Ядерный двигатель

[Дмитрий Инфан]

Но у него КПД ниже, чем у турбомашинной установки.

[Алексей Любопытный]

Alexey K. пишет:
КПД термоэмиссии обеспечивается разницей температур катода и анода

[Alexey K.]

Дмитрий Инфан пишет:
Но у него КПД ниже, чем у турбомашинной установки.

Безусловно. Поэтому на земле холодильник турбомашины смотрелся бы компактней чем холодильник термоэмиссии просто потому, что рассеиваемая тепловая мощность в разы меньше. Но в космосе сброс тепла осуществляется излучением, эффективность которого зависит от температуры. Чем меньше температура, тем больше излучающая поверхность холодильника.
В турбомашине необходимо сильно снизить температуру, стало быть первые панели холодильника при высоких температурах будут эффективны, а дальше по мере уменьшения температуры эффективность следующих панелей будет падать и их площадь придётся с каждой панелью увеличивать. Так и получается, что холодильник турбомашины больше чем холодильник термоэмиссии. Ситуация поменялась бы, если бы мы начали снижать температуру теплоносителя в термоэмиссии, что привело бы к увеличению холодильника термоэмиссии, либо задирать температуру теплоносителя в турбомашине, что привело бы к уменьшению холодильника турбомашины.

[Алексей Любопытный]

Изначально я имел в виду совсем другое. Раз не будет капельного значит будет большой панельный холодильник.

Написал непонятно, сократил слова по середине.

[Alex_II]

Zveruga пишет:
Келдыш говорил, что сделает. Арсенал говорит, что сделали. Я бы доверял Арсеналу, они большой опыт постройки подобных комплексов.

Ну, пока они тоже говорят, что сделают, а не сделали... Хотя опыт и правда есть..

[Алексей Любопытный]

Тут принципиальное различие. У Келдыша была идея капельного холодильника, который они, похоже, не смогли реализовать в техническую документацию. Арсенал же уже имеет проекты своих установок. Т. е. его технология реальна осуществима.

[pkl]

Zveruga пишет:
Похоже капельный холодильник Келдыша провалился.

Боюсь, дело не только в капельном холодильнике - об отказе от него давно уже говорят. Там ещё что-то. Как я понял, весь проект передали "Арсеналу" и сейчас будут решать, возможно ли ВООБЩЕ сделать это или надо закрывать  и начинать всё заново на основе уже собственных разработок "Арсенала". Сейчас перечитал начало темы:

Однако... не слишком ли жёсткие сроки они поставили?

 http://novosti-kosmonavtiki.ru/forum/messages/forum13/topic11908/message805014/#message805014
   Неужели нельзя было начать с чего-нибудь попроще?

[Дмитрий Инфан]

pkl пишет:
Неужели нельзя было начать с чего-нибудь попроще?

Собрать энергоблок из нескольких "Топазов".

[pkl]

Ну зачем так утрировать? Сделать опытный аппарат радиолокационного наблюдения, связи или межпланетную станцию на базе "Топаза-100/40", а потому уже развивать успех. Так нельзя?

[vlad7308]

вообще говоря, для ЯЭУ в составе ЯЭРДУ главным целевым параметром является удельная мощность (т.н. альфа)
а КПД - дело десятое, это только один из факторов, косвенно влияющий на удельную мощность
дык вот, у летавших Топазов эта самая удельная мощность - порядка 1/200. Т.е. 1кВт на 200 кг (причем без учета ДУ)
для ЯЭРДУ - это издевательство, для мало-мальски вменяемых применений (буксиры, АМС и тд) нужно хотя бы на порядок больше

[pkl]

Эта проблема одной кавалерийской атакой не решается, нужна долгая осада. Я всегда считал, что надо было начинать с развития существовавших наработок, постепенно дотягивая их до требуемых значений. Допустим, с аппаратов радиолокационного наблюдения нового поколения. А сейчас что получается? Опять попытались прыгнуть выше головы и теперь... как бы не пришлось переделывать проект с начала.

[Alexey K.]

Вот статья Синявского В.В. из журнала КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ №3 за 2013:
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЗАДЕЛ ПО ЯДЕРНОМУ ЭЛЕКТРОРАКЕТНОМУ
МЕЖОРБИТАЛЬНОМУ БУКСИРУ «ГЕРКУЛЕС»
Как раз и про наработки по термоэмиссии и оценки масс, площадей и прочих габаритов и т.д. и т.п.

[Алексей Любопытный]

Дмитрий Инфан пишет:
Собрать энергоблок из нескольких "Топазов".

Нужен ресурс в 10-15 лет, на что Топаз не способен. Ресурс Топаза ограничен в первую очередь расходом Цезия.

Также Топаз больше был похож на изотопную батарейку чем на реальный реактор.

Мощность электрическая - 5 кВт, мощность тепловая - 150 кВт, ресурс, включая работу до 1 года на 100 кВт режиме - 7 лет, загрузка урана 235 - 11,5 кг, масса - 980 кг.

Достоинство реактора разработанного в НИКИЭТ Доллежаля в том, что это реальный реактор на быстрых нейтронах.

Я вот не видел проблем в реакторе, но очень сомневался в холодильнике.

Электрогенератор по типу элементов Пельтье, на Si-Ge, будет дорогим по себестоимости. Капельный был бы дешевле в плане технологий, стоимости материалов. Но в капельном расход рабочего вещества накладывает непреодолимые ограничения.

Чтобы повысить КПД элементов Пельтье придётся создать хитрую схему оборота рабочего тела теплоносителя реактора. Жидкость или газ должны проходить с одной стороны панелей холодильника (допустим это внутренняя сторона конуса) и пройдя от основания конуса к вершине идти в обратную сторону по внешней стороне конусообразной панели. У основания конуса, там где площадь поверхностей больше всего, будет создана максимальная разница температур между горячей внутренней стороной и холодной внешней.

Вообще идея создать нормальный реактор с нормальным термоэлектрическим преобразованием мне нравится. До сих пор наши баловались с термоэмиссией в космосе, у которой ограниченный ресурс эксплуатации из-за высокой температуры и воздействия радиации генерируемой реактором. У турбины тоже есть опасность, она может неожиданно остановиться на пути к Марсу и всё, каюк. Запасную с собой возить? А, вот, термоэлектрическое преобразование будет работать и работать без остановки, механически подвижных частей нет. У такого преобразователя ресурс будет по более чем у самого реактора. Даже жалко его потом будет уничтожать, также как и солнечные батареи.

[Alex_II]

Zveruga пишет:
Вообще идея создать нормальный реактор с нормальным термоэлектрическим преобразованием мне нравится.

Мне - не очень. Низкий КПД, большой вес...

Zveruga пишет:
У турбины тоже есть опасность, она может неожиданно остановиться на пути к Марсу и всё, каюк. Запасную с собой возить?

А что мешает? Даже два модуля с машинным преобразованием (но с одним реактором) будут вероятно легче, чем термоэлектрический преобразователь на ту же мощность...

Zveruga пишет:
У такого преобразователя ресурс будет по более чем у самого реактора.

Ну, это только реальными испытаниями на ресурс определить можно. Так же, впрочем, как и ресурс модуля машинного преобразования... Так-то конечно система без движущихся частей - вещь крайне заманчивая, но вот чем придется за это заплатить?

[pkl]

Чтобы повысить КПД элементов Пельтье придётся создать хитрую схему оборота рабочего тела теплоносителя реактора. Жидкость или газ должны проходить с одной стороны панелей холодильника (допустим это внутренняя сторона конуса) и пройдя от основания конуса к вершине идти в обратную сторону по внешней стороне конусообразной панели. У основания конуса, там где площадь поверхностей больше всего, будет создана максимальная разница температур.

Но ведь активная зона будет на вершине конуса из-за теневой защиты, разве нет?

И без термоэмиссионных преобразователей?

А если так:


4:00 - 4:46 ? Или слишком тяжело/сложно?

[Алексей Любопытный]

Alex_II пишет:
Ну, это только реальными испытаниями на ресурс определить можно. Так же, впрочем, как и ресурс модуля машинного преобразования... Так-то конечно система без движущихся частей - вещь крайне заманчивая, но вот чем придется за это заплатить?

Советские холодильники с элементами Пельтье 60-х годов до сих пор работают. Им хоть бы что.

[pkl]

Подвижные узлы там всё равно будут. Теплоноситель как качать? Или тепловые трубки предлагаете?

[Alexey K.]

pkl пишет:
Подвижные узлы там всё равно будут. Теплоноситель как качать? Или тепловые трубки предлагаете?

Электромагнитным насосом

[pkl]

Alex_II

Подозреваю, что в проекте ТЭМ как раз с машинными преобразователями и возникла загвоздка: не смогли обеспечить необходимый ресурс. Вполне возможно, что в перспективе ЯЭУ разделятся на две ветви: ЯЭУ умеренной мощности /десятки и сотни кВт/ с большим ресурсом и не очень высокими энергомассовыми характеристиками для питания КА и планетных баз и высокомощные "двигательные" ЯЭУ с общим ресурсом не больше года - для буксиров.

[Alex_II]

Zveruga пишет:
Советские холодильники с элементами Пельтье 60-х годов до сих пор работают.

Это не про "Морозко" случайно? Ну если это называется "работают", то я уже не знаю, что значит "выносят мозг"... Мне ими случалось пользоваться - гадость редкая... А главное - толку с них, как с холодильников - очень немного... Вот как дополнительный обогреватель в вагончике - еще туда-сюда...