Ядерный двигатель

Автор Lev, 29.05.2011 05:08:55

« предыдущая - следующая »

0 Пользователей и 2 гостей просматривают эту тему.

Diy

Цитата: Алексей  Любопытный от 20.09.2020 00:24:13У термоэмиссии термодинамический цикл другой. Там нет необходимости в создании высокой дельты температур и нет требований в больших радиаторах. А на фотографиях из Арсенала просматривается ажно два контура охлаждения. Для термоэмиссии это излишне.

Есть относительно свежий патент на двухрежимный термоэмиссионный реактор, но у него применяется литий.
«Просматривается» это сильно сказано.
Кто виноват, что им светят два солнца?..

Diy

Цитата: Inti от 20.09.2020 20:26:22
Цитата: Васька  Кот от 19.09.2020 18:14:47
Цитата: Diy от 19.09.2020 17:51:18Я не согласен с Конаныхиным, что КБ Арсенал показал урезанный буксир на 200 МВт. Он исходит из того, что площадь радиатора примерно совпадает с турбомашинным ЯЭДУ на 200 МВт. Но, во-первых, в начале арсеналовской презентации написано, что это именно ТЭМ и предназначен он в т.ч. для межпланетных трасс. Во-вторых, Урличич в январе говорил именно о термоэмиссионном преобразовании в буксире Арсенала, в третьих, вряд ли Арсенал занимается двумя проектами одновременно. Да и к 2030 году они не успеют сделать капельный ТЭМ, а радиатор в 2000 м2 никто делать не будет.
200 МВт? Может кВт? Вот чувак все по полкам расписал https://thealphacentauri.net/63374-nemnogo-o-rossiyskom-yadernom-buksire/

Вот кстати мнение Конаныхина об этой статье:

Dmitry Konanykhin
Серьёзно? Этим "журналистам" понадобилась неделя, чтобы отойти от шока?))) Это очень смешно.
А насчёт термоэмиссии всё ещё проще -- там КПД низкий, никаких панелей не хватит. Турбину ТЭМ уже показывали в металле.


Dmitry Konanykhin

Они там на АльфеЦентавра с ума сошли со сверхпроводящими тоководами))) как обеспечить сверхпроводимость на десятки метров от зоны с t в 1600°С они даже не подумали. Статья выглядит, как обработка заказанного какому-то не добитому "патриотами" советскому деду расчёта о невозможности очередного "крымского моста"))

Для площади панелей важнее температура, от которой зависимость четвертой степени, нежели КПД.

Проблемы со сверхпроводимостью куда легче, чем с капельным радиатором и ресурсом бешено вращающихся элементов.
Кто виноват, что им светят два солнца?..

Diy

Да и про КПД термоэмиссии я уже 100 раз говорил, что тут не так всё плохо.
Кто виноват, что им светят два солнца?..

TRD

Я смотрю Конаныхин всё жует труп "Геркулеса" в виде патентов на 200 кВт термоэмиссионник?

С патентами на всякую мертворожденную фигню у нас проблем нет. По ним можно доказать и что бог есть, и что бога нет.

Алексей Любопытный

21.09.2020 14:45:30 #10524 Последнее редактирование: 21.09.2020 15:19:22 от Алексей Любопытный
Цитата: Alex-DX от 21.09.2020 09:27:05А о какой массе идет речь?
Цитата: Diy от 21.09.2020 09:46:12Проблемы со сверхпроводимостью куда легче, чем с капельным радиатором и ресурсом бешено вращающихся элементов.
Применять сверхпроводниковые магниты для ускорения нагретого в реакторе газа можно, но чем их охлаждать? По идее эти магниты нужны только при работе маршевого плазменного двигателя. Имея холодильную установку на борту, на подобии той, что использовалась на Буране или используется на МКС для охлаждения жидкого кислорода, можно хранить криожидкости неограниченно долго. Но каким веществом охлаждать эти магниты? Если в ТЭМ используется смесь гелия с ксеноном, то у ксенона температура плавления 163К. Температура кипения жидкого азота, при котором должен работать высокотемпературный сверхпроводник - 77К. То есть нам наша гелий-ксеноновая смесь для охлаждения наших магнитов не подойдёт, ксенон замёрзнет и затвердеет. Если только хранить гелий отдельно и использовать исключительно его для охлаждения сверхпроводников. А это задача повышенной сложности, так как гелий становится жидким при исключительно низкой температуре - 4К, следовательно его придётся хранить при высоком давлении.

Использовать ещё один бак для какой-то другой специальной жидкости считаю кощунством в энергомассовом смысле.

Цитата: TRD от 21.09.2020 11:22:09в виде патентов на 200 кВт термоэмиссионник
О чём речь?
 Скрытый текст:
Цитата2012_registration пишет:
Не знаю кому как, а я бы хотел, чтобы в этой теме не было диалогов душевнобольных, а была только собственно информация по проекту ЯЭДУ.

Старый пишет:
Дык нет проекта. Его не смогли даже завязать.

Дмитрий Фёдоров

Цитата: Hiroo от 18.09.2020 22:16:21Как возвращаемые ступени могут помочь в освоении комоса - я более-менее представляю.
Но куда здесь прикладывать ТЭМ - понимаю крайне слабо.
С учётом круга интересов нынешнего высшего руководства - мне всё больше кажется, что собственно двигательно-буксирная функция у ТЭМ является скорее второстепенной, по отношению к функции мощного солнечно-независимого источника энергии на орбите. И круг приоритетных задач для этой платформы на самом деле очерчен геостационарной орбитой, а дальний космос - это скорее сопутствующая выгода, которая может быть, а может и нет.

german_kmw

Цитата: Дмитрий  Фёдоров от 21.09.2020 15:35:25
Цитата: Hiroo от 18.09.2020 22:16:21Как возвращаемые ступени могут помочь в освоении комоса - я более-менее представляю.
Но куда здесь прикладывать ТЭМ - понимаю крайне слабо.
С учётом круга интересов нынешнего высшего руководства - мне всё больше кажется, что собственно двигательно-буксирная функция у ТЭМ является скорее второстепенной, по отношению к функции мощного солнечно-независимого источника энергии на орбите. И круг приоритетных задач для этой платформы на самом деле очерчен геостационарной орбитой, а дальний космос - это скорее сопутствующая выгода, которая может быть, а может и нет.
А что интересного ядерная энергетическая установка может запитывать - орбитальную станцию? радар? лазерную установку?   Это хорошо если будет двойное назначение - на оборону правительство деньги всегда найдёт.

Алексей Любопытный

Цитата: german_kmw от 21.09.2020 17:09:16А что интересного ядерная энергетическая установка может запитывать
Основная цель ЯЭУ при использовании в составе межпланетных комплексов это охлаждение топлива. То есть мы вынуждены таскать с собой ядерный реактор, чтобы с его помощью получать энергию, которая должна расходоваться и на охлаждение этого самого реактора и на охлаждение топлива.


В военном и двойном применении нам следует восстановить Легенду.
 Скрытый текст:
Цитата2012_registration пишет:
Не знаю кому как, а я бы хотел, чтобы в этой теме не было диалогов душевнобольных, а была только собственно информация по проекту ЯЭДУ.

Старый пишет:
Дык нет проекта. Его не смогли даже завязать.

german_kmw

Цитата: Алексей  Любопытный от 21.09.2020 17:45:13
Цитата: german_kmw от 21.09.2020 17:09:16А что интересного ядерная энергетическая установка может запитывать
Основная цель ЯЭУ при использовании в составе межпланетных комплексов это охлаждение топлива. То есть мы вынуждены таскать с собой ядерный реактор, чтобы с его помощью получать энергию, которая должна расходоваться и на охлаждение этого самого реактора и на охлаждение топлива.


Охлаждение топлива видимо водорода, для  твёрдофазного ЯРД?  Пока что это конечно фантастика.

Asteroid

Цитата: Bell от 20.09.2020 21:00:27
Цитата: Inti от 20.09.2020 20:34:53ТЭМ ЯЭУ-200 (200 кВт) стоит 8 миллиардов рублей
Тю, фигня! Всего-то 2 Ангары-5.

Ракеты должны быть дорогие! ;D
Откуда две? Вроде пока ещё только одна ;)
==>[RU.SPACE Forever>

Алексей Любопытный

22.09.2020 01:58:56 #10530 Последнее редактирование: 22.09.2020 02:01:59 от Алексей Любопытный
Цитата: german_kmw от 21.09.2020 18:08:38
Цитата: Алексей  Любопытный от 21.09.2020 17:45:13
Цитата: german_kmw от 21.09.2020 17:09:16А что интересного ядерная энергетическая установка может запитывать
Основная цель ЯЭУ при использовании в составе межпланетных комплексов это охлаждение топлива. То есть мы вынуждены таскать с собой ядерный реактор, чтобы с его помощью получать энергию, которая должна расходоваться и на охлаждение этого самого реактора и на охлаждение топлива.


Охлаждение топлива видимо водорода, для  твёрдофазного ЯРД?  Пока что это конечно фантастика.


Так вот, чтобы эта фантастика стала реальностью, необходимо отказаться от долговременного хранения водорода в пользу другого вещества, которое легче хранить.

1. Жидкий ксенон под давлением.
2. Вода в качестве топлива непосредственно.
3. Вода в качестве источника водорода добываемого на борту корабля электролизом, при сепарации водорода и кислорода проводящей электричество мембраной и выделении газов центрифугированием.

Коротеев рассматривал вариант марсианского экспедиционного комплекса на связке 4*ЯРД (водород) + 1*ЯЭУ-200 (гелий-ксенон). Так вот водород в ЯРД можно заменить на гелий-ксенон (будет дороговато) или на воду.

Можно вместо ЯРД поставить ИЯД. Это ЯРД + ускоритель плазмы.
 Скрытый текст:
Цитата2012_registration пишет:
Не знаю кому как, а я бы хотел, чтобы в этой теме не было диалогов душевнобольных, а была только собственно информация по проекту ЯЭДУ.

Старый пишет:
Дык нет проекта. Его не смогли даже завязать.

polar

22.09.2020 04:06:01 #10531 Последнее редактирование: 22.09.2020 04:23:57 от polar
А зачем ЯЭУ на геостационаре если солнечные батареи дешевле и проще? Мне только миссии в дальний космос кажутся разумным применением.
 

Алексей Любопытный

22.09.2020 11:33:05 #10532 Последнее редактирование: 22.09.2020 11:36:09 от Алексей Любопытный
Цитата: polar от 22.09.2020 04:06:01если солнечные батареи дешевле и проще
Солнечные батареи мощностью 200-250 кВт? То есть это батареи размером в 2-3 раза больше чем на МКС?
p.s. или вы тогда спросите, а зачем такая энергетика на геостационаре?

У околоземной ЯЭРДУ есть много других задач. Например одна из них - это восстановление озонового слоя Земли.  :)
 Скрытый текст:
Цитата2012_registration пишет:
Не знаю кому как, а я бы хотел, чтобы в этой теме не было диалогов душевнобольных, а была только собственно информация по проекту ЯЭДУ.

Старый пишет:
Дык нет проекта. Его не смогли даже завязать.

Андрей Иванов

Цитата: Алексей  Любопытный от 22.09.2020 11:33:05
Цитата: polar от 22.09.2020 04:06:01если солнечные батареи дешевле и проще
Солнечные батареи мощностью 200-250 кВт? То есть это батареи размером в 2-3 раза больше чем на МКС?

Здесь еще в принципе можно порассуждать ...
...
На начальной стадии МКС вырабатывала ~ 150-160кВт ... но по мере деградации элементов панели , снизилось до ~ 60-70кВт на данный момент ...
... если говорить о маршруте Земля-Луна или тем более Земля-Венера то можно что то порисовать , покрутить ...
..
Здесь возвращаемся к нашумевшим фото :
Даже если перед нами 200кВт-ник , то площадь охладителей ничтожна мала по сравнению с площадью солнечных батарей необходимых для получения 200кВт. ( площадь панелей МКС вроде в районе 1600-1700м2 , если не изменяет память)
...
Порассуждать то можно, но особо сравнивать нет смысла.. тем более когда говорим о маршруте до Юпитера ...


пс



https://universe-tss.su/uploads/posts/2020-09/1600197665_dlsyw2f.jpg

Георгий

Цитата: Алексей Любопытный от 22.09.2020 11:33:05Солнечные батареи мощностью 200-250 кВт? То есть это батареи размером в 2-3 раза больше чем на МКС?
А если повесить на ГСО зеркало, которое сконцентрирует энергию на солнечных батареях? При умеренных размерах мощность повысится.

Понятно, что перегрев, ресурс.... но дешево и сердито

Алексей Любопытный

22.09.2020 14:25:41 #10535 Последнее редактирование: 22.09.2020 21:34:49 от Алексей Любопытный
Это моя большая и очень важная статья о видах ядерных энерго-двигательных установок, инфу по которым я нашёл в интернете в процессе поиска в течении 15 лет. Эти установки разрабатывались в наших КБ с 60-ых годов. Все эти варианты рассматривались и рассматриваются для использования в составе межпланетных экспедиционных комплексов.

При поиске информации нашлось всего шесть вариантов энергодвигательных установок со множеством их подвариаций связанных с методами передачи энергии и видами используемых топлив, которые я постараюсь привести.

I
Чистый ЯРД, без электрогенерации.

II
Бимодальный реактор (ЯРДУ). Работает в двух режимах - транспортном и энергогенерирующем. В транспортном режиме ускоряет топливо теплом реактора.

III
Связка из ЯЭУ и ЯРД. ЯЭУ нужна для хранения или генерации топлива.

IV
Связка из ЯЭУ и ЭРД (ЯЭРДУ). ЯЭУ нужна для генерации энергии используемой в ЭРД.

V
Бимодальная ИРД-ЯЭУ (бимодальная ИЯДУ) - ионный ракетный двигатель с двухрежимной ядерной энергоустановкой. Этот двигатель похож на бимодальную ЯРДУ, но отличается тем, что разогретое топливо дополнительно ускоряется с применением электрической энергии вырабатываемой в этой же установке. Конструктивно представляет из себя мощный плазменный (с электромагнитным ускорением) или электродуговой (с электротермическим ускорением) ЭРД поставленный сразу после бимодальной ЯРДУ по тракту реактивного вещества.

VI
Связка ИЯД и ЯЭУ. ЯЭУ нужна для генерации энергии используемой в ИЯД.

В приведённом выше списке можно выделить 6 видов машин.

1. ЭРД.
2. ЯРД.
3. ЯЭУ.
4. Бимодальная ЯРДУ.
5. Бимодальная ИЯДУ.
6. ИЯД.


Теперь можно рассмотреть варианты этих машин.

1
Об ЭРД уже много сказано. Они требуют высоких энергий, благодаря которым имеют высокий УИ, но имеют малую тягу. Применение их для транспортировки живых грузов представляется сомнительным. Среди перспективных методов разогрева ускоряемого вещества могу выделить электромагнитный ротор используемый в новосибирской установке СМОЛа и электротермический разогрев с помощью электрической дуги вращаемой магнитным полем, что обеспечивает длительный срок работы электродов.

2
ЯРД. Эти в начале исторического периода рассматривались в основном на водороде, который очень сложно хранить. Из-за этого межпланетный экспедиционный комплекс в расчётах приобретал огромные массы, которые трудно реализуемы по экономическим причинам даже для США. На современном уровне развития предлагаются ЯРД на водороде с дожиганием водорода кислородом (расчёты эскиза проведены в МГТУ им. Баумана). Для исключения контакта кислорода с реактором его добавляют в раскалённый водород после активной зоны.

3
ЯЭУ. Ядерные энергетические установки рассматриваются с термоэмиссионным и турбомашинным преобразованием. В качестве рабочего тела охлаждающего контура предлагается использовать литий, инертные газы, воду. ЯЭУ предлагается использовать для хранения криотоплив, для генерации топлива и окислителя из воды, и/или для обеспечения энергией ЭРД.

4
Конструкции бимодальных ЯРДУ зависят от типа используемого ядерного реактора, способа преобразования тепловой энергии в электрическую, наличия или отсутствия системы дожигания рабочего тела.

 Скрытый текст:
Цитата: undefinedВ РНЦ «Курчатовский институт», ЦКБ Машиностроения и НИИ НПО «Луч» разработана концепция ЯЭДУ на основе модернизации термоэмиссионного реактора-преобразователя ЯЭУ «Енисей» на тепловых нейтронах, допускающего продувку водорода через топливный сердечник с нагревом его до температуры 2100 К (в дальнейшем изложении такая ЯЭДУ обозначена как ЯЭДУ-1).

В НИКИЭТ разработана концепция ЯЭДУ, в которой применены технические решения, характерные для твердофазных реакторов ЯРД с уровнем нагрева рабочего тела (водорода) до 2800 К и более. Используется реактор на быстрых нейтронах с литиевым контуром охлаждения. Проработаны варианты ЯЭДУ с термоэмиссионным и турбомашинным способами преобразования тепловой энергии в электрическую в энергетическом режиме (соответственно ЯЭДУ-2 и ЯЭДУ-3).

Концепция газотурбинной ЯЭДУ с газоохлаждаемым ядерным реактором и дожиганием водорода с кислородом (ЯЭДУ-4) проработана в НИИ энергетического машиностроения МГТУ им. Н.Э.Баумана.

5
Бимодальная ИЯДУ. Это совершенно новое изделие, информации о котором критически мало. Один из представителей это ИРД-ЯЭУ Виноградова.

 Скрытый текст:
Обозначения на рис. 1 - корпус; 2 - баллоны с теплоносителем №1; 3 - блок подпитки теплоносителя № 1; 4 - баллоны с теплоносителем № 2; 5 - корпус электрогенератора; 6 - блок преобразования напряжения; 7 - электрогенератор напряжения высокой частоты; 8 - приводной вал с сальником; 9 - термонеподвижная опора; 10 - водило колокола турбины; 11 - трубопровод подачи холодного газообразного теплоносителя № 2 (рабочего тела); 12 - компрессорные лопатки внутри «колокола»; 13 - турбинные лопатки снаружи «колокола»; 14 - выхлоп газов турбины в теплообменник; 15 - активная часть теплообменника; 16 - газовый смеситель - инжектор с камерой ионизации; 17 - периферийная часть активной зоны ЯР для подогрева теплоносителя №1 на входе в турбину; 18 - центральная часть активной зоны ЯР для нагрева ионизированной смеси теплоносителей №1 и №2; 19 - промежуточная часть активной зоны ЯР для нагрева теплоносителя № 1; 20 - экран радиационной защиты; 21 - сопло на входе в модуль ионного двигателя; 22 - ионный двигатель; 23 - сопловая часть ионного двигателя.
Второй встречающийся в интернете это патент "RU2676675C1 - ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГОДВИГАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА" от 2019 года, идею создания которого я поднимал на этом форуме ещё в 2013 году.

Для ускорения вещества после реактора можно использовать и электромагнитный ротор используемый в СМОЛе, и вращающуюся под действием магнитного поля электрическую дугу.

В качестве реактивного топлива можно использовать нагреваемую через теплообменник воду, с дальнейшей её транспортировкой до электрического ускорителя конструктивно совмещённого с реактором, но исключающего попадание воды в активную зону (отдельный тракт для воды используемой в транспортном режиме и отдельный с нереактивным веществом для постоянного охлаждения реактора в обоих рабочих режимах).

6
ИЯД в отличие от бимодальной ИЯДУ работает только в одном высокоэнергетическом транспортном режиме. Энергию для дополнительного ускорения разогретого в реакторе вещества можно получать как от внешнего источника в виде ЯЭУ, так и с использованием своего собственного турбинного или термоэмиссионного генератора электричества. Так как данная концепция удобна для получения высокой тяги при большом расходе топлива, то удержание плазмы в таком мощном двигателе электромагнитными средствами, при открытых в настоящий момент высокотемпературных сверхпроводниках (ВТСП) представляется трудноосуществимым. Но дополнительный нагрев вращающейся электрической дугой возможен.

Исходя из всей имеющейся у меня информации я полагаю следующие концепции перспективными.

1. ЯРД использующий в виде топлива водород с дожиганием кислородом генерируемыми из воды при помощи ЯЭУ охлаждаемой инертным газом с турбомашинным преобразованием энергии. Данный концепт позволяет хранить топливо очень плотно в виде воды с низкими затратами энергии. А использование отдельных ЯРД для кинетического ускорения ощутимо сокращает время транспортировки живых грузов.

2. Связка между ЯЭУ, с турбомашинным преобразованием энергии с замкнутым циклом охлаждения на основе инертных газов, и ИЯД высокой мощности, с первичным нагревом воды через теплообменник в реакторе и вторичным нагревом электродуговым методом.

Главное отличие первой концепции от второй в том, что:

в первой концепции используется ядерно-химический метод генерации реактивного вещества,

во второй концепции используется ядерно-электрический метод генерации реактивного вещества.


Второй способ мне кажется более интересным. Сразу подаём в ИЯД воду из бака и летим. В первом способе необходимо создавать сложные баки для водорода с кислородом и сложные холодильники. Недостатком второго способа является более сложный реактор. Но мне кажется, что по массе этот реактор будет легче, чем два криобака с массивным электролизёром и холодильником.
 Скрытый текст:
Цитата2012_registration пишет:
Не знаю кому как, а я бы хотел, чтобы в этой теме не было диалогов душевнобольных, а была только собственно информация по проекту ЯЭДУ.

Старый пишет:
Дык нет проекта. Его не смогли даже завязать.

Алексей Любопытный

Цитата: Георгий от 22.09.2020 14:07:37если повесить на ГСО зеркало, которое сконцентрирует энергию на солнечных батареях?
Тогда придётся выводить в космос зеркало площадью с 2-3 площади батарей на МКС.
 Скрытый текст:
Цитата2012_registration пишет:
Не знаю кому как, а я бы хотел, чтобы в этой теме не было диалогов душевнобольных, а была только собственно информация по проекту ЯЭДУ.

Старый пишет:
Дык нет проекта. Его не смогли даже завязать.

Васька Кот

По второму варианту с конца что у него по уи?

Ber

22.09.2020 18:26:19 #10538 Последнее редактирование: 22.09.2020 18:32:22 от Ber
Цитата: Андрей  Иванов от 22.09.2020 12:02:52Здесь возвращаемся к нашумевшим фото :
Даже если перед нами 200кВт-ник , то площадь охладителей ничтожна мала по сравнению с площадью солнечных батарей необходимых для получения 200кВт. ( площадь панелей МКС вроде в районе 1600-1700м2 , если не изменяет память)
...
Это не охладители, это теплообменники. Есть же видео. https://youtu.be/kxEGiCiYKiA




ЗЫ а может в том числе и охладители но первая ступень.
"Люди, подумайте, где бы вы были, если бы в конце архея сине-зеленые водоросли берегли свою окружающую среду"

прагматик

22.09.2020 18:29:50 #10539 Последнее редактирование: 22.09.2020 18:32:24 от прагматик
Цитата: polar от 22.09.2020 04:06:01А зачем ЯЭУ на геостационаре если солнечные батареи дешевле и проще? Мне только миссии в дальний космос кажутся разумным применением.
 
это зависит от массы полезной нагрузки перемещаемой этим буксиром, можно переместить на орбиту Юпитера 3 тонны, а можно попытаться 10, время перемещения будет разным, при ограниченном запасе массы ксенона.
Так что мне кажется как источник для лазера на ГО более полезней. А для буксира мощнее надо.