Ядерный двигатель

[Штуцер]

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.

Протасов, ЕМНИП, Юрий Степанович. Он занимался вопросами плазмодинамической накачки лазеров.

[Андрей Суворов]

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

Ну, не такая уж она смешная. Скажем, 20%

кроме того, я почти уверен, что реактор оптимизированный под двигательный режим, и реактор оптимизированный под энергетический режим - это два разных реактора

Их очень сближает требование рассеивать тепло излучением. Одно дело, когда на Земле мы можем сбрасывать тепло в реку, там температура "холодильника" тепловой машины - примерно 300К, и можно иметь приемлемый к.п.д. при температуре "нагревателя" всего 600К. В космосе у нас температура радиаторов будет 800К, а, значит, для получения приемлемого "сквозного" к.п.д. надо иметь т-ру нагревателя не меньше 1600К, а это делает применимыми все наработки по водородному тфЯРД.

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

Экономия не копеечная, во всяком случае, такой проект прорабатывался и получил индекс 11Б97.

[Mark]

Андрей Суворов писал(а):

Ну, не такая уж она смешная. Скажем, 20%

Массу ТЕМ-1 МВт не знаю, ну будет около 15-19 тонн, а масса реактора будет на 2,7 тонн вместе с защитой ( Росатом).

Основой ядерной энергодвигательной установки является реактор на быстрых нейтронах тепловой мощностью 3,5 МВт. Высота — 2 м, вес — 2,7 т вместе с защитой. Активная зона с корпусом и отражателем — 60 см в диаметре. В качестве топлива будут использоваться твэлы на основе высокообогащённого и высокоплотного урана, в качестве охладителя — газ (смесь гелия и ксенона).

[Alexandr_A]

затем что масса самого реактора - смешная по сравнению с остальной системой - генераторы, радиаторы, преобразователи, СУ, защита и тд и тп

Такая уж смешная? Всетаки бочка набитая карбидом урана и циркония. Конечно считать надо какой выигрыш.

кроме того, я почти уверен, что реактор оптимизированный под двигательный режим, и реактор оптимизированный под энергетический режим - это два разных реактора

Трудно сказать из доступных описаний, но выглядит так как обычный реактор. По размеру и весу очень примерно как 1-5 мегаваттный. Но тут,  благодаря карбидной термостойкости появилась возможность увеличить мощность. Элементарно увеличили размножение нейтронов, отчасти благодаря водороду. На втором этапе водорода не будет. Как дополнительный плюс прекратится наводораживание. Отсюда и ресурс.

[Alexandr_A]

Наш ЯРД на запасном пути
(...)
Возможности упущены. Отчасти и по вине ученых и конструкторов. Они погнались за «журавлями в небе» – таких было целых два. Первый – это газофазный ЯРД. Совершенно фантастический на первый взгляд реактор, в котором ядерное топливо находилось бы в парообразном виде. Он позволял поднять температуру водорода еще раз в пять-шесть, по крайней мере в теории, и достичь удельного импульса в 2000 секунд, как у нынешних электрореактивных двигателей на ксеноне, но при в тысячи раз большей тяге. Другой – это двухрежимная установка, способная при отлете от Земли работать в режиме ЯРД с нагревом водорода, а дальше – в электрогенерирующем режиме, снабжая энергией связку ЭРД, которые давали бы удельный импульс, недоступный и газофазному ЯРД, а малая величина тяги компенсировалась бы большим временем работы. Эта установка получила индекс 11Б97 и дошла до стадии проработки отдельных узлов. Однако из-за распада СССР оба «журавля» остались без финансирования.

Возобновление работ по ЯРД вполне возможно сейчас, тем более что практически все предприятия, которые были тогда вовлечены в программу, находятся на территории РФ (за исключением Семипалатинского полигона). Но тогдашний стенд все равно не удовлетворяет нынешним требованиям радиационной безопасности, так что все равно нужно строить новый. Рано или поздно это придется сделать, ведь химические ракеты давно достигли своего предела.

Об отправке на Марс пилотируемой миссии читайте на сайте специального проекта журнала: «Наш Марс».


http://www.popmech.ru/article/1141-k-marsu-na-reaktore/
Январь 2007
Автор: Андрей Суворов

[Андрей Суворов]

http://www.popmech.ru/article/1141-k-marsu-na-reaktore/
Январь 2007
Автор: Андрей Суворов

Да, писал я эту статью уже почти шесть лет назад, так ничего не изменилось с тех пор

[vlad7308]

масса реактора ЯЭДУ без защиты - процентов 5 от массы полного комлекса ЯЭДУ. меньше тонны, насколько я помню. там топлива несколько десятков кг, остальное - "бочка" и всяческая обвязка

масса РД-410 - 2 тонны, в них включены - ТНА, защита, сопло, трубопроводы. сам реактор - меньше тонны (топливо, бочка, контрольные механизмы)

кроме того, реактор ЯЭДУ -  на быстрых нейтронах, реактор ТфЯРД - на тепловых
реактор ЯЭДУ должен 5 лет работать при температуре 1500
реактор ТфЯРД - 10 часов при температуре 3200-3500 с водородом-замедлителем, при бешеном его потоке
представьте разницу в тепловых и нейтронных расчетах и требуемых характеристиках АЗ.
и тд и тп
я сильно подозреваю, что это - два сильно разных реактора

совместить их разумеется можно - кое как. проекты-то были и есть. и у нас, и у Рокетдайн, значит в принципе это возможно.
почти наверняка это совмещение будет ценой потери эффективности и надежности и того и другого

в общем, повторюсь - после многолетнего, пусть и любительского, изучения различных проектов тфярд, ЯЭУ, и их совмещения у меня создалось впечатление, что использование одного реактора для ЯЭУ и ТфЯРД - овчинка, не стоящая выделки

[Хомяк]

http://www.popmech.ru/article/1141-k-marsu-na-reaktore/
Январь 2007
Автор: Андрей Суворов

Да, писал я эту статью уже почти шесть лет назад, так ничего не изменилось с тех пор

А могли бы вы написать статью об электрореактивных двигателяж и в частности о беталёте?  :roll:

[Mark]

http://www.popmech.ru/article/1141-k-marsu-na-reaktore/
Январь 2007
Автор: Андрей Суворов

Да, писал я эту статью уже почти шесть лет назад, так ничего не изменилось с тех пор

Толко так.
Для полетов на Марс и далее нет другой альтернативы как ЯЭДУ и ТфЯРД а патом и газофазный двигатель.

Я уже думал что все против ядерных двигатели и установок , как Старый, в етом форум.

[Андрей Суворов]

двигателяж и в частности о беталёте?  :roll:

Написать-то я могу, только будет ли кто её печатать? В "ПМ" не взяли ни одной больше моей статьи, с тех пор, как оттуда ушёл А. Грек.

И не существует никаких "беталётов". Что вы называете "беталётом"?

[Chilik]

Это не так -- в реактор на быстрых нейтронах загружается топливо со значительно более высоким обогащением, чем в реактор на медленных нейтронах.

Да, проглючил.
Подвела вбитая в подкорку мысль, что нехватку U-235 из-за постепенной выработки природных месторождений можно частично победить строительством быстрых реакторов. В принципе там, наверное, можно как-то организовать на стационарной стадии подпитку только природным ураном. Но начальная загрузка в любом случае, действительно, должна быть с правильным изотопным составом. А он весьма непрост.
Точности ради, пример одной из сборок для БН-600 (там они нескольких типов) отсюда: http://www.elemash.ru/ru/manufacture/product/nuclear/nuclear2/

Ядерное топливо для реактора БН
...
Обогащение топлива (содержание урана-235 в уране), %:
в активной части:
- в зоне малого обогащения - 18,5
- в зоне среднего обогащения - 21
- в зоне большого обогащения - 24
в торцевых экранах - 0.7

[Хомяк]

http://www.popmech.ru/article/1141-k-marsu-na-reaktore/
Январь 2007
Автор: Андрей Суворов

Да, писал я эту статью уже почти шесть лет назад, так ничего не изменилось с тех пор

А могли бы вы написать статью об электрореактивных двигателяж и в частности о беталёте?  :roll:

http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/viewtopic.php?t=9877

[ssb]

В принципе там, наверное, можно как-то организовать на стационарной стадии подпитку только природным ураном.

Насколько я понимаю, перед такой задачей стоят две серьёзные (нерешённые на практике) проблемы:
1. срок службы ТВС.
2. накопление трансуранов, которые снижают запас по управлению до разгона на быстрых нейтронах.

Из-за (2) народ сейчас думает в сторону не только РБН но и подкритичных реакторов с ускорителями:  http://vmsstreamer1.fnal.gov/Lectures/Colloquium/presentations/120215Henderson.pptx

(есть также красивая идея -- реактор на "бегущей волне" http://en.wikipedia.org/wiki/Traveling_wave_reactor , но опять же, перед ним проблема (1) стоит в полный рост.  Не изобрели ещё конструкционные материалы, которые могут обеспечить требуемое выгорание не потрескавшись и распухнув)

[pkl]

масса реактора ЯЭДУ без защиты - процентов 5 от массы полного комлекса ЯЭДУ. меньше тонны, насколько я помню. там топлива несколько десятков кг, остальное - "бочка" и всяческая обвязка

масса РД-410 - 2 тонны, в них включены - ТНА, защита, сопло, трубопроводы. сам реактор - меньше тонны (топливо, бочка, контрольные механизмы)

кроме того, реактор ЯЭДУ -  на быстрых нейтронах, реактор ТфЯРД - на тепловых
реактор ЯЭДУ должен 5 лет работать при температуре 1500
реактор ТфЯРД - 10 часов при температуре 3200-3500 с водородом-замедлителем, при бешеном его потоке
представьте разницу в тепловых и нейтронных расчетах и требуемых характеристиках АЗ.
и тд и тп
я сильно подозреваю, что это - два сильно разных реактора

совместить их разумеется можно - кое как. проекты-то были и есть. и у нас, и у Рокетдайн, значит в принципе это возможно.
почти наверняка это совмещение будет ценой потери эффективности и надежности и того и другого

в общем, повторюсь - после многолетнего, пусть и любительского, изучения различных проектов тфярд, ЯЭУ, и их совмещения у меня создалось впечатление, что использование одного реактора для ЯЭУ и ТфЯРД - овчинка, не стоящая выделки

У меня такое же мнение. Добавлю, что если начинать делать их сейчас, то это будет разработка фактически с нуля. За давностью лет использовать старые наработки весьма проблематично. И по отдельности ЯЭДУ и ЯРД - это чрезвычайно сложные и высокорисковые проекты. Мешать их - уже авантюра какая-то. Да и вообще, мне мои знания говорят, что технологические решения для космоса должны быть как можно простыми, если это возможно, разумеется. Это снижает риски неудачи.

P.S.: Добавлю также, что по отдельности реализовать ЯРД и ЯЭДУ гораздо дешевле и быстрее.

[Mark]

Росатом и Роскосмос создают испытательный комплекс [/size]
23 августа 2012

Директор – Генеральный конструктор ОАО «НИКИЭТ» Ю.Г. Драгунов принял участие в совещании, посвящённом организации работ по созданию испытательного комплекса для ресурсных испытаний, необходимых при реализации проекта транспортно-энергетического модуля на основе ядерной энергодвигательной установки мегаваттного класса. Проект утвержден Комиссией при Президенте Российской Федерации  по модернизации и технологическому развитию экономики России.
 

http://www.atomic-energy.ru/news/2012/08/23/35503

[Alexandr_A]

У меня такое же мнение. Добавлю, что если начинать делать их сейчас, то это будет разработка фактически с нуля. За давностью лет использовать старые наработки весьма проблематично. И по отдельности ЯЭДУ и ЯРД - это чрезвычайно сложные и высокорисковые проекты. Мешать их - уже авантюра какая-то. Да и вообще, мне мои знания говорят, что технологические решения для космоса должны быть как можно простыми, если это возможно, разумеется. Это снижает риски неудачи.

P.S.: Добавлю также, что по отдельности реализовать ЯРД и ЯЭДУ гораздо дешевле и быстрее.

Однако, проект 11Б97 разрабатывался теми же людьми, создателями 410-го. Видимо они высоко оценили эффект от возможного старта с орбиты на серьезной тяге с пониженным УИ, но на одном реакторе.
Параметры проекта отличались от РД-0410:

11Б97 должен был иметь мощность в 55 МВт в двигательном режиме и 5 МВт в электрогенерирующем (1 МВт эл. мощности).

[октоген]

Мне вот что-то сложно представить, как будет осуществляться теплосъем для электрогенерации с активной зоны рассчитанной на работу в качестве ЯРД. Это же опять попытка скрестить ежа с ужом. Два отдельных реактора-один ЯРД, второй электрогенерации- это намного надежнее, имеет меньший технический риск и может так оказаться, что будет легче одного комбинированного монстра.


Лучше бы деньги потратили на увеличение удельной мощности ЯРД, а то 3 т тяги при весе 3.5 т( РД-0410,пишу по памяти, может чуток ошибаюсь) не позволяют поставить такой ЯРД даже на 3 ступень РН.

[Mark]

У меня такое же мнение. Добавлю, что если начинать делать их сейчас, то это будет разработка фактически с нуля. За давностью лет использовать старые наработки весьма проблематично. И по отдельности ЯЭДУ и ЯРД - это чрезвычайно сложные и высокорисковые проекты. Мешать их - уже авантюра какая-то. Да и вообще, мне мои знания говорят, что технологические решения для космоса должны быть как можно простыми, если это возможно, разумеется. Это снижает риски неудачи.

P.S.: Добавлю также, что по отдельности реализовать ЯРД и ЯЭДУ гораздо дешевле и быстрее.

Однако, проект 11Б97 разрабатывался теми же людьми, создателями 410-го. Видимо они высоко оценили эффект от возможного старта с орбиты на серьезной тяге с пониженным УИ, но на одном реакторе.
Параметры проекта отличались от РД-0410:

11Б97 должен был иметь мощность в 55 МВт в двигательном режиме и 5 МВт в электрогенерирующем (1 МВт эл. мощности).

Как будет на первый полет на Марс, к сожалению я бы сказал что сегодня
Роскосмос ещо не знает. Ранее сказал А.Перминов, в 2010 году,что пилотируемый полет на Марс можно сделать за 90 дней, до марса 30 дней, на Марсе 30 дней и обратно тоже 30 дней. На ето нужне будут плазменые и ядерные двигатели. В етом году гаварил Поповкин как и Лопота что полет на Марс будет длины до два лета. В этом случае будут только плазменные двигатели на МЭК.

[Mark]

Мне вот что-то сложно представить, как будет осуществляться теплосъем для электрогенерации с активной зоны рассчитанной на работу в качестве ЯРД. Это же опять попытка скрестить ежа с ужом. Два отдельных реактора-один ЯРД, второй электрогенерации- это намного надежнее, имеет меньший технический риск и может так оказаться, что будет легче одного комбинированного монстра.


Лучше бы деньги потратили на увеличение удельной мощности ЯРД, а то 3 т тяги при весе 3.5 т( РД-0410,пишу по памяти, может чуток ошибаюсь) не позволяют поставить такой ЯРД даже на 3 ступень РН.

Думаю что тяга ЯРД будет на 5 до 8 тонн в ТЭМ.

[Mark]

Из ранных розработок космических ядерных двигателей и ядерных энергетических установок .


 

В таблице 7.2 приведены основные технические характеристики перечисленных типов бимодальных ЯЭДУ, имеющих одинаковый уровень полезной электрической мощности (NM=10 кВт) при функциони ровании КА на рабочей орбите.

По результатам исследований, нашедших отражение в Концепции развития космической ядерной энергетики в России [7.6], наиболее эффективной и, видимо, наиболее вероятной первоочередной областью применения ядерной энергетики в околоземном космосе явится энергодвигательное обеспечение КА, функционирующих на энергоемких орбитах при большом энергопотреблении целевой аппаратуры. Применение в составе КА транспортно-энергетических модулей на основе ядерных энергодвигательных установок, позволяющих обеспечить как доставку КА на рабочую орбиту, так и последующее питание целевой аппаратуры и служебных систем в течение всего срока эксплуатации аппарата, значительно увеличивает возможности используемых средств выведения. В сравнении с традиционными средствами это позволяет либо повысить эффективность КА на рабочей орбите (при использовании тех же типов ракет-носителей) за счет значительного (в два и более раз) увеличения массы целевой аппаратуры и повышенного уровня ее энергообеспечения, либо, при сохранении массы КА, использовать носители меньшей размерности с меньшей стоимостью пуска и меньшим временем подготовки к старту. Возможны два типа ТЭМ:

1. на основе ЯЭУ и маршевой электроракетной ДУ (ЭРДУ).
2. на основе бимодальных ЯЭДУ с различными способами преобразования (термоэлектрический, термоэмиссионный или турбомашин-ный) выделяемой в реакторе тепловой энергии в электрическую.

В последние годы в России и за рубежом проявляется интерес ко второму типу ТЭМ - на основе бимодальных ЯЭДУ. В таких установках в одном реакторном блоке обеспечивается режим работы теплового ракетного двигателя с водородом в качестве рабочего тела и режим работы ЭУ для питания целевой и служебной аппаратуры КА. Работа бимодальной ЯЭДУ в режиме теплового двигателя обеспечивает относительно небольшую продолжительность выведения на орбиту (например, время транспортировки на геостационарную орбиту составляет около одной недели) при значительно более высокой баллистической эффективности по сравнению с традиционными средствами транспортировки на базе ЖРД.

Сегодня можно сказать что на ТЭМ - 1 и 6 МВт (лунны буксир) будет толко один реактор и толко плазменые двигатели. А в ТЭМ-25 МВт наверно бимодалны реактор. А если сделаем отдельно, будет то дешевле и быстрее
Да, это серьезный вопрос.!!!