Ядерный двигатель

[Алексей Любопытный]

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

А мы от активной зоны трубы к основанию проведём и теплоноситель вверх погоним.

Вы показали в видео почти то как я себе это представляю. Это термоэлектрическое преобразование элементами Пельтье. Единственное, для повышения КПД нужно теплоноситель прогонять снизу вверх, потом обратно и снова назад к реактору на вершине конуса. Или конус развернуть.

Термоэмиссия имеет низкий КПД, максимум чего нам удалось достичь это 14,5%. Термоэмиттеры требуют цезия, как расходное вещество и подвергаются высоким температурам с постоянным радиоактивным облучением. Это износ.

[Алексей Любопытный]

Alex_II пишет:
Это не про "Морозко" случайно?

Сам элемент Пельтье прекрасно работает. Его можно вытащить и экспериментировать с ним.

[Alex_II]

pkl пишет:
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.

В принципе идея нормальная. Но вот в чем проблема сделать газовую турбину способную проработать несколько лет? И дублировать ее для вящей надежности...

[Alex_II]

Zveruga пишет:
Сам элемент Пельтье прекрасно работает. Его можно вытащить и экспериментировать с ним.

Прикол в том, что холодильник мне нужен был не для экспериментов... Да и реактор нам тоже для работы нужен...

[pkl]

Zveruga пишет:

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

А мы от активной зоны трубы к основанию проведём и теплоноситель вверх погоним.

Вы показали в видео почти то как я себе это представляю. Это термоэлектрическое преобразование элементами Пельтье. Единственное, для повышения КПД нужно теплоноситель прогонять снизу вверх, потом обратно и снова назад к реактору на вершине конуса. Или конус развернуть.

Термоэмиссия имеет низкий КПД, максимум чего нам удалось достичь это 14,5%. Термоэмиттеры требуют цезия, как расходное вещество и подвергаются высоким температурам с постоянным радиоактивным облучением. Это износ.

Какой ужас! :|  Лучше уж тогда плоские панельные радиаторы с термоэлементами у основания радиатора: одну сторону элементов теплоноситель омывает при входе в радиатор, другую - на выходе. Но без насосов тут никак не обойтись. Тогда, если очень хочется обойтись без подвижных частей, надо будет перейти на металлический теплоноситель и МГД-насосы... мда... час от часу не легче. :oops:

А нельзя цезий замкнуть в термоэмиссионных установках?

[Alexey K.]

pkl пишет:
Тогда, если очень хочется обойтись без подвижных частей, надо будет перейти на металлический теплоноситель и МГД-насосы... мда... час от часу не легче.  :oops:  

Ээээ, если рассматривается термоэлектричество, то кроме жидкого металла, ничего нет. Газ это, извините, идиотизм. Кроме турбины другого применения нет, а термоэлектричество в этом случае как дополнительный преобразователь, например на трубопроводы налепить.

pkl пишет:
А нельзя цезий замкнуть в термоэмиссионных установках?

Проблемы цезия в ЭГК нет. Да и собственно его нужно то грамульки.

[Алексей Любопытный]

Alex_II пишет:
Прикол в том, что холодильник мне нужен был не для экспериментов... Да и реактор нам тоже для работы нужен...

Нет тут никакого прикола. Элемент Пельтье очень надёжная штука.

[pkl]

Alexey K. пишет:

pkl пишет:
А нельзя цезий замкнуть в термоэмиссионных установках?

Проблемы цезия в ЭГК нет. Да и собственно его нужно то грамульки.

Ну, значит, и проблема надуманна!

[Алексей Любопытный]

К чему я это всё, я оптимист и как у всякого оптимиста у меня есть свои предположения на которые я опираюсь.

Было несколько сообщений из нашей страны о некотором успехе в области термоэлектропреобразования.
1. В 2008 году появилась статья о "Звёздной батарее". Самое главное в том сообщении было то, что она была способна преобразовывать тепло в электроэнергию. С Солнца мы более 1300 Ватт с квадратного метра не получим, а если нагреем такую батарею? Батарея была разработана в Дубне. КПД преобразования ИК излучения у неё составлял 31%! Это на уровне турбин.
2. В 2013 году сообщал толи Чубайс, толи Кириенко, толи Рогозин о том, что мы добились некоторых успехов в области преобразования слабых тепловых потоков.
3. 2014 год, ОАО Красная звезда сообщает о получении второго поколения термоэлектрических преобразователей. Цитата с их сайта:

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ КОСМИЧЕСКАЯ ЯДЕРНАЯ УСТАНОВКА

Ядерная электрическая установка (ЯЭУ) предназначена для питания электроэнергией аппаратуры космических аппаратов используется принцип непосредственного преобразования тепловой энергии ядерного реактора в электричество в полупроводниковом термоэлектрическом генераторе.

Ядерная электрическая установка (ЯЭУ) предназначена для питания электроэнергией аппаратуры космических аппаратов используется принцип непосредственного преобразования тепловой энергии ядерного реактора в электричество в полупроводниковом термоэлектрическом генераторе.

Захоронение ЯЭУ после окончания эксплуатации производится переводом на орбиту, где время существования реактора достаточно для распада продуктов деления до безопасного уровня (не менее 300 лет). В случае любых аварий с космическим аппаратом ЯЭУ имеет в своём составе высокоэффективную дополнительную систему радиационной безопасности (ДСРБ), ипользующую аэродинамическое дисперсирование реактора до безопасного уровня. Всего в космосе в течении 70 - 90-хx годов эксплуатировалось более трёх десятков данных ЯЭУ трёх модификаций.

Работы по созданию термоэлектрической космической ядерной энергетической Установки проводились совместно с физико-энергетическом институтом (г. Обнинск).

[Алексей Любопытный]

Что касается газа и жидкого металла, то можно применять теплообменники. Тогда рабочее тело реактора газ, а рабочее тело термоэлектропреобразователя будет эвтектика. Напомню, такие теплообменники в центре Келдыша создали.

[pkl]

Чтобы газ гонять по контуру, нужна турбина. Какие тогда преимущества перед турбогенераторами? Не, лучше уж тогда металл какой.

Ну что ж, если есть прогресс по термоэлектрическим и термоэмиссионным преобразователям, значит, есть надежда на успех. Даже в случае провала магистрального направления.

[Alexey K.]

Zveruga пишет:
Что касается газа и жидкого металла, то можно применять теплообменники. Тогда рабочее тело реактора газ, а рабочее тело термоэлектропреобразователя будет эвтектика. Напомню, такие теплообменники в центре Келдыша создали.

У газа только два преимущества: 1. использование в газотурбинном преобразовании 2. химическая инертность. И всё. В остальном, куда ни посмотри одни недостатки. Это и низкая теплопроводность, низкая теплоёмкость, низкая теплоотдача, необходимость больших скоростей, высоких давлений, больших энергозатрат на прокачку и т.д.
Теплообменник в несколько раз больше активной зоны. Это аксиома. Получить тепло теплоносителю намного легче чем отдать в теплообменнике. 

[Алексей Любопытный]

Менять газ на эвтектику значит переделывать реактор. Это львиная доля работы во всей установке. Доллежалю новый ОКР выполнять? Это время, деньги.

[Алексей Любопытный]

А теплообменники всё равно применять будут, даже если в первом контуре будет эвтектика. Без второго контура радиация будет вынесена за пределы радиационной защиты.

[Алексей Любопытный]

Вот ещё одно необычное сообщение. В Институте физики, нанотехнологий и телекоммуникаций при Санкт-Петербургском политехническом Университете создали радиодатчики работающие без проводов и батареек, от тепла. Размером 4 мм х 2 см х 2 см. Лепишь такой на двигатель и получаешь от него данные по температуре.

Датчики разработаны на кафедре которой заведует академик Жорес Алфёров.

Опять эффективная термоэлектрогенерация?

[Alexey K.]

Zveruga пишет:
Менять газ на эвтектику значит переделывать реактор. Это львиная доля работы во всей установке. Доллежалю новый ОКР выполнять? Это время, деньги.

Да всю установку переделывать придётся. Другой преобразователь, всё-таки.
Ну ладно, чтобы не разговаривать впустую - для энергозатрат на прокачку газа термоэлектричества с его кпд в лучшем случае только на себя может хватить. И то я как-то сомневаюсь в этом.

[Alexey K.]

Zveruga пишет:
А теплообменники всё равно применять будут, даже если в первом контуре будет эвтектика. Без второго контура радиация будет вынесена за пределы радиационной защиты.

Она там в любом случае будет. Теневая защита ослабляет, но полностью защитить не может и сама свой вклад внесёт..

[Алексей Любопытный]

Если КПД Звёздной батареи в 30% оправдаются, то электричества хватит на всё. Это КПД соответствует турбине.

[Alex_II]

Zveruga пишет:
Если КПД Звёздной батареи в 30% оправдаются, то электричества хватит на всё. Это КПД соответствует турбине.

Так ведь опять "если"... Кто её живьем-то видел?

[Алексей Любопытный]

А со старыми термоэлектрическими преобразователями делать ТЭМ нет смысла. По этому, либо турбина, либо Звёздная батарея существует.