Ядерный двигатель

[newbieАлександр]

Товарищи энтузиасты, внимательно слежу за обновлением в теме, особо после слухов о ее кончине, но понимания все не наступает, проясните, пожалуйста, статус, по чуть не единственному подлинно инновационному проекту в отечественном космосе:

• Что то вообще смогли придумать, только "атомщики" для космического ядерного кипятильника, материализуется ли это  в прототип?
• ЯРД остался в ФПК, но не будет буксира?
• Вы обсуждаете турбины потому как нет уверенности что вообще возможно турбомашинное преобразование, и есть полуофициальная информация что эта тема загнулась?
• и пилят что то другое, а кто?
  

СпасибО!

[Alex_II]

Zveruga пишет:
Но в том предшественнике ни чего не было сказано о машинном преобразовании энергии.

А какое же?

В 1982 г. во исполнение Постановления Правительства от 05.02.1981 г. НПО "Энергия" по ТЗ Министерства обороны разработало техническое предложение по ядерному межорбитальному буксиру 17Ф11 ("Геркулес") полезной электрической мощностью 550 кВт, выводимому на опорную орбиту высотой 200 км с помощью или орбитального корабля "Буран" или ракеты-носителя "Протон", в качестве универсального электротранспортного средства для решения целевых задач в околоземном пространстве. Межорбитальный буксир имел полезную электрическую мощность ЯЭУ 550 кВт, удельный импульс ЭРДУ 3000 с, тягу ЭРДУ 2,6 кгс, ресурс ЯЭУ и ЭРДУ 16000 ч, ксенон в качестве рабочего тела ЭРДУ и массу (сухую) 15700 кг. Был рассмотрен также двухцелевой вариант этой системы: доставка КА на энергоемкую орбиту при мощности 550 кВт и работа в режиме пониженной мощности на уровне 50-150 кВт в течении 3-5 лет.

550 КВт - это только машинное преобразование...

[vlad7308]

Zveruga пишет:

Цитата vlad7308 пишет:
любая обратимая химическая реакция (диссоциация в т.ч.) всегда протекает в обе стороны, температура (и др внешние условия) только сдвигают точку равновесия

vlad7308 пишет:
ничего подобного химия нам не говорит
 И повторили то же самое, что сказал я. Вы невнимательны.

Это не я, это Вы невнимательны.

Кстати, как Вы думаете, какая температура в КС водородного ЖРД?
И еще - как Вы думаете, какая доля диссоциата в водяном паре с температурой.. ну скажем 2300К?

а вообще оффтоп это все
тема - про проект ТЭМ.
и всякие наземные газовые турбины имеют к нему весьма опосредованное отношение. разве что как пример турбогенератора, работающего на близких оборотах и температурах, все остальное - абсолютно другое.
а температурная диссоциация водяных паров - вообще никакого отношения к ТЭМ не имеет.

[pkl]

Александр пишет:
Что то вообще смогли придумать, только "атомщики" для космического ядерного кипятильника, материализуется ли это в прототип? 

Придумали ядерный буксир с турбомашинным преобразованием тепла в электроэнергию. Сделали кое-какие образцы и изделия, испытывают топливо.

 ЯРД остался в ФПК, но не будет буксира? 

Ядерного ракетного двигателя в ФПК никогда не было. Был ядерный буксир с электроракетными двигателями, питаемыми от ядерного реактора - он остался. Пока, во всяком случае.

 Вы обсуждаете турбины потому как нет уверенности что вообще возможно турбомашинное преобразование, и есть полуофициальная информация что эта тема загнулась?   

Была информация о том, что проект забрали у НИЦ им. М.В. Келдыша и передали в КБ "Арсенал", у которого большой опыт по термоэмиссионным преобразователям, но нет опыта по турбинам. Потому и обсуждаем, что дальше будет.

 и пилят что то другое, а кто? 

Не понял вопроса.

А вообще - читайте тему с самого начала.

[pkl]

Alex_II пишет:

Zveruga пишет:
Но в том предшественнике ни чего не было сказано о машинном преобразовании энергии.

А какое же?

В 1982 г. во исполнение Постановления Правительства от 05.02.1981 г. НПО "Энергия" по ТЗ Министерства обороны разработало техническое предложение по ядерному межорбитальному буксиру 17Ф11 ("Геркулес"  полезной электрической мощностью 550 кВт, выводимому на опорную орбиту высотой 200 км с помощью или орбитального корабля "Буран" или ракеты-носителя "Протон", в качестве универсального электротранспортного средства для решения целевых задач в околоземном пространстве. Межорбитальный буксир имел полезную электрическую мощность ЯЭУ 550 кВт, удельный импульс ЭРДУ 3000 с, тягу ЭРДУ 2,6 кгс, ресурс ЯЭУ и ЭРДУ 16000 ч, ксенон в качестве рабочего тела ЭРДУ и массу (сухую) 15700 кг. Был рассмотрен также двухцелевой вариант этой системы: доставка КА на энергоемкую орбиту при мощности 550 кВт и работа в режиме пониженной мощности на уровне 50-150 кВт в течении 3-5 лет.

550 КВт - это только машинное преобразование...

Ничего подобного, "Геркулес" изначально планировался с термоэмиссионными преобразователями. У меня есть pdf-ка со статьёй о нём, здесь кто-то выкладывал. Может даже Зверюга.

[Alex_II]

pkl пишет:
Ничего подобного, "Геркулес" изначально планировался с термоэмиссионными преобразователями.

На 550КВт? При КПД термоэмиссионки в 5% - это какая же тепловая мощность у реактора должна быть? 10 мегаватт? Не верю...

[pkl]

На "Геркулесе" обещали 10 - 14%. И срок службы до 10 - 15 лет. Оттуда:

6. Комплексные исследования и испытания показали наличие материалов и обосновали технологическую возможность создания ТРП на быстрых нейтронах с электрической
мощностью от нескольких сот киловатт до мегаватта при средней плотности электрической
мощности 3...5 Вт/см2 с КПД до 10%, а при 5...10 Вт/см2 — с 10...14%. Экспериментально
подтверждён заданный в ТЗ на МБ «Геркулес» и характеристики трёх испытанных ЭГК ресурс в два года и прогнозируемый по этим испытаниям ресурс в пять лет...
...Максимальная наработка одного контура с секцией ХИ с натрий-ниобиевыми тепловыми трубами (ТТ) длиной 4 000 мм составила 23 000 ч [29], что позволяет прогнозировать успешную работу литий-ниобиевых систем охлаждения на существенно более длительное время работы (10 лет и более), а при использовании специально разработанных для этих целей защитных покрытий — более 15 лет.

Я так понял, установка в целом имеет гарантированный ресурс в пять лет, а по отдельным системам - более 15. Недурно! Вот что надо было делать! :oops:

[Alex_II]

Ну, 10% можно принять как достижимый, в 14% - поверю если на живой установке увижу... И все равно тепловая мощность выходит недетская - 5-10 мегаватт... Эти мегаватты куда-то рассеивать надо - и никаких капельных холодильников там не планировалось...

[Дмитрий Инфан]

Если КПД фотоэлементов доведён до 30 %, то и у термопар он может быть таким же.

[vlad7308]

Alex_II пишет:
Ну, 10% можно принять как достижимый, в 14% - поверю если на живой установке увижу... И все равно тепловая мощность выходит недетская - 5-10 мегаватт... Эти мегаватты куда-то рассеивать надо - и никаких капельных холодильников там не планировалось...

у таких устройств температура холодильника может быть значительно выше
а мощность излучения АЧТ ~T^4

[Александр]

Все просто ребята! Прикидки по холодильнику показывают что с с квадратного метра панели при высоких температурах можно излучать в пространство значительно больше тепла, но это в том случае
если на выходе холодильника температуры выше 1000 С. Но в этом случае   турбомашинное преобразование тепла в электроэнергию  отпадает, остается только термозмиссионное

[Alex_II]

Дмитрий Инфан пишет:
Если КПД фотоэлементов доведён до 30 %, то и у термопар он может быть таким же.

На текущий момент - он ниже. Как сделаете термоэлектрический или термоэмиссионный преобразователь с таким КПД - приносите, у вас его с руками оторвут...

[vlad7308]

Alex_II пишет:

Дмитрий Инфан пишет:
Если КПД фотоэлементов доведён до 30 %, то и у термопар он может быть таким же.

На текущий момент - он ниже. Как сделаете термоэлектрический или термоэмиссионный преобразователь с таким КПД - приносите, у вас его с руками оторвут...

а если он получится простой и недорогой, то скорее убьют и закопают в лесу

[Alex_II]

vlad7308 пишет:
а если он получится простой и недорогой, то скорее убьют и закопают в лесу  

Ну, это куда добежать успеет... Простой термоэлектрический преобразователь с КПД 30% - это только на каких-то совсем хитрых современных материалах, а значит уж точно не дешевый...

[pkl]

Кто знает. Насколько я понимаю, термоэлементами никто не занимается так основательно, как фотоэлементами. Так что что там может быть - тоже вопрос. КПД 30% для фотоэлементов - это тоже экзотика типа арсенида галлия и всяких гетероструктур.

Так или иначе, сначала мы должны сделать то, что МОЖЕМ сделать. А потом уже, по результатам эксплуатации, смотреть, куда дальше развиваться. Уверен, практика подскажет направление движения.

[Alex_II]

pkl пишет:
Уверен, практика подскажет направление движения.

Если опять всё не бросим...

[Татарин]

pkl пишет:
Кто знает. Насколько я понимаю, термоэлементами никто не занимается так основательно, как фотоэлементами. Так что что там может быть - тоже вопрос. КПД 30% для фотоэлементов - это тоже экзотика типа арсенида галлия и всяких гетероструктур.

Так или иначе, сначала мы должны сделать то, что МОЖЕМ сделать. А потом уже, по результатам эксплуатации, смотреть, куда дальше развиваться. Уверен, практика подскажет направление движения.

Занимаются люди.

Просто с честными ТЭГ затыки на фундаментальном уровне - их КПД завязан на фундаментальные свойства материала (отношение электропроводности к теплопроводности), а не на конструктив.
Резкий прогресс сделали ещё в 50-е, когда перешли на ПП группы A3B5, потом ещё процентик добрали на конкретных составах типа "сурьма-висмут". Ещё пару можно добрать на нанотехнологиях (если нарастить из этого материала нанопроволочки. Но и всё.
Технология "вышла на плато" - дальнейшие улучшения "всё дороже всё более малое".

И пока нет никаких оснований надеяться, что возникнет нечто новое.

Ситуация с СБ совершенно иная.

[Uriy]

Alex_II пишет:

Дмитрий Инфан пишет:
Если КПД фотоэлементов доведён до 30 %, то и у термопар он может быть таким же.

На текущий момент - он ниже. Как сделаете термоэлектрический или термоэмиссионный преобразователь с таким КПД - приносите, у вас его с руками оторвут...

   
        Есть вакуумные преобразователи с таким КПД ,но только опытные и низкотемпературные.

 
                                   Cool Chips
 
 
 
Cool Chips™ represent a new development for cooling, refrigeration, and thermal management. One of the first industrial applications of nanotechnology, Cool Chips use thermionic technology to deliver up to a projected 55% of the maximum (Carnot) theoretical efficiency for heat pumps.  Conventional refrigerators operate at up to 45% efficiency and current thermoelectric systems (Peltier Effect) operate at 5-8% efficiency.
 
Cool Chips plc has created "Cool Chips" which use electrons to carry heat from one side of a vacuum diode to the other.  The system, currently under development, contains no moving parts or motors and can be miniaturized for use in micro-electronic applications.  In almost every electronics cooling application, an active cooling system powered by Cool Chips Technology will be superior to the more conventional passive solutions.
 
ctive license negotiations are currently underway to develop specific applications for Cool Chips. Development efforts are focused on refining manufacturing processes and delivering production prototype devices to potential partners.
 
More detailed information on Cool Chips can be found by reviewing our patent portfolio in the Technology section of this site. If you have specific questions about your potential application for Cool Chips, feel free to contact us.
 
 
 
http://www.coolchips.gi/

[Татарин]

Есть другая штука, вполне даже интересная при высоких температурах для ядерного реактора - теромофотопреобразование.

Грубо: реактор греется, светится. Свет в электричество обычными СБ. Покрытиями можно добиться узкого спектра излучения нагретого тела, подобрав под него запрещённую зону СБ (и обратно - спектр подогнав под СБ), можно добиться до 40% КПД (это реальные цифры в лабораториях).

Парадоксально, но это одна из предлагавшихся схем для мощных солнечных станций - фокусированый солнечный свет греет некое рабочее тело, рабочее тело с селективным покрытием уже засвечивает оптимизированую СБ. Выигрыш - а) на том, что дорогой эффективной СБ по площади нужно мало, б) СБ работает при большой интенсивности света (СБ это при должном охлаждении в плюс), в) подгонка спектров даёт серьёзный прирост КПД.
Для СЭС оказалось дешевле всё-таки ставить простые ФЭП на всю площадь или использовать "термодинамическое" паротурбинное преобразование.
Для топливной энергетики оно (почти) непригодно: при достижимых температурах горения система становится неэффективной.
А вот реактор в принципе может дать очень высокую температуру.

Что прикольно - никакой машинерии и никакого теплоносителя вообще, в принципе. Чистая АЗ + зеркала + ФЭП. (Зеркала нужны, чтоб не убить чувствительную фотовольтаику нейтронами и/или прочим облучением)

[Alex_II]

Uriy пишет: 
Есть вакуумные преобразователи с таким КПД ,но только опытные и низкотемпературные.

О, вот это уже интересно...