Ядерный двигатель

[dmdimon]

Так как при падении на землю работающего реактора(при аварии, как было с грузовым кораблем Прогресс недавно) это все равно, что упадет несколько атомных бомб. Вес урана в таком реакторе намного больше, чем нужно для взрыва атомной бомбы.

неверно. вес не решает. реакторы падали, и где взрыв? у вас, в Канаде кстати.

Поэтому международными законами запрещены такие запуски в космос с помощью таких реакторов.

Таких законов не существует. Существует  резолюция 47/68 Генеральной Ассамблеи от 14 декабря 1992 года "Принципы, касающиеся использования ядерных источников энергии в космическом пространстве"
http://www.un.org/ru/documents/decl_conv/conventions/outerspace_nucpower.shtml или в виде скана документа: http://daccess-dds-ny.un.org/doc/UNDOC/GEN/N93/104/20/IMG/N9310420.pdf?OpenElement
и там прямо сказано:
Ядерные реакторы могут использоваться:
i) в ходе межпланетных полетов;
ii) на достаточно высоких орбитах, как они определены в пункте 2b;
iii) на низких околоземных орбитах, если после выполнения рабочей части своего полета они хранятся на достаточно высоких орбитах.


Так что не надо лечить про международные законы.

Ах да, оттуда-же:
Конструкция ядерного реактора обеспечивает, что он не перейдет в критическое состояние до выхода на эксплуатационную орбиту во время любых возможных событий, включая взрыв ракеты, возвращение в атмосферу, падение на поверхность или воду, погружение в воду или проникновение воды в активную зону

так что про атомные взрывы тоже не надо лечить. Могу ссылок подбросить с оценками необходимого качества обжатия для детонации или с оценками пушечного способа, что более актуально. Не взорвется.

[Dmitri]

Вес урана в атомной бомбе очень важен.Он то и решает будет ли ядерный взрыв или нет.Если взрывa не бyдет, то будет радиоактивное загрязнение, которое отчистить трудно.
Там и написано, запрещено использовать его для вывода на низкую околоземную орбиту.Чтобы вторая ступень выключилась на высоте 80-90 км. И затем начал бы работать РД-0410, разгоняя ступень
и выводя ее на высоту, скажем 350 км.Это запрещено делать.Очень велик вес ядерного топлива.
Сметаников из НИКИЭТ говорил, что ядерный ракетный двигатель можно включать сейчас на орбите не ниже 800 км.

То, что упало в Канаде, это был выключенный реактор, вес которого был  меньше веса РД-0410 примерно в 2 раза.
Вес окиси урана 235 на установке Бук-5,что  упал на Канаду 30,5 кг.
Масса РД-0410  с радиационной защитой — 2 тонны.Радиационная защита примерно 40% от всей массы установки. Вес сборок и корпуса и систем управления и ядерного топлива около 1400 кг.
Поэтому РД-0410 не используется.Очень опасно.

[Apollo13]

Его специально взорвали.

Спасибо кэп. Я интересовался не было ли какого-то случая когда "один из опытных образцов двигателя просто взорвался".

[dmdimon]

Вес урана в атомной бомбе очень важен.Он то и решает будет ли ядерный взрыв или нет

заблуждаетесь. Чуть-чуть углубитесь в вопрос, дальше понятия критической массы.

Вес сборок и корпуса и систем управления и ядерного топлива около 1400 кг.

А топлива? А обожмется ли оно нужным образом, если двигатель тупо упадет? В принципе его ТВЭЛы можно использовать для подрыва, или нет?

Поэтому РД-0410 не используется.Очень опасно.

Жить вообще опасно. Расскажите об опасности американцам, которые расстреляли NROL-21 на 300 км орбите вместе с изотопным источником.

В общем, законов полностью запрещающих нет. Использовать от высоты километров в 800 можно спокойно, да и раньше - если на отлет, т.к. это будет удовлетворять условию "запущен на низкой орбите, ушел на высокую."

Вопрос в том, есть ли он.

[Андрей Суворов]

Там и написано, что запрещено использовать его для вывода на низкую околоземную орбиту.

Это совершенно волюнтаристское запрещение. Совершенно никак не обоснованное. Свежий реактор не создаёт радиоактивного загрязнения, загрязнение создаётся не ураном-235 или плутонием-239, а продуктами деления, и самые опасные из них те, что имеют периоды полураспада в несколько лет-десятков лет.
Свежее урановое топливо для реакторов можно брать руками. Плутониевые детали для бомбы можно брать руками в резиновых перчатках.

А, если реактор наработает осколочную активность за счёт функционирования на мощности, он уже будет на орбите.

Чтобы вторая ступень выключилась на высоте 80-90 км.

Первая, а не вторая. Первая.

И затем начала бы работать РД-0410, разгоняя ступень
и выводя ее на высоту, скажем 350 км.Это запрещено делать.Очень велик вес ядерного топлива.

Бред какой... То есть да, запрещено, и международными соглашениями даже, но ПРИ ЧЁМ ТУТ ВЕС ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА???

И Сметаников из НИКИЭТ говорил, что ядерный ракетный двигатель можно включать сейчас на орбите не ниже 800 км.

Это расширенное толкование принятого международного соглашения. Не его буква.

То, что упало в Канаде, это был выключенный реактор, вес которого был намного меньше РД-0410.
Вес окиси урана 235 на установке Бук-5,что  упал на Канаду 30,5 кг.
Масса РД-0410  с радиационной защитой — 2 тонны.Радиационная защита примерно 40% от всей массы установки. Вес сборок и корпуса и систем управления и ядерного топлива около 1400 кг.
Поэтому РД-0410 не используется.Очень опасно.

Ядерного топлива в РД-0410 80 кг. Правда, оно не оксидное, а карбидное. Но это неважно, важно, сколько и на какой мощности оно работало. Вот тот злосчастный "Бук" успел поработать довольно долго. Скажем, 3 месяца на мощности 100 кВт. Это эквивалентно работе 1 сутки на мощности 9 МВт или 1 час на мощности 216 МВт. Последнее грубо соответствует параметрам РД-0410, т.е. примерно такую активность будет иметь зона РД-0410 после окончания его ресурса.

Ядерный двигатель МОЖНО включать на высоте 80-90 км, надо лишь обеспечить, в случае аварии ядерного реактора, увод активной зоны на орбиту захоронения высотой не менее 800 км. Не всего космического аппарата, и даже не всего ядерного двигателя, а только лишь активной зоны.

Просто все БОЯТСЯ, как бы чего не вышло. Международные соглашения тоже определены по этому принципу.

[Mark]

я это читал. переформулирую вопрос - РД 410 существует в реальности или хотя-бы возможность его сделать существует в реальности?
Поясню - вот Буран допустим уже не существует даже в виде возможности создания (имхо), какой-нибудь SR-71 у амеров - точно так-же.
А 0410-й? его можно реально сделать или может он есть в железе? Или остался только в памяти и паре образцов, а технологически/ресурсно уже недоступен?

На создание ТЕМ-25 МВт до полетов на Марс еще много время и технологичных проблеми как двигатели. На полет за 30 дней на Марс, как сказал Роскосмос ранне,  нужне будут и ядерные двигатели.

Хруничев:

В качестве двигателя для межпланетных кораблей предлагается двухрежимный ядерный ракетный двигатель (ЯРД). Что это означает? Двигатель может работать в двух режимах – в качестве непосредственно ядерного двигателя и в качестве источника энергии для целой батареи электроракетных двигателей (ЭРД) малой тяги. Вблизи планет, где для снижения гравитационных потерь требуется большая тяга, сильно разогретый водород, прокаченный через активную зону реактора, выбрасывается через сопло в космос и создает необходимую тягу.

Мы получаем тягу на около 8 тонн с УИна около 850 с, аналог до РД-0410.
О ядерных двигателя говорит тоже i Георгий УСПЕНСКИЙ, доктор технических наук, профессор, заместитель начальника комплекса Центрального научно-исследовательского института машиностроения :

К этому времени (после 2035г) смогут быть созданы ядерные двигатели с удельной тягой порядка 800 секунд на килограмм и тягой в несколько тонн, а также электрические двигатели с удельной тягой 10 тысяч секунд на килограмм и тягой каждого 3–5 килограммов. Такие двигатели позволят сократить, например, время марсианской экспедиции до 150 суток за счет повышения скоростей полета к Марсу и обратно к Земле.

Без этих технологий будут очень длинные и сложные полеты на Марс.

[Chilik]

В быстрый реактор загружается всегда новое топливо из плутония или обогащеного урана.

Весь смысл геморроя со строительством реакторов на быстрых нейтронах состоит в том, что для них не нужен ни плутоний, ни обогащённый уран. Всё работает на природной смеси изотопов.

[ssb]

Весь смысл геморроя со строительством реакторов на быстрых нейтронах состоит в том, что для них не нужен ни плутоний, ни обогащённый уран. Всё работает на природной смеси изотопов.

Это не так -- в реактор на быстрых нейтронах загружается топливо со значительно более высоким обогащением, чем в реактор на медленных нейтронах. (а на природном уране могут работать лишь некоторые из медленных реакторов с "эффективным" замедлением, типа CANDU)

Смысл реактора на быстрых нейтронах в высоком коэффициенте воспроизводства топлива -- при той же тепловой мощности он даёт больший поток нейтронов, делая выгодным воспроизводство делящихся U-233 и Pu-239 из Th-232 и U-238.  Но для использования наработанных делящихся изотопов их надо сначала выделить и переработать на радиохимическом заводе.   Ну или, в лучшем случае, перегрузить топливные сборки в другую часть активной зоны.

Ни то ни другое для ЯРД не годится и поэтому там используют РБН (загруженный топливом с максимально возможным обогащением) только потому что у него выше удельная мощность.

[vlad7308]

Его специально взорвали.

Спасибо кэп. Я интересовался не было ли какого-то случая когда "один из опытных образцов двигателя просто взорвался".

кажется был. насколько я помню эту историю
при однм из испытаний у них как то почему то "внезапно" закончился водород в емкости (или ТНА помер - что то в общем в этом духе), активная зона сразу перегрелась и вылетела через сопло
взрыва как такового не было, все что разлетелось - аккуратно собрали, и через месяц продолжили работу на том же сайте

в общем, все страшилки ЯРД сильно преувеличены
синдром Чернобыля и постиндустриального общества

ЗЫ и это... не нужно спорить с баргой  

[Salo]

Обратите внимание на не понимание журналистами проблемы в статье газеты Известия
"«Росатом» создает реакторы, работающие на отработанном топливе"

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

В заголовке - про отработанное ядерное топливо, в тексте про замкнутый топливный цикл.

Замкнутый топливный цикл- когда в быстрый реактор загружают новое плутониевое топливо или из обогащенного изотопа урана.

В процессе работы оно начинает накапливаться.Топливо извлекают, из него выделяют плутоний или уран, перерабатывают в новое топливо,затрачивая энергию и образуя токсичные радиоактивные отходы.Получается  генератор тепла,электроэнергии.Через 30 лет нужно заменять многие узлы и лет через 40-50 реактор остановят, так как корпус уже не будет выдерживать нагрев и давление.
Но для этого нужно новое топливо, а не отработанное.
Плутоний не меняется.Поэтому бессмысленно говорить старое, новое топливо.В быстрый реактор загружается всегда новое топливо из плутония или обогащеного урана.

И где же, по-Вашему, накапливается плутоний?

[Андрей Суворов]

Ни то ни другое для ЯРД не годится и поэтому там используют РБН (загруженный топливом с максимально возможным обогащением) только потому что у него выше удельная мощность.

В ЯРД не используют реактор на быстрых нейтронах, это физически невозможно, реактор на быстрых нейтронах использован был в "Буке", это так, но уже в "Топазе" реактор на промежуточных нейтронах. А в ЯРД-0410 полноценный реактор на тепловых нейтронах, притом, там был замедлитель из гидрида циркония, теплоизолированный от ТВС-ов, и охлаждаемый потоком водорода, для того, чтобы не терять в сечении деления из-за "горячего" замедлителя.

[Salo]

ded в МГТУ не могут разрабатывать электрореактивные двигатели.Их можно рассчитать приблизительно и потом нужна долгая отработка на вакуyмном стенде.В учебном иституте  нет приборов, финансирования.
Я там учился в аспирантуре.И слушал лекции М.Протасова.Он возглавлял кафедру плазмы Э-8.Его сын после защиты кандидатской стал работать на кафере газовых турбин(бывшую кафедру Уварова  Э-3).Протасов рассказывал про основы работы таких двигателей.
Почти никому после окончания не удалось работать по этой теме.Не было мест в промышленности.

http://www.bmstu.ru/news.php?newsid=615

29.06.2011

Грегор Морфилл отчитался за десять лет исследований. «Я рад представить Вам нашего коллегу, научного руководителя центра ионно - плазменных технологий МГТУ им. Н.Э. Баумана, директора института космической физики им. Макса Планка (Германия) доктора наук, профессора Грегора Морфилла. Мы начинаем этой лекцией наше публичное международное сотрудничество», - сказал, представляя лектора, ректор Анатолий Александров.[/size]

http://pr.bmstu.ru/?p=6129#more-6129

Грегор Морфилл возглавит научный центр при Бауманском университете
12 май 2011

Утром 12 мая 2011 г. Бауманский университет принимал высокого гостя. Научные подразделения и лаборатории университета посетил иностранный член Российской академии наук, директор института внеземной физики Общества Макса Планка /Германия/, профессор Грегор Морфилл.
Профессор Морфилл – выдающийся специалист в области плазмы, активный участник совместных с российскими учеными космических экспериментов.В МГТУ им. Н.Э. Баумана профессор Грегор Морфилл посетил лаборатории центра нанотехнологий и микротехники, лаборатории кафедры Э-8 «Плазменные энергетические установки» и встретился с ректором Бауманского университета, профессором Анатолием Александровым. Во время встречи, профессор Морфилл дал свое согласие возглавить вновь образуемый международный научно-образовательный центр «Ионно-плазменные технологии» при МГТУ им. Н.Э. Баумана.[/size]

[ssb]

В ЯРД не используют реактор на быстрых нейтронах, это физически невозможно...

Промелькнула у меня такая мысль когда это предложение писал, что ща чушь спорю вслед за Chilik'ом :mrgreen:

Ну тогда встречный вопрос -- почему?
Потому что при нагреве большого потока (лёгкого!) водорода одновременно сильно охладим нейтроны?

[Alexandr_A]

Наверное есть много вариантов модернизации РД-0410. Например дополнить его контуром теплообмена и радиатором небольшой мощности, в несколько процентов от начальных 196 Мвт. Плюс турбогенератор, что бы после израсходования основного ресурса (1час) использовать остаток энергии в течении месяцев. На этом этапе отстреливается все лишнее сопло, ТНА и все такое. Дальше работает только электроплазменный двигатель. Многоступенчатость однако.

[Андрей Суворов]

В ЯРД не используют реактор на быстрых нейтронах, это физически невозможно...

Промелькнула у меня такая мысль когда это предложение писал, что ща чушь спорю вслед за Chilik'ом :mrgreen:

Ну тогда встречный вопрос -- почему?
Потому что при нагреве большого потока (лёгкого!) водорода одновременно сильно охладим нейтроны?

Правильно, жидкий водород - очень эффективный замедлитель нейтронов, почти такой же эффективный, как вода. Пусть его плотность лишь 7% от плотности воды, но у воды лишь 11% массы - это атомы водорода, т.е. разница в объёмной плотности атомов водорода всего 1,56 раза. А кислород воды в замедлении не участвует (практически, по сравнению с водородом).

Длина замедления в жидком водороде должна быть лишь 6,5 см - т.е. пройдя это расстояние в жидком водороде, нейтрон термализуется.

В газообразном, конечно, плотность поменьше, но тоже нужно учитывать. Во всяком случае, заполнение просто водородом при атмосферном давлении реактора 11Б91 вносило положительную реактивность в 0,12 доли запаздывающих нейтронов.

[pkl]

Наверное есть много вариантов модернизации РД-0410. Например дополнить его контуром теплообмена и радиатором небольшой мощности, в несколько процентов от начальных 196 Мвт. Плюс турбогенератор, что бы после израсходования основного ресурса (1час) использовать остаток энергии в течении месяцев. На этом этапе отстреливается все лишнее сопло, ТНА и все такое. Дальше работает только электроплазменный двигатель. Многоступенчатость однако.

Проще отстрелить двигатель и запустить ЯЭУ.

[Alexandr_A]

Проще отстрелить двигатель и запустить ЯЭУ.

Проще не надо, надо эффективнее. Реактор на ЯЭУ примерно такой же по массе, так зачем тащить еще один, а другой сбрасывать с неизрасходованным ресурсом?

[vlad7308]

Проще отстрелить двигатель и запустить ЯЭУ.

Проще не надо, надо эффективнее. Реактор на ЯЭУ примерно такой же по массе, так зачем тащить еще один, а другой сбрасывать с неизрасходованным ресурсом?

затем что масса самого реактора - смешная по сравнению с остальной системой - генераторы, радиаторы, преобразователи, СУ, защита и тд и тп
кроме того, я почти уверен, что реактор оптимизированный под двигательный режим, и реактор оптимизированный под энергетический режим - это два разных реактора

так зачем городить неоправданные усложнения конструкции, повышая вероятность сбоев и понижая общую эффективность, ради копеечной экономии?

[Valerij]

Проще отстрелить двигатель и запустить ЯЭУ.

Проще не надо, надо эффективнее. Реактор на ЯЭУ примерно такой же по массе, так зачем тащить еще один, а другой сбрасывать с неизрасходованным ресурсом?

Требования к реакторам, а следовательно и их конструкция очень различаются. Сложно будет обеспечить длительную работу на большой мощности реактора, который только что у вас отработал часть своего ресурса в качестве "камеры сгорания" ЯРД, и который теперь вы хотите заставить работать в качестве мощной ЯЭУ для длительного и надежного питания электрических двигателей.

Желание понятно, и если бы вам была нужна энергия для питания научной и связной аппаратуры в объеме десятки или даже первые сотни Квт - возражения, наверно, не было бы. Но серьезная ЯЭУ потребует и серьезной электрической мощности. Несколько процентов от начальных 196 Мвт - это несколько, до десяти, Мвт.

Лучше иметь две независимых системы. Надежнее. Хотя, например, системы радиационной защиты может вполне хватить одной .

[Дмитрий Инфан]

Хотя, например, системы радиационной защиты может вполне хватить одной .

Она и может быть одна, если скомпоновать оба реактора - ТФЯРД и ЯЭУ в один комплекс. Двигатель, естественно, должен стоять позади энергетического реактора и при старте (и после старта, когда выключенный двигатель будет продолжать "фонить") реактор ЭУ будет играть роль своеобразной биологической защиты, частично поглощая излучение ТЯФРД. Дело в том, что если рассматривать пилотируемый корабль, для полёта, скажем, на Марс, то ТЯФРД должен, безусловно, быть многоразовым, рассчитанным, как минимум, на два включения - для старта с околоземной и околомарсианской орбиты.
А идея использовать остаточное тепло активной зоны ТЯФРД тоже может найти практическое применение - например для питания бортовой аппаратуты возвратной ступени АМС, стартующей к Земле с того же Марса или с Европы. В этом случае, отработав после старта как двигатель, ТЯФРД затем может служить в качестве своеобразного "радиоизотопного" источника тепла и электричества