Ядерный двигатель

[Mark]

Интересно что говорил oб  перспективных разработках Виталий СЕМЕНОВ, главный конструктор Центра Келдыша в ноябре 2007 года :

- Вначале - о принципе работы в космосе ионного двигателя. В его металлическую газоразрядную камеру поступает газ - как правило, ксенон. Он, находясь между анодом и катодом, ионизируется, превращается в плазму, состоящую из заряженных частиц. Эти частицы удерживаются в пространстве магнитами, которые еще и формируют из плазмы струю. А электрическое поле разгоняет поток частиц до огромных скоростей - до 60 или 70 километров в секунду. Это в 160 раз больше скорости пули! Газовая струя вырывается наружу, создавая реактивную тягу. Понятно, для работы двигателя требуется много электроэнергии. Ее получают от солнечных батарей, которые сегодня имеются практически на всех космических аппаратах. Но батареи обеспечивают напряжение всего в 110 вольт. Специальные преобразователи повышают напряжение до 2 тысяч вольт, которые необходимы для работы энергоустановки.

 

Одна из важнейших особенностей нового двигателя (заводской индекс ИД-180П) в том, что он использует не дефицитный и дорогой ксенон, как во многих других "ионниках", а газ аргон, который в 40 раз дешевле. Для полета к Марсу потребуется 150 - 300 тонн этого газа. Легко подсчитать: аргон позволит уменьшить расходы каждой марсианской экспедиции на сотни миллионов долларов.

 

Мощность модели нового двигателя пока небольшая - 2,4 киловатта. Но это первый шаг. Реальный агрегат будет иметь 25 киловатт. Проведенные испытания показали правильность принципиальных конструкторских решений. Конечно, есть немало замечаний, они будут учтены при дальнейших доработках, однако в целом это победа, крупный технический прорыв. В дальнейшем предполагаем провести летные испытания ИД-180П в условиях реального космоса. Для этого "ионник" будет установлен на внешней стороне Международной орбитальной станции.

 

Для различных вариантов будущего марсианского пилотируемого корабля потребуется от 200 до 500 таких агрегатов общей массой 5 - 12,5 тонны. Это укладывается в параметры имеющегося в России проекта марсианской экспедиции. Ионные двигатели можно будет использовать также для отправки на марсианскую орбиту метеоспутников, ретрансляционных и других аппаратов.

Сегодня можна сказать что марсианска экспедициа на 500 двигателях ето не реална. Нужне будут двигатели на 3-5 кг тягу с каждого i и другие решение. На ТЭМ-1 МВт будет 16 двигатели на около 70КВт. На Марс нужно сделать на 250 -300 КВт двигатели, а это минимум! А на СПД ето уже махимум! Будут вместе около 100 двигатели!

[Mark]

Тут народ говорил, что СПД могут работать на ЛЮБОМ газе: Хе, Kr, Ar, N, H. Просто Хе освоен - они решили начать с более простого.

это в теории
в том смысле, что принцип работы СПД (и вообще ПД) это допускает, а вовсе не в смысле, что "наливаем в ту же банку вместо ксенона водород и едем дальше"
на практике - новое рабочее тело потребует разработки нового двигателя, немного похожего на старый
как разрабатывается новый двигатель, сколько это стоит денег и времени - мы примерно знаем

"начать с простого" - это разумно, если это самое "простое" хоть как то может быть практически использовано
ксенон на ТЭМ не может быть использован вообще

Вы предлагаете параллельно начать разработку и ЯЭУ, и нового двигателя, я правильно понял?

Двигатель все равно фактически разрабатывают новый

Да, двигатель будет совсем новый. Конкурс Роскосмоса на этот двигатель идёт до 2015 года. Потом мы узнаем как будет работать, его параметры и топливо.

[Chilik]

Xe удобен, тем, что у него низкий потециал ионизации (в отличии от He, Ar), потери на ионизации малы, эффективность ионизации высока, он инертен в отличии от (Li, Hg), легко сжижается (критическая температура 290К), у него высокая плотность в жидком состоянии (~ 3т/м3)

Плюс добавим, что при фиксированном ускоряющем напряжении на ксеноне получаем максимальную тягу.

[pkl]

Двигатель все равно фактически разрабатывают новый

И это прекрасно! О чём спор тогда?

[Mark]

НА ЯДЕРНОМ ДВИГАТЕЛЕ – К ДРУГИМ ПЛАНЕТАМ[/size]
Ранние интервью, главного конструктора космических энергетических установок ОАО «НИКИЭТ», Владимира Сметанникова, которое нет в этом форуме.

– В мире пока нет единой концепции и единого взгляда на энергетику, которая позволила бы лететь на Марс и другие планеты.  Есть два достаточно равноценных подхода к этой идее. Первый – с использованием ядерного ракетного двигателя и электрореактивных двигателей, для которых электроэнергия производится в энергоблоке, состоящем из высокотемпературного газоохлаждаемого реактора и газо-турбинных установок. Во втором случае – мы нагреваем электричеством нейтральный газ до очень высокой температуры и этот газ выбрасывается через сопло.  Что касается нашего нынешнего проекта по созданию ЯЭДУ, то здесь речь идет о принципиально новом решении, которое не имеет мировых аналогов. Ведь впервые создается компактная ядерная энергетическая установка для будущего космического буксира мощностью в 1000 кВт с двигателями на электрореактивной тяге. Возможен вариант, что двигатели будут работать на чистом ксеноне, разогретом до очень высокой температуры, что даст возможность получить удельную тягу в 20 раз большую, чем на химических двигателях. Это двигатель ближайшего будущего, на его основе можно создавать ЯЭДУ для полета на Марс – сначала для роботов, а позже –  для экспедиции с космонавтами. Сегодня закладываются основы для подготовки таких полетов.

– В свете последних событий в Японии, как вы в принципе представляете себе решение проблем безопасности ядерных космических объектов и вывода их из эксплуатации?

 

– Проект предусматривает создание ядерной энергетической установки мощностью в 1000 кВт, которая будет включаться только после вывода корабля на радиационно безопасную орбиту. Дальше с такой мощностью мы можем лететь куда угодно. Конечно, решение проблем безопасности для ядерных объектов в космосе должно быть принципиально иным и более кардинальным, чем для атомных станций и подлодок. В будущих международных соглашениях по освоению космоса наверняка твердо будет сказано, что ни один космический объект с ядерным реактором ни при каких обстоятельствах не должен приносить никакого вреда или ущерба землянам.

 

Представьте себе огромный 60-метровый космический корабль-буксир с нашей ядерной установкой на борту. Вот он выполнил все задания, сбросил все спутники разных фирм и назначений, которые были загружены на него, то есть поставил их на заданные орбиты, и берет курс на околоземную (радиационно безопасную) орбиту для перезаправки и загрузки новых космических объектов. Предположим, что именно в это время начинаются какие-то серьезные неполадки в реакторе или управлении. Значит, в этом случае у нас автоматически должна включиться аварийная система, которая отделит от космического корабля весь блок с ядерной установкой и уведет его подальше от Земли и поближе к Солнцу. В данном случае это идеальный и самый простой вариант утилизации и вывода из эксплуатации космической реакторной установки.

– В каком обозримом будущем вы видите эту картину?

 

– В программе все уже расписано. По нашим графикам мы должны быть готовы к первым летно-конструкторским испытаниям в 2018 году. В середине 2015 года нам нужно на испытательном комплексе «Ресурс» сначала запустить реактор, «почувствовать» его, а потом вместе с турбогенераторным блоком, включая весь комплекс защиты и безопасности, приступить к наземным испытаниям.  В первую очередь все это должно быть безопасно для людей. Требования к безопасности даже по сравнению с исследовательскими реакторами возрастают на порядок. Например, необходимо будет предусмотреть минимум 4 барьера безопасности.

 

– Сейчас только Россия обладает технологией ракетного двигателя, работающего на водороде, разогретом до температуры в 3000 градусов по шкале Кельвина. Американцы, затратив очень большие деньги, смогли выйти только на 2550 0К и продержаться 50 секунд. Наш реактор при температуре 3100 0К проработал 4 тысячи секунд и мог продолжать работать. В принципе, чтобы долететь до Марса и вернуться обратно с разгонами и торможениями, двигатель на разогретом водороде должен проработать всего 10 часов. Наш водородный двигатель в 80-х годах уже мог проработать 1 час. Если бы тогда не были приостановлены работы по совершенствованию этого двигателя, мы, возможно, уже сейчас имели бы двигатель для полета на Марс.  Обидно. Чтобы страна развивалась, нужно вкладывать в новые технологии.

 

Что касается работ, начатых И.Курчатовым, М.Келдышем и С.Королевым по созданию наземного прототипа ядерного ракетного двигателя, они в какой-то мере продолжаются в нашем нынешнем проекте. Но теперь мы нагреваем не водород, а благородные газы.  И мы снизили температуру, потому что нам надо работать не 10 часов, а 10 лет. У нас теперь газ не выбрасывается из сопла, потому что система работает в замкнутом контуре, производя электроэнергию. Эта электроэнергия подается на электрореактивные двигатели, которые обеспечивают тягу в удельном импульсе в 10 раз большую, чем на водороде. То есть ксеноновые двигатели дадут нам 10-кратное преимущество в тяге. Можно будет брать на борт меньше газа, чтобы долететь до Марса. И соответственно больше взять полезного груза.  На мой взгляд, обе системы космических двигателей в ближайшем будущем будут уживаться и сохраняться. В одном случае выгодно будет лететь на водороде с прямым выхлопом. В других случаях целесообразнее будет использовать электрореактивный двигатель. Но в первом случае проблема заключается в том, что мы не можем на земле отработать водородный двигатель, так как нельзя делать выброс в атмосферу Земли. Поэтому концепция изменилась.

 

– У нашего проекта, и это, на-верное, самое интересное, единое информационное пространство.  Мы работаем в замкнутой системе так называемого «единого предприятия», в состав которого, кроме НИКИЭТ, входят многие другие коллективы предприятий Росатома и Роскосмоса. В его рамках регулярно проводятся видео-конференции, посвященные отдельным аспектам проекта, во время которых не только обсуждаются назревшие проблемы, но даже подписываются необходимые рабочие и итоговые документы. Рабочие группы общаются в режиме online, оставаясь на своих местах, не тратя время на поездки.  У нас создан единый банк данных по проекту. Например, я могу, оставаясь на рабочем месте, вызвать из соответствующей папки нужные мне в данную минуту чертежи и материалы, находящиеся в РКК «Энергия» или в Центре им. М.Келдыша, работать с ними и распечатывать, если надо.  Это было сделано с самого начала нашего проекта. У нас есть совет руководителей проекта, совет главных конструкторов. Встречаемся регулярно, иногда по 2 раза в месяц. И если принимается коллегиальное решение, оно обязательно для всех.

http://www.a-submarine.ru/interview/на_ядерном_двигателе_к_другим_планетам.html

[vlad7308]

Двигатель все равно фактически разрабатывают новый

И это прекрасно! О чём спор тогда?

о ксеноне :-)

[Иван57]

Подумалось мне тут, а ведь потенциал ионизации аммиака всего 10,15эВ, в то время, как у ксенона первичный 12,13эВ. Критическая температура у него 406К. Плотность в жидком виде маловата конечно, всего 681,4 кг/м

[Mark]

Холодный ядерный синтез для космического корабля. [/size]

 

Изобретатель Расулов Алексей Валерьевич  предлагает непосредственно получать электроэнергию за счёт синтеза ядер изотопов водорода, трития и дейтерия. Электрическая энергия получается непосредственно от протонов, движущихся в металлическом водороде. Так как энергия протонов составляет порядка 17мэв, то можно сказать, что в данном случае разряд  молнии  осуществляется с высоты порядка  7 километров. Так как электрическое поле не потенциальное, то можно применять такой ядерный реактор в разных отраслях промышленности, например в машиностроении,  уменьшив расстояния между токопринимающими электродами  можно получить любую величину напряжения  на электродах. Данный ядерный реактор может применяться в следующих отраслях промышленности.

Так же его можно будет применять в aвиастроении, так как вся радиация от радиоактивного трития будет заключена и обезврежена в плазме ядерного реактора, ведь требуемая энергия это порядка 3мэв , а это миллионы градусов, где тритий мгновенно распадется, и его продукты распада мгновенно вступят в ядерную реакцию с другими ядрами , и конечной стадией замкнутого цикла будут не радиоактивные продукты, а тяжёлая вода и азот. Основная цель изобретения – это установка такого ядерного реактора на космический корабль , ведь для вывода в космос ракеты или космического корабля  нужны энергии сопоставимые с энерго- мощностями целых АЭС. И как раз по массе этот ядерный реактор будет подходить для применения.

http://cold-fusion.ru/%D1%80%D0%B0%D1%81%D1%83%D0%BB%D0%BE%D0%B2-%D0%B0-%D0%B2-%D0%BF%D1%80%D0%B8%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5-%D0%B3%D0%B8%D0%BF%D0%BE%D1%82%D0%B5%D0%B7%D1%8B-%D1%85%D1%82%D1%8F%D1%81

[Anatoly Zak]

Как считает Виталий Лопота :

Для полетов же с низкой околоземной орбиты в дальний космос, в том числе к другим планетам, уже будут использоваться соответствующие буксиры, основной источник энергии в которых - ядерный, а также электрореактивные двигатели, работающие на ксеноне и аргоне.

Другими словами будут ядерные двигатели ( как РД0410) и электрореактивные двигатели.

Здесь надо прояснить, что в этой цитате речь идет исключительно об электро-реактивных двигателях получающих электрическую энергию от ядерного реактора. Нет речи о ядерном реакторе как "источнике тяги" как это было в РД-0410.

[Mark]

Как считает Виталий Лопота :

Для полетов же с низкой околоземной орбиты в дальний космос, в том числе к другим планетам, уже будут использоваться соответствующие буксиры, основной источник энергии в которых - ядерный, а также электрореактивные двигатели, работающие на ксеноне и аргоне.

Другими словами будут ядерные двигатели ( как РД0410) и электрореактивные двигатели.

Здесь надо прояснить, что в этой цитате речь идет исключительно об электро-реактивных двигателях получающих электрическую энергию от ядерного реактора. Нет речи о ядерном реакторе как "источнике тяги" как это было в РД-0410.

Да, я так тоже думал.
Ну у меня ест информация что для ТЕМ-25 МВт и полет на Марс за 30 дней нужен будет тоже и ядерный двигатель. В инном случале таки каротки полет будет невозможный.

[Mark]

Новое перспективное топливо для атомных станций.[/size]

Ученые из Лос-Аламосской национальной лаборатории (США) использовали фотолиз молекулы урана азид-аниона, которая содержит один атом урана и три атома азота. На молекулу воздействовали ультрафиолетовым излучением: энергия фотонов смогла "разорвать" азот, в результате чего образовались молекулы нитрида урана.

Синтез подобного вещества был настоящим "святым Граалем" для химиков на протяжении десятилетий. Перспективы его применения огромны, и ученые верят, что нитрид урана сможет изменить облик современной энергетики.

http://m-atom.ru/news/215

[Ded]

Тем не менее, если удастся сохранить нитрид урана в ходе данного процесса, он станет коммерчески выгодной альтернативой ископаемому топливу, поскольку является отличным катализатором, для производства горючего из отходов. Новое соединение нитрида урана представляет собой керамический состав, содержащий множество одинаковых молекул U-N. В отличие от всех других способов производства, фотолиз позволяет изготавливать чистый нитрид урана с четко заданными свойствами, что делает его пригодным для практического применения.

Взаимоисключающие параграфы.

[Dmitri]

На МАКС- 2011 была информаця что проблемы над сосданием двигателя для ТЭМ в Центре Келдыша уже решена. Толко для ТЭМ-25 MВт, после 2030, нужно совсем другие решениа, пoтому что ионные и холловские двигатели не идут.

Вы не подскажите, кто это Вам сказал, фамилию?
Xолловские и ионние двигатели не будут применятся в яэду.У них тяга очень мала.ЯЭДУ Должен быть сделан до 2018 года.


Электрореактивный двигатель для ЯЭДУ должен кроме yдельного импульса=7000 с обладать тягои и ресурсом.

Эти 2 последние задачи не решены никем в мире.
Поднять разность потенциалов  сравнительно не сложно.Изоляцию и материал катодов можно подобрать, сделать их толще.
Но ресурс упадет.

Никто в мире не умеет изготавливать плазменный двигатель с У.И. 7000 с и ресурсом 15000 часов и тягои, которая задана в Техническом задании.
Я так говорю, потому что точно знаю.Если на конференции не так говорили, значит они вас обманули.

[Dmitri]

http://www.a-submarine.ru/interview/на_ядерном_двигателе_к_другим_планетам.html[/quote]

Из интервьью Сметанникова следует, что он никогда не проектировал подобный реактор для ЯЭДУ.
-Он жалеет, что после 29 лет остановлено финансирование РД-0410.
Значит он постараетса затянуть создание реактора.
-Он не говорит о том, што исползование Рд-0410 запрещено международними законами ООН.

[Mark]

http://www.a-submarine.ru/interview/на_ядерном_двигателе_к_другим_планетам.html

Из интервьью Сметанникова следует, что он никогда не проектировал подобный реактор для ЯЭДУ.
-Он жалеет, что после 29 лет остановлено финансирование РД-0410.
Значит он постараетса затянуть создание реактора.
-Он не говорит о том, што исползование Рд-0410 запрещено международними законами ООН.

Над сосданием ТЭМ Сметаников уже не работаэт. Он сам ушол !!!

[instml]

«Росатом» создает реакторы, работающие на отработанном топливе

Глава госкорпорации Сергей Кириенко подписал приказ о создании курирующей это направление организации



Глава корпорации «Росатом» Сергей Кириенко подписал приказ о создании инновационно-технологического центра проекта «Прорыв». Эта организация будет координировать создание замкнутого топливного цикла.

Современные промышленные реакторы используют лишь небольшую часть энергетического потенциала загружаемого в них топлива. Отработанное топливо содержит более 90% «не сгоревших» материалов, которые могут вырабатывать полезную энергию. Цель проекта «Прорыв» — создать технологию рефрешинга этих материалов и промышленный реактор, который мог бы работать на них.

Экспериментальные реакторы такого типа уже существуют, но их промышленное применение проблематично — они не отвечают современным требованиям безопасности, их сооружение в 1,5–2 раза дороже, чем строительство привычных блоков АЭС, объясняют в «Росатоме».

По утверждению представителей ведомства, «Прорыв» сопоставим по значению с советским атомным проектом 1940-х годов, когда под руководством наркома Лаврентия Берии была создана атомная бомба. Уже готова «дорожная карта» проекта. Разработаны коррективы в федеральную целевую программу «Ядерные энерготехнологии нового поколения на период 2010–2015 годов и на перспективу до 2020 года».

— Готовится корректировка ФЦП, которая более четко устанавливает ориентиры и задачи, сформулированные еще в 2010 году. К тому же мы поняли, что к этому сроку замкнутый цикл можно сделать не на бумаге, а на производственной площадке — на территории Белоярского энергокомплекса. Мы намерены сделать принципиально новый реактор на быстрых нейтронах, которые по безопасности и технико-экономическим характеристикам будет не хуже существующих. Для этого все проекты, имеющие отношение к замкнутому топливному циклу, собираются в единый проект «Прорыв». Его заказчиком будет консорциум, формируемый с участием отдельных дивизионов «Росатома», — рассказал «Известиям» заместитель генерального директора госкорпорации «Росатом» Вячеслав Першуков.

Ключевые задания «Прорыва» — создание двух разных типов реакторов на быстрых нейтронах и выяснение, какой именно теплоноситель лучше использовать, свинцовый или натриевый. Сравнение двух типов реакторов покажет, какой из них экономичнее и безопаснее. Одновременно разрабатывается комплекс для регенерации ядерного топлива.

В проекте будет задействованы почти все предприятия атомной отрасли. Испытания топлива для нейтронных реакторов уже идут полным ходом — образцы материала изготавливают в ОАО «Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара» ( ОАО «ВНИИНМ»), а ОАО «Сибирский химический комбинат» уже в августе должен закончить наладку производственной линии.

Первый замгендиректора Института проблем естественных монополий Булат Нигматулин, в прошлом замминистра по атомной энергии, скептически относится к планам корпорации.

— В США, Японии, Китае, Индии и других странах нет таких агрессивных планов скачкообразного развития атомной энергетики с быстрыми реакторами. Там не закладывают на это направление такое количество ресурсов, — говорит Нигматулин. По его данным, уже сейчас на него планируется выделить не менее 260 млрд рублей — 160 млрд руб на строительство реактора БН-800, 100 млрд руб на развитие новой технологической платформы. При этом, как утверждает Нигматулин, создание промышленного реактора на быстрых нейтронах связано и с фундаментальными проблемами, и с экономическими, для решения которых нужны десятилетия. По его мнению, некоторые из этих проблем вообще невозможно решить.

По официальным данным, финансирование проекта в рамках ФЦП «Ядерные энерготехнологии нового поколения на период 2010–2015 годов и на перспективу до 2020 года» составляет немногим более 50 млрд рублей.

— Это немного меньше половины стоимости всей программы. Но надо иметь в виду, проекты, которые были в составе ФЦП, не предполагали получение результатов, о которых идет речь сейчас. Ранее предполагалось завершение к указанному сроку научно-исследовательской работы. Если будут приняты наши предложения сделать существенно больше и реально обеспечить лидерство России в этом направлении, то цифры могут возрасти, — сказал «Известиям» один из идеологов «Прорыва», научный руководитель Научно-исследовательского и конструкторского института энерготехники им. Н.А. Доллежаля, бывший министр атомной промышленности Евгений Адамов.

http://izvestia.ru/news/532115

[Mark]

barga44 писал(а):

Никто в мире не умеет изготавливать плазменный двигатель с У.И. 7000 с и ресурсом 15000 часов и тягои, которая задана в Техническом задании.
Я так говорю, потому что точно знаю.Если на конференции не так говорили, значит они вас обманули.

Да, я знаю что над сосданием плазменых двигатели теперь очень серьёзные  проблемы. Конкурс идёт до 2015 года.

Но самое важное-значение удельного импульса  более масштабного двигателя с ионно-оптическои системои 1 м уже достигает 7000с.

А c другой страны :

Сосдание ионно-оптической системы с диаметром сетки 1000мм для двигателя большой мощности является, по мнению специалистов,
практически нерешаемой технологической проблемой.

Ионные и холловские двигатели в принципе не позволят сосдать ЭРД мегаваттного класса для ЯЭРДУ, их разработка и использование нецелесообразны по энергомассобым характеристикам и невыгодны с экономической точки зрениа из-за сложности изготовления элементов. Конструктивные особенности и физические принципы сосдания и ускорения плазмы, на которых основаны эти двигатели, не позволяют расходовать необходимое количество рабочего теле и подводить к нему большыю мощность.

А для ТЭМ-25 МВт будет нужна тяга плазменого двигателя на 3-5 кг, от каждого !!!
Цитаты я взяал от: Ю.В. Кубарев, А.М. Прохорова, К.П. Кирдяшев и В. А. Смирнов.

[pkl]

Подумалось мне тут, а ведь потенциал ионизации аммиака всего 10,15эВ, в то время, как у ксенона первичный 12,13эВ. Критическая температура у него 406К. Плотность в жидком виде маловата конечно, всего 681,4 кг/м

[pkl]

...А c другой страны :

Сосдание ионно-оптической системы с диаметром сетки 1000мм для двигателя большой мощности является, по мнению специалистов,
практически нерешаемой технологической проблемой.

Ионные и холловские двигатели в принципе не позволят сосдать ЭРД мегаваттного класса для ЯЭРДУ, их разработка и использование нецелесообразны по энергомассобым характеристикам и невыгодны с экономической точки зрениа из-за сложности изготовления элементов. Конструктивные особенности и физические принципы сосдания и ускорения плазмы, на которых основаны эти двигатели, не позволяют расходовать необходимое количество рабочего теле и подводить к нему большыю мощность.

А для ТЭМ-25 МВт будет нужна тяга плазменого двигателя на 3-5 кг, от каждого !!!
Цитаты я взяал от: Ю.В. Кубарев, А.М. Прохорова, К.П. Кирдяшев и В. А. Смирнов.

Значит, магнитоплазменный двигатель. Без вариантов. И, видимо, на литии.

[Mark]

На первый ТЭМ будут наверно двигатели с ионно-оптической системой и с диаметром 1 метра. А на следующы етап, Лунны буксир на 6 МВт и 25МВт на Марс, будут обязательно новые решения и двигатели нужнe.