Ядерный двигатель

[Алексей Любопытный]

В 2013 году Татарин на форуме Атоминфо задаёт вопрос про применение плазмы и МГД генераторов в первом контуре реакторов.

Выводы такие:

1.Использовать реактор для ионизации плазмы очень выгодно. Ионизация достигается такая как при температуре 10 000 К. При этом равновесная температура плазмы небольшая.

2. Первая проблема - низкий достигнутый КПД МГД генераторов. На щелочных металлах мы достигли 10%. Я сам этот вопрос плохо изучал, так как мне плохо понятен энергетический баланс МГД генераторов. Чтобы получить разность потенциалов в плазме необходимо приложить магнитное поле. Чтобы приложить магнитное поле необходимо создать разность потенциалов в электромагните. Вот такая заковыка и чтобы в ней разобраться нужно тонко представлять процесс, а у меня пока на это времени не было.

3. Вторая проблема это устойчивое и не вредящее рабочее тело первого контура.

3.1 Пробовали применять углекислый газ. Он распадается на углерод и кислород. Углерод закоксовывает металлические поверхности, как сажа. А атомарный да ещё и ионизированный кислород химически очень активен. Кроме того он трансмутирует по схеме кислород -> азот -> углерод.

3.2 Применяли воду, но она выделяет атомарный кислород, о вреде которого я рассказал выше.

3.3 Использовали щелочные металлы - калий, натрий, литий. Их недостатком является высокая температура парообразования. Энергии имеющихся реакторов для этого недостаточно. Чтобы получить металлический пар необходимо использовать специальные перегреватели, но у них короткий ресурс относительно всей остальной конструкции.

3.4 Последний вариант - инертные газы. Применяли гелий и частично аргон. Гелий сильно текуч и трансмутирует в дейтрий/тритий, которые в свою очередь вступают в химическую реакцию с металлом и образуют гидриды. Аргон же плохо снимает тепло и также способен к трансмутации. Предлагали использовать неон, но не применяли.

Уран-235 и плутонии при своём делении в качестве продуктов выделяют криптон и ксенон. Можно улавливать этот газ и направлять в МГД генератор. Как вариант можно создать реактор специальной конструкции, в котором продукты деления сразу же, без потерь энергии, попадают в МГД генератор. Как я вижу вокруг такого реактора должна быть катушка электромагнита, а ядерное топливо располагаться специальным образом и с одной стороны иметь отражатель продуктов реакции.

Из СМИ про ЯЭУ ТЭМ нам известно следующее,

Быстрый реактор имеет тепловую мощность 3,8 мегаватта и охлаждается газовой смесью из 78% гелия и 22% ксенона при рабочем давлении в 40 атм. Температура газовой смеси на входе 1200, а на выходе 1500К (1227 С).

Т. е. будут применять смесь гелия и ксенона. Если их реактор двурежимный, а также в высокоэнергетическом режиме имеет возможность сброса рабочего тела первого контура в космос в виде реактивной струи, тогда эта идея хорошая. В такой схеме можно применять и ЭМ насосы, и МГД генератор. Также, благодаря последней новости нам известен вариант ЭРД от Центра Келдыша для такой плазмы.

Единственным вопросом остаётся эффективность МГД по сравнению с турбиной в космической ЯЭУ. Что касается надёжности, то при таких температурах МГД будет конечно надёжнее чем турбина.

Судя по разнице температур между входом и выходом из реактора 1500 - 1200 = 300 °К. Т. е. в качестве полезной энергии используют только 300 °К. Эта энергия частью идёт на электричество, а частью уходит в холостую в виде излучения. Рабочее тело реактора не охлаждают сильно, на входе в реактор ажно 1200 °К, и это горячее рабочее тело подогревается и ионизируется в реакторе, чтобы снова вступить в работу.
В своей схеме я предлагал использовать воду. Но я предлагал использовать её во втором контуре и не доводить до состояния плазмы, просто нагревать до перегретого пара. Такая схема потребует:

1. Дополнительный второй контур.
2. Менее надёжные механические насосы.
3. Менее надёжную, но более эффективную турбину.

Активность атомарного ионизированного кислорода в ЭРД я исключаю по той причине, что там используются магнитные стенки.

Плюсом моей схемы является доступность топлива. Мы сможем заправляться водой на Луне, Марсе или спутниках газовых гигантов.

Если Центр Келдыша идёт по пути инертных газов, то очевидно они могут позволить себе заправляться от Солнца, улавливая гелий из солнечного ветра.
Также можно сравнить ЭРД предложенный Центром Келдыша и ЭРД от Новосибирского института ядерной физики. ЭРД Келдыша применяет углеродные пластины, которые имеют свой ресурс. ЭРД НИЯФ использует магнитные стенки.
Всё!

[Алексей Любопытный]

Юрий Темников пишет:
если постоянно покрывать их тонким слоем жидкого каклияили его солей

Для этого в Росатоме уже придумали и даже применяют жидкий катод.

[pkl]

Zveruga пишет:

pkl пишет:
Во, нашёл; вот что я писал 12 лет назад:

Почитал. Вы действительно ещё 12 лет назад предложили двурежимный ЯРД. Но

1. Зачем так много реакторов? Будет слишком тяжело.

Аппарат должен был стартовать с Земли. Выход на орбиту одной ступенью! А дальше уже пилить на ЭРД. Потому ЯРДов так много - ступень должна гарантированно выйти на орбиту, несмотря на возможные отказы.

2. Можно было сразу догадаться о двух контурах.

Я сразу подумал о двух контурах: один для рабочего тела, второй - для теплоносителя ЯЭДУ. Однако потом отказался т.к. такая схема мне представляется слишком сложной. Гораздо проще, на мой взгляд, каким-то образом заткнуть сопло и гонять теплоноситель по замкнутому контуру.

3. Есть смысл поставить в конце ЭРД, для увеличения УИ.

Это подразумевалось изначально: стартуем и выходим на ОИСЗ на ЯРД, затем переключаем реактор в режим генерации энергии для ЭРД и до ГСО либо ОИСЛ добираемся на них. В этом вся красота идеи: никаких отделяемых частей! Кроме створок обтекателя, разумеется. Никаких полей падения! Одной ступенью хоть на ГСО, хоть на Луну!

[Алексей Любопытный]

pkl, ваша схема подходит для МГ-19 Мясищева. Хруничев сейчас такой схемой интересуется.


Но радиоактивный выхлоп ведь будет. Это единственное, что мне мешает думать об ЯЭУ как источнике для подъёма с земли в космос.

[Кубик]

Ну тут и пошло-поехало..трансмутация гелия, загадочная разность потенциалов в электромагните.. ..

[Алексей Любопытный]

В ответ на многоразовые ракеты Маска и в целях освоения Солнечной системы я бы лучше использовал две таких схемы.

Схема №1.

1. Первая ступень взлетает по самолётному до высоты 20-30 км и делает горку. Используется  многоразовая ступень на основе (на основе не значит, что выглядит именно так, но функционирует примерно так) проекта Молот КБ Молния. В качестве двигателя применяется воздушно-реактивный детонационный двигатель. Во время выполнения горки первая ступень отцепляет вторую.


2. Вторая ступень тоже многоразовая, на основе (на основе не означает, что выглядит именно так, но функционирует примерно так) проекта КБ Макеева. Использует жидкостный детонационный двигатель. Стартует на высоте 20-30 км и выводит полезный груз на НОО или ССО. Посадка осуществляется вертикально с применением парашютов и двигателей.


3. Уже в космосе груз стыкуется с космическим буксиром использующим двурежимную ЯЭУ с ЭРД и отправляется куда нужно, на ГСО, к Луне, к Марсу или за его пределы.

В данной схеме все ступени системы транспортировки грузов в космос многоразовые. Вторая ступень способна функционировать без первой, взлетая с земли до НОО, но с меньшей грузоподъёмностью. Первая ступень вместе со второй повышает общую грузоподъёмность.

Схема №2 отличается от первой тем, что применяется всего одна ступень для вывода грузов до НОО или ССО. Ступень имеет аэродинамическую схему для горизонтального полёта в атмосфере и применяет двурежимный детонационный двигатель. В первом режиме используется атмосферный кислород. Во втором бортовой жидкий кислород.

[Алексей Любопытный]

Кубик пишет:
трансмутация гелия, загадочная разность потенциалов в электромагните

Гелий иногда ловит нейтрон и превращается (трансмутация) в дейтрий или тритий. Не верите мне прочитайте то, что ответили Татарину на форуме Атоминфо.

А разность потенциалов в электромагните это разность потенциалов на обмотке катушки электромагнита. Неужели я пишу сложным языком?

[pkl]

Zveruga пишет:
pkl , ваша схема подходит для МГ-19 Мясищева. Хруничев сейчас такой схемой интересуется.

МГ-19 должен был быть многоразовым, что, с учётом активации конструкции превращает его межполётное обслуживание в нетривиальную задачу. Свой девайс я изначально задумал одноразовым, возвращение его на Землю не предполагалось. Что, к слову, упрощает его конструкцию.

Но радиоактивный выхлоп ведь будет. Это единственное, что мне мешает думать об ЯЭУ как источнике для подъёма с земли в космос.

Да. + вопросы безопасности. Потому я и охладел потом к этой идее.

[pkl]

Zveruga пишет:
В ответ на многоразовые ракеты Маска и в целях освоения Солнечной системы я бы лучше использовал две таких схемы...

Ну, это мы тоже проходили, это неинтересно. Всё упирается в потребный грузопоток, который должен быть соизмерим с таковым для авиации.

[Алексей Любопытный]

pkl пишет:
МГ-19 должен был быть многоразовым, что, с учётом активации конструкции превращает его межполётное обслуживание в нетривиальную задачу.

Некоторые люди посчитали радиационную защиту МГ-19. Космолёт получается массой 500 тонн. С радиационной защитой межполётное обслуживание становится аналогичным таковому у подводных лодок.

pkl пишет:
Всё упирается в потребный грузопоток, который должен быть соизмерим с таковым для авиации.

Межполётное обслуживание первой самолётной ступени будет низким, как у типичного самолёта.

Межполётное обслуживание второй ступени должно быть таким же как и у Маска.

[Дмитрий Инфан]

Zveruga пишет:
Но радиоактивный выхлоп ведь будет. Это единственное, что мне мешает думать об ЯЭУ как источнике для подъёма с земли в космос.

Вряд ли радиоактивное загрязнение будет сильнее, чем в Чернобыле или Фукусиме - и это при длительной эксплуатации ЯРД. При единичных полётах его вообще можно не учитывать.

[vlad7308]

Zveruga пишет:
Я такой здоровенный пост написал про плазму в реакторах и всё пропало. (далее идёт смайл бьющийся об стену).

всегда бы так

[vlad7308]

Zveruga пишет:
Уран-235 и плутонии при своём делении в качестве продуктов выделяют криптон и ксенон . Можно улавливать этот газ и направлять в МГД генератор.

а еще лучше так:

Этот автомобиль работал на газированной воде с сиропом. Посреди машины было устроено сиденье для водителя, а перед ним помещался бак с газированной водой. Газ из бака проходил по трубке в медный цилиндр и толкал железный поршень. Железный поршень под напором газа ходил то туда, то сюда и вертел колеса. Вверху над сиденьем была приделана банка с сиропом. Сироп по трубке протекал в бак и служил для смазки механизма.
    Такие газированные автомобили были очень распространены среди коротышек. Но в автомобиле, который соорудили Винтик и Шпунтик, имелось одно очень важное усовершенствование: сбоку к баку была приделана гибкая резиновая трубка с краником, для того чтобы можно было попить газированной воды на ходу, не останавливая машины.

[Алексей Любопытный]

vlad7308 пишет:
Этот автомобиль работал на газированной воде с сиропом.

А вот у меня в детстве был самолёт с двигателем работающий на баллончике сжатого газа от сифона. И это реальность.

[Алексей Любопытный]

Дмитрий Инфан пишет:
Вряд ли радиоактивное загрязнение будет сильнее, чем в Чернобыле или Фукусиме

Это значительно всё упрощает. (дикий хохот)

[benderr]

Юрий Темников пишет:
как то ,вспомнил как вы пытались меня задолбать В моей Стратегии.

Юрий Темников пишет:
Еще один "знаток на мою голову

Юрий Темников пишет:
БЕНдер!!!Вы меня достали!!!

 

бедный Йорик Юрик.
никто вас не «долбает». 
если простейшие вопросы строителя на публичном форуме ставят вас в тупик - есть один надежный способ избежать «критиканства»:
заведите себе ЖЖ-шку и публикуйте там любую ахинею.
Там-вам никто не возразит(правда никто и не прочтет!).  :{}



п.с. где вы находите «критиканство» в моих постах?? в 99% моих сообщений ПРЯМЫЕ.ПРОСТЫЕ вопросы. хотите - буду специально их вам выделять :?:
 

[Дмитрий Инфан]

Zveruga пишет:
Это значительно всё упрощает. (дикий хохот)

А то! По мере того, как приходит осознание, что ужасы последствий указанных аварий сильно преувеличены (мягко говоря).

[pkl]

Zveruga пишет:

pkl пишет:
МГ-19 должен был быть многоразовым, что, с учётом активации конструкции превращает его межполётное обслуживание в нетривиальную задачу.

Некоторые люди посчитали радиационную защиту МГ-19. Космолёт получается массой 500 тонн. С радиационной защитой межполётное обслуживание становится аналогичным таковому у подводных лодок.

У меня радиационная защита должна была быть ещё легче, т.к. теневая. И, кроме того, тоньше, так как аппарат предполагалось использовать в беспилотном варианте. И никакого межполётного обслуживания!

[Юрий Темников]

benderr пишет:
в данном случае,капилляры должны доставить РТк центру,для распыления,так? с поверхности шара имхо должны идти миллионы трубок к центру распыления,не? в таком случае сам шар становится не полым,а «губчатым». распыление РТ невозможно!

Такое могло прийти в голову только анжинеру Бендеру ,так и не прочитавшему ничего тепловом насосе.Мне такая конструкция даже в страшном сне привидеться не могла.Нужно ну очень долго придумывать подобную белиберду!

[benderr]

Юрий Темников пишет:
только анжинеру Бендеру

benderr пишет:
строитель.

у вас совсем зрение село :?:
 какая часть слова «строитель» под каждым моим сообщением вам до сих пор не понятна :?: