Ядерный двигатель

[Дмитрий Соболев]

Татарин пишет:

Александр пишет: Я вот о капельном холодильнике
 давно знал но никак сообразить не могу как "стена" капель будет работать в космосе.
 Ладно если холодильник движется с ускорением тут вроде проблемы только с испарением.
 А если реактор с холодильником стоит то есть движется с постоянной скоростью в этом случае
 что, холодильник и реактор выключать? А в случае маневрирования - непонятно?
   

Капли же выкидываются под давлением, с сильно ненулевой начальной скоростью. На ней и летят.
Приёмник тоже не точечный.
Ускорения тоже не проблема.

Если _быстро_ менять ориентацию, то это, конечно, проблема. А если медленно - то нет: приёмники потока достаточно широкие, чтобы терпеть какие-то небольшие угловые ускорения. А большие и не нужны.

Насколько я понимаю капельный холодильник предполагается использовать на маршевом участке, когда реактор работает на максимуме питая двигатели. С ускорением при этом никаких проблем нет. Когда двигатели выключены система работает только на четверть мощности и ей хватает небольших радиаторов обычного типа. 

[Chilik]

Татарин пишет:
Если на детсадовском уровне, то, конечно, гонять щелочной металл проще, чем свинец. Сразу по куче причин.
Главная из которых - кислород в свинце.

Проблема с кислородом - абсолютная, или зависит от материала/состава примесей в теплоносителе/температуры/хрен знает ещё чего?
Или это как раз предмет пристального задумчивого взгляда в потолок?

Почему спрашиваю. Пару раз по часу-полтора слушал Орлова про БРЕСТ, слова про проблемы с растворимостью он не произносил совсем. Вряд ли сознательно прятал бы, если это было в его понимании реальной проблемой. То есть либо он это проблемой не считает, либо не понимает, что это является проблемой. Для человека его уровня второй вариант как-то не кажется вероятным.

[Татарин]

Chilik пишет:

Татарин пишет:
Если на детсадовском уровне, то, конечно, гонять щелочной металл проще, чем свинец. Сразу по куче причин.
Главная из которых - кислород в свинце.

Проблема с кислородом - абсолютная, или зависит от материала/состава примесей в теплоносителе/температуры/хрен знает ещё чего?
Или это как раз предмет пристального задумчивого взгляда в потолок?

Почему спрашиваю. Пару раз по часу-полтора слушал Орлова про БРЕСТ, слова про проблемы с растворимостью он не произносил совсем. Вряд ли сознательно прятал бы, если это было в его понимании реальной проблемой. То есть либо он это проблемой не считает, либо не понимает, что это является проблемой. Для человека его уровня второй вариант как-то не кажется вероятным.

Очевидно, зависит. Но это усугубляет проблему.
И да, это не "нерешаемая проблема", это "нерешённая проблема".

БРЕСТовцы вообще проблемой не считают, потому что полагают, что могут легко это контролировать и держать скорость коррозии приемлимой. Что с учётом заявленной сроков службы, маневренности, температурных градиентов и объёма свинца - многим спецам кажется... неочевидным.
Не из серии "не, так не бывает!", скорее "блин, ну а с чего вы взяли, что будет именно вот так?". Ответа (с испытаниями или хотя бы в виде верифицированых интегральных кодов) - НЯЗ, нету.

Поэтому некоторые товарищи задают закономерный вопрос: " а может, вы сначала как-нибудь на кошках? ну, прежде чем гигаваттный (по теплу) реактор городить?" 
В меру моего (не)понимания вопроса (опять же, к вопросу об обоснованности собственного мнения - я ж не материаловед и не физхимик вопросы это как минимум адекватные. Тут должна быть презумпция провала, ИМХО, доказываться должна работоспособность, а не наоборот. 
А ну как не прокатит оптимизм? Дороговата экспериментальная установка выходит - 300 гигарублей в комплексе, ЕМНИП.

[ZOOR]

Росатом и Роскосмос начнут создавать космический ядерный реактор
14 Июля


Проект по созданию космического транспортно-энергетического модуля в виде ядерного реактора начаты еще в 2010 году. Однако опытный образец планируется начать собирать в 2016. Работы будут проводиться совместными усилиями специалистов Росатома и Роскосмоса.

Реактор мегаваттного класса будет вырабатывать тепло, которое затем, при помощи турбины, будет преобразовано в электричество. Последнее будет питать работу ионного двигателя, в котором ионы будут разгоняться электрическим полем, за счет чего таким образом будет создаваться  реактивная тяга.

Ученые считают, что данная разработка поможет не только решить проблему отсутствия силового агрегата для путешествия к Луне, но и позволит российским кораблям совершать длительные межпланетные миссии в приемлемые сроки. При этом замкнутый цикл работы энергоблока, по словам специалистов, исключает попадание радиоактивных веществ в окружающее пространство.

В отчете Росатома также сказано,  что, одновременно с созданием самого опытного образца, будет начала работа над созданием испытательного комплекса «Ресурс», в задачу которого войдет проверка работы технологии в земных условиях

А где этот "Ресурс" располагаться будет, и кто его изготавливает?

[pkl]

Писали, что вроде как в Сосновом Бору.

[Алексей Любопытный]

pkl пишет:
Вот тут Ваш оппонент:
 http://alex-anpilogov.livejournal.com/69048.html
Утверждает обратное!

Я уже понял, что вы больше будете доверять мнению блогеров чем официальному заявлению Росатома.

[Алексей Любопытный]

А почему здесь эта новость не появилась?
http://www.nuclear.ru/news/96390/

АО «ВНИИНМ» получило патент в рамках разработки микросферического топлива.

Во ВНИИНМ им. академика А.А. Бочвара получен патент на полезную модель «Микротвэл ядерного реактора», сообщили в институте. Изобретение сделано в рамках разработки микросферического топлива, которое предлагается использовать в высокотемпературных газовых реакторах.

«Это топливо представляет собой сферические керны делящегося материала, покрытые чередующимися слоями керамических материалов, которые позволяют удерживать продукты деления внутри микротвэла», – поясняют во ВНИИНМ. 

Такой микротвэл может работать очень долго и с высоким процентом выгорания, который, по оценке разработчиков, «теоретически может составить 90%». Однако, в период топливной кампании из оксидного топлива выделяется кислород, который, в свою очередь, создает давление внутри самого микротвэла, что может привести к разрушению оболочки. 

Ученые ВНИИНМ разработали простую в исполнении и надежную конструкцию геттера (поглотителя) кислорода, который наносится непосредственно на топливный керн, в результате чего происходит связывание кислорода в твердое состояние. По расчетам ученых, это изобретение позволит снизить давление на микротвэл на 40-100% и значительно увеличить срок работы топливного элемента.

Эта статья ответ сразу на два вопроса. Ответ на проблему кислорода и информация по топливу для высокотемпературных газовых реакторов. Как видите мы в отличие от юарцев имеем своё решение проблемы попадания продуктов деления в газовый тракт. Из-за взаимодействия этой пыли с турбиной на экспериментальном реакторе в ЮАР последняя изнашивалась раньше срока.

[Алексей Любопытный]

Если кого-то интересует информация по капельному холодильнику, то можно почитать вот этот доклад.
http://knts.tsniimash.ru/ru/src/mat/kaplia3.pdf

Опыты проводились и на станции МИР и на МКС. Струя летит от источника к цели благодаря реактивному ускорению. Поглощается в тракт из космоса с помощью вакуумного насоса, который собирает жидкость в специальной чаше, в которую попадают капли.


Работа капельного холодильника похожа на работу космической бани на станции МИР.

[pkl]

Zveruga пишет:

pkl пишет:
Вот тут Ваш оппонент:
 http://alex-anpilogov.livejournal.com/69048.html
Утверждает обратное!

Я уже понял, что вы больше будете доверять мнению блогеров чем официальному заявлению Росатома.

Я этого не говорил. Вообще, с свете сказанного выше целесообразность строительства БРЕСТа выглядит всё более сомнительной. Тем более, что есть ещё СВБР.

[Алексей Любопытный]

Я так понял вы и Татарин любите трубы. БРЕСТ в отличие от всех остальных может продаваться на экспорт.

[Татарин]

Zveruga пишет:
Я так понял вы и Татарин любите трубы. БРЕСТ в отличие от всех остальных может продаваться на экспорт.

У меня нет любви.
Просто при чуть более близком знакомстве с техникой, понимаешь, насколько всё сложно и неоднозначно.

Ну и по БН-800 с китайцами вполне велись/ведутся переговоры (китайцы уже называют это CFR-800 . 
Ессно, что БН лучше продавать стране-члену ГЯП, ну так БРЕСТ в Северную Корею тоже поставлять как-то стрёмно: одна только начальная загрузка на много тонн плутония чего стОит. Собссно, после получения такого начального комплекта нарабатывать плутоний в этом реакторе уже даже не нужно.

[Татарин]

Я этого не говорил. Вообще, с свете сказанного выше целесообразность строительства БРЕСТа выглядит всё более сомнительной. Тем более, что есть ещё СВБР.

У СВБР свои недостатки - полоний килограммами, недостаток висмута (он подороже свинца).
А уж сколько недостатков у натрия...

[vlad7308]

только безнейтронный УТС с прямым преобразованием спасет гиганта мысли  

[vlad7308]

вспомнилось вдруг из детства

О возможности создания электростанций на угле
О. Фриш

 От редактора
Приводимая ниже статья перепечатана из ежегодника Королевского института по использованию энергетических ресурсов за 40905 год, стр. 1001.

В связи с острым кризисом, вызванным угрозой истощения урановых и торцевых залежей на Земле и Луне, редакция считает полезным призвать к самому широкому распространению информации, содержащейся в этой статье.

Введение
Недавно найденный сразу в нескольких местах уголь (черные, окаменевшие остатки древних растений) открывает интересные возможности для создания неядерной энергетики. Некоторые месторождения несут следы эксплуатации их доисторическими людьми, которые, по-видимому, употребляли уголь для изготовления ювелирных изделий и чернили им лица во время погребальных церемоний.
Возможность использования угля в энергетике связана с тем фактом, что он легко окисляется, причем создается высокая температура с выделением удельной энергии, близкой к 0,0000001 мегаватт-дня на грамм. Это, конечно, очень мало, но запасы угля, по-видимому, велики и, возможно, исчисляются миллионами тонн.
Главным преимуществом угля следует считать его очень маленькую по сравнению с делящимися материалами критическую массу. Атомные электростанции, как известно, становятся неэкономичными при мощности ниже 60 мегаватт, и угольные электростанции могут оказаться вполне эффективными в маленьких населенных пунктах с ограниченными энергетическими потребностями.

 Проектирование угольных реакторов
Главная трудность заключается в создании самоподдерживающейся и контролируемой реакции окисления топливных элементов. Кинетика этой реакции значительно сложнее, чем кинетика ядерного деления, и изучена еще слабо. Правда, дифференциальное уравнение, приближенно описывающее этот процесс, уже получено, но решение его возможно лишь в простейших частных случаях. Поэтому корпус угольного реактора предлагается изготовить в виде цилиндра с перфорированными стенками. Через эти отверстия будут удаляться продукты горения. Внутренний цилиндр, коаксиальный с первым и также перфорированный, служит для подачи кислорода, а тепловыделяющие элементы помещаются в зазоре между цилиндрами. Необходимость закрывать цилиндры на концах торцовыми плитами создает трудную, хотя и разрешимую математическую проблему.

Тепловыделяющие элементы
Изготовление их, по-видимому, обойдется дешевле, чем в случае ядерных реакторов, так как нет необходимости заключать горючее в оболочку, которая в этом случае даже нежелательна, поскольку она затрудняет доступ кислорода. Были рассчитаны различные типы решеток, и уже самая простая из них – плотноупакованные сферы, – по-видимому, вполне удовлетворительна. Расчеты оптимального размера этих сфер и соответствующих допусков находятся сейчас в стадии завершения. Уголь легко обрабатывается, и изготовление таких сфер, очевидно, не представит серьезных трудностей.

Окислитель
Чистый кислород идеально подходит для этой цели, но он дорог, и самым дешевым заменителем является воздух. Однако воздух на 78% состоит из азота. Если даже часть азота прореагирует с углеродом, образуя ядовитый газ циан, то и она будет источником серьезной опасности для
здоровья обслуживающего персонала (см. ниже).

Управление и контроль
Реакция начинает идти лишь при довольно высокой температуре (988° по Фаренгейту). Такую температуру легче всего получить, пропуская между внешним и внутренним цилиндрами реактора электрический ток в несколько тысяч ампер при напряжении не ниже 30 вольт. Торцовые пластины в этом случае необходимо изготовлять из изолирующей керамики, и это вместе с громоздкой батареей аккумуляторов значительно увеличит стоимость установки. Для запуска можно использовать также какую-либо реакцию с самовозгоранием, например между фосфором и перекисью водорода, и такую возможность не следует упускать из виду. Течение реакции после запуска можно контролировать, регулируя подачу кислорода, что почти столь же просто, как управление обычным ядерным реактором с помощью регулирующих стержней.
 
Коррозия
Стенки реактора должны выдерживать температуру выше 1000°К в атмосфере, содержащей кислород, азот, окись и двуокись углерода, двуокись серы и различные примеси, многие из которых еще неизвестны. Не многие металлы и специальная керамика могут выдержать такие условия. Привлекательной возможностью является никелированный ниобий, но, возможно, придется использовать чистый никель.
 
Техника безопасности
Выделение ядовитых газов из реактора представляет серьезную угрозу для обслуживающего персонала. В состав этих газообразных продуктов, помимо исключительно токсичных окиси углерода и двуокиси серы, входят также некоторые канцерогенные соединения, такие, как фенантрен. Выбрасывание их непосредственно в атмосферу недопустимо, поскольку приведет к заражению воздуха в радиусе нескольких миль. Эти газы необходимо собирать в контейнеры и подвергать химической детоксификации. При обращении как с газообразными, так и с твердыми продуктами реакции необходимо использовать стандартные методы дистанционного управления. После обеззараживания эти продукты лучше всего топить в море.
Существует возможность, хотя и весьма маловероятная, что подача окислителя выйдет из-под контроля. Это приведет к расплавлению всего реактора и выделению огромного количества ядовитых газов. Последнее обстоятельство является главным аргументом против угля и в пользу ядерных реакторов, которые за последние несколько тысяч лет доказали свою безопасность. Пройдут, возможно, десятилетия, прежде чем будут разработаны достаточно надежные методы управления угольными реакторами.

[Alex_II]

vlad7308 пишет:
только безнейтронный УТС с прямым преобразованием спасет гиганта мысли

А просто подкритический реактор не устроит отцов рсской демократии?

[vlad7308]

Alex_II пишет:

vlad7308 пишет:
только безнейтронный УТС с прямым преобразованием спасет гиганта мысли    

А просто подкритический реактор не устроит отцов рсской демократии?

это который только при постоянной внешней активации работает?
неее.. громоздко, грязно, тепловой цикл... отцы не согласны

[Alex_II]

vlad7308 пишет:
это который только при постоянной внешней активации работает?
неее.. громоздко, грязно, тепловой цикл... отцы не согласны

Почем обязательно тепловой? Можно и быстрый. Но громоздко конечно, да...

[vlad7308]

тепловой цикл -  в смысле термодинамический цикл для преобразования в электричество

[Alex_II]

vlad7308 пишет:
тепловой цикл -в смысле термодинамический цикл для преобразования в электричество

А. Ну это да. Прямое преобразование слишком уж неэффективно...

[vlad7308]

Alex_II пишет:

vlad7308 пишет:
тепловой цикл -в смысле термодинамический цикл для преобразования в электричество

А. Ну это да. Прямое преобразование слишком уж неэффективно...

с безнейтронным УТСом? ха! - наоборот, МГД с КПД 80-90%