200000 пишет:
Буки и Топазы давали киловаты, а нам нужно мегаваты при сравнимых размерах.

Термоэмиссия может выдавать и мегаватты при меньших размерах. Или размер должен быть как можно больше? Что-то я мысль не понял  

vlad7308 уже ответил за меня.
http://novosti-kosmonavtiki.ru/forum/messages/forum13/topic11908/message1063148/#message1063148

От себя добавлю, что для маломощных реакторов с маленькой кампанией главным фактором ограничивающим размеры является условие создание критики. Поэтому реакторы получаются не энергонапряженные и конструкторы могут себе позволить "поиграться" с разными теплоносителями.

В мощных реакторах, для уменьшения их размеров нужно снимать с единицы объема как можно большую мощность. Приходится поднимать температуру реактора и применение жидких теплоносителей становится не возможным.

Кроме того важную роль играют размеры радиатора (Особенно для Луны, где излучение возможно только в одну сторону). Здесь также, чем выше температура реактора тем лучше.

[Антикосмит]

Alexey K. пишет:

vlad7308 пишет:
1. низкий КПД
2. очень низкая удельная мощность

Для космоса имеет значение: 1) выходная мощность 2) массогабариты 3) ресурс. Всё. Ну можно ещё добавить стоимость.
КПД никакого значения для космоса не имеет.

vlad7308 пишет:

Alexey K. пишет:
Термоэмиссия может выдавать и мегаватты при меньших размерах.

это как, простите?

По соотношению выходной мощность к единице массы КЯЭУ термоэмиссия вне конкуренции.


PS. Собственно нового я ничего не сказал - всё это известно и много раз обсуждалось здесь на форуме.

Как раз наоборот. С ростом мощности термоэмиссионные установки проигрывают газотурбинным по удельным показателям.Чем и обусловлен выбор в их пользу для мощной ЯЭУ

[Alexey K.]

vlad7308 пишет:
еще раз повторюсь
конструктив ЯЭУ - это на 90% ЭУ, и на 10% - Я , то есть сам реактор
и даже эти 10% конструктива самого реактора полностью определяются способом съема выделяемого реактором тепла
а способ съема тепла определяется типом ЭУ
(а тип ЭУ - определяется эксплуатационными требованиями)

так что морская ЯЭУ, космическая термоэмиссионная/термоэлектрическая ЯЭУ типа Бука/Топаза, космическая ЯЭУ на цикле Брайтона - это сильно разные устройства.
общего в них - только цепная реакция деления

вот собственно и все.
напоминаю, что конкретно этот разговор возник после возгласа pkl по поводу того, что на основе морской ЯЭУ можно сделать космическую.
дык вот - нельзя.

Ну так я про это ничего не говорил. Сказал только про теплоноситель.

[Alexey K.]

mark200000 пишет:

От себя добавлю, что для маломощных реакторов с маленькой кампанией главным фактором ограничивающим размеры является условие создание критики. Поэтому реакторы получаются не энергонапряженные и конструкторы могут себе позволить "поиграться" с разными теплоносителями.

В мощных реакторах, для уменьшения их размеров нужно снимать с единицы объема как можно большую мощность. Приходится поднимать температуру реактора и применение жидких теплоносителей становится не возможным.

Ну вы даёте. (c) Есть ещё такой критерий как поверхность теплосъёма. Для газа нужны большие поверхности, поскольку он тепло снимает плохо.

[vlad7308]

Alexey K. пишет:

vlad7308 пишет:
1. низкий КПД
2. очень низкая удельная мощность

Для космоса имеет значение: 1) выходная мощность 2) массогабариты 3) ресурс. Всё. Ну можно ещё добавить стоимость.
КПД никакого значения для космоса не имеет.

ага
вот только выходная мощность и массогабариты очень даже зависят от КПД

Alexey K. пишет:

vlad7308 пишет:

Alexey K. пишет:
Термоэмиссия может выдавать и мегаватты при меньших размерах.

это как, простите?

По соотношению выходной мощность к единице массы КЯЭУ термоэмиссия вне конкуренции.


PS. Собственно нового я ничего не сказал - всё это известно и много раз обсуждалось здесь на форуме.

ссылку можно?

Топаз имел массу около тонны, электрическую мощность 5-6кВт. Итого альфа - порядка 160-200 кг/кВт.
Ресурс - 1 год.

И что именно тут вне конкуренции? Такая ЭУ имеет практический смысл разве что в очень специфических условиях.

Проектируемая сейчас ЯЭУ должна иметь альфу около 10-12 кг/кВт, ресурс - 3 года на полной мощности.

[Alexey K.]

Антикосмит пишет:
 Как раз наоборот. С ростом мощности термоэмиссионные установки проигрывают газотурбинным по удельным показателям.

По удельным показателям - это по каким?

Антикосмит пишет:
Чем и обусловлен выбор в их пользу для мощной ЯЭУ

Выбор мегаваттника был обусловлен словом Коротеева и потенциальной технологической готовностью.

[vlad7308]

выбор мегаваттника был обусловлен целями
а именно - использованием ЯЭУ в том числе для запитывания ДУ ТЭМ
для этих целей мощности меньше сотен киловатт и альфы больше 20 кг/кВт не имеют смысла.
механизмы прямого преобразования таких характеристик дать не могут

[mark200000]

Отказ от термоэмиссии вызван более низким КПД процесса.

Для  обеспечения одной и той же электрической мощности,  термоэмиссионный реактор должен иметь большую тепловую мощность по сравнению с газоохлаждаемым. Соответственно и площадь радиаторов будет больше.

Для машин мегаваттного класса турбина получается легче, чем дополнительные радиаторы.

[mark200000]

Alexey K. пишет:

mark200000 пишет:

От себя добавлю, что для маломощных реакторов с маленькой кампанией главным фактором ограничивающим размеры является условие создание критики. Поэтому реакторы получаются не энергонапряженные и конструкторы могут себе позволить "поиграться" с разными теплоносителями.

В мощных реакторах, для уменьшения их размеров нужно снимать с единицы объема как можно большую мощность. Приходится поднимать температуру реактора и применение жидких теплоносителей становится не возможным.

Ну вы даёте. © Есть ещё такой критерий как поверхность теплосъёма. Для газа нужны большие поверхности, поскольку он тепло снимает плохо.

Ясно дело не простая задача. Но, к примеру,  на РД 0410 достигли очень высокого удельного энерговыделения, смогли. Здесь задача несколько другая, но думаю справятся.

[Alexey K.]

vlad7308 пишет:
вот только выходная мощность и массогабариты очень даже зависят от КПД

Ну да, поэтому с ростом кпд выходная мощность конечно же растет, но ещё сильнее растут массогабариты. В итоге не влезет в ракету.

vlad7308 пишет:
ссылку можно?

Постараюсь найти. Даже картинка была в открытом доступе со всеми раскладами. Вот она была бы очень показательна.

vlad7308 пишет:
Топаз имел массу около тонны, электрическую мощность 5-6кВт. Итого альфа - порядка 160-200 кг/кВт.
Ресурс - 1 год.

Топаз в своё время был прорывом! Но давным давно устарел показав как надо делать и как не надо. Причём устарел вместе со своей альфой как устройство первого поколения.

vlad7308 пишет:
И что именно тут вне конкуренции? Такая ЭУ имеет практический смысл разве что в очень специфических условиях.

А Мельников блин этого не знал. Может быть он глупый был?