Вопрос к знающим: Ядерная силовая установка

[AlexLeonov]

Нарисовалась вот такая схема (прошу за ламерство сильно не бить:)) )

Есть некий ядерный реактор. Есть ядерный двигатель на его базе. Твердо-допустим-фазный. Все замечательно, летим на этом пепелаце, допустим, к Марсу. Разгон, торможение, пара коррекций - но все остальное-то время реактор работает вхолостую? Ведь полностью "остановить" его нельзя? Нет, конечно, можно вдвинуть стержни (или некий другой способ регулировки), но саму реакцию распада это не остановит.

Напрашивается тривиальнейшеее решение - весь остальной путь использовать этот реактор как энергетический для питания ионного двигателя.

Что мы получаем в плюсе: повышается КПД использования реактора (т.к. нет периодов откровенного простоя), сокращаем время перелета (ионник хоть потихоньку, но разгоняет корабль).

Что имеем в минусе: сомнения в реальности совмещения в одном устройстве м ходового и энергетического реактора, необходимость () иметь два разных запаса рабочего тела (для ядерного двигателя и для ионника), сложности навигации с постояннонй тягой.

Кто может разрешить мои сомнения? Работоспособна ли такая схема хотя бы в теории?

[avp]

Есть некий ядерный реактор. Есть ядерный двигатель на его базе. Твердо-допустим-фазный.

В ЯРД нет разделения между реактором и двигателем.  Рабочее тело напрямую нагревается делящимся материалом

Ведь полностью "остановить" его нельзя? Нет, конечно, можно вдвинуть стержни (или некий другой способ регулировки), но саму реакцию распада это не остановит.

Регулируется скорость цепной реакции.  Рекомендую изучить
понятие  "критическая масса".

Напрашивается тривиальнейшеее решение - весь остальной путь использовать этот реактор как энергетический для питания ионного двигателя.

Не получится.  Ионик - это отдельное устройство для работы которого требуется электроэнергия. Тогда как ЯРД по дефлоту электричество не вырабатывает. Проще вместо установки ионника долить обычного топлива.
 Но и в любом случае ионник полностью бесперспективен для пилотируемых полётов из за сверхнизкой тяги.

[X]

Уже предлагалось. Сделать реактор, который в тяговом режиме гонит водород на сопло, а в энергетическом - на турбогенераторы, а далее на радиатор и обратно в цикл, а полученная энергия питает... нет, не ионник, а что-то типа VASIMR'а. Чтобы были расходники одни и те же - водород.

[AlexLeonov]

Уже предлагалось. Сделать реактор, который в тяговом режиме гонит водород на сопло, а в энергетическом - на турбогенераторы, а далее на радиатор и обратно в цикл, а полученная энергия питает... нет, не ионник, а что-то типа VASIMR'а. Чтобы были расходники одни и те же - водород.

А кем предлагалось? И где можно почитать?

[Андрей Суворов]

Уже предлагалось. Сделать реактор, который в тяговом режиме гонит водород на сопло, а в энергетическом - на турбогенераторы, а далее на радиатор и обратно в цикл, а полученная энергия питает... нет, не ионник, а что-то типа VASIMR'а. Чтобы были расходники одни и те же - водород.

А кем предлагалось? И где можно почитать?

Установка называлась 11Б97. Состояла из двухрежимного реактора, с тепловой мощностью порядка 100 мегаватт на двигательном режиме и порядка 5 мегаватт на электрогенерирующем. Преобразователь электромашинный, на цикле Брайтона. Специально для него был разработан сверхпроводящий генератор на 1 МВт электрической мощности.

Сам ЭРД был внешним по отношению к этой установке.

Для электрогенерирующего режима рабочее тело предполагалось смесь гелия и криптона.

[Fakir]

Был проект ЯЭУ, совмещенной с движком.
См. http://forum.airbase.ru/index.php?showtopic=29055&st=60 , седьмой сверху пост - там картинки и статья присобачена.
Правда, источник энергии собирались применять для питания ботовых систем, а не ЭРД.

[Alexey K.]

Нарисовалась вот такая схема (прошу за ламерство сильно не бить:)) )

Есть некий ядерный реактор. Есть ядерный двигатель на его базе. Твердо-допустим-фазный. Все замечательно, летим на этом пепелаце, допустим, к Марсу. Разгон, торможение, пара коррекций - но все остальное-то время реактор работает вхолостую? Ведь полностью "остановить" его нельзя?

Из-за остаточного энерговыделения остановленный реактор будет генерировать тепло. В течении нескольких секунд - это около 5% мощности реактора. Тепло должно уходить через боковой отражатель и собственно это условие накладывает ограничение на мощность реактора в пределах земных орбит, чтобы их не испачкать лопнувшим реактором.

Нет, конечно, можно вдвинуть стержни (или некий другой способ регулировки), но саму реакцию распада это не остановит.

Космические реакторы регулируются боковым отражателем.

Напрашивается тривиальнейшеее решение - весь остальной путь использовать этот реактор как энергетический для питания ионного двигателя.

Американцы рассматривают такие схемы. У них это называются бимодальными, то есть двухрежимными ЯЭУ. Про наши исследования ничего сказать не могу ибо о таких не знаю.

[AlexLeonov]

Т.е никаких принципиальных препятствий, насколько я понимаю, нет? И даже проблему двух рабочих разных тел (водород - для ЯРД, что-то более тяжелое - для ионника) можно решить?

Если это так, насколько подобная схема может быть эффективнее традиционного ЯРД или (упаси боже!) футбольного поля солнечных батарей?

[Alexey K.]

А ведь я могу свежую статью по бимодальному двигателю со STAIF 2005 предоставить. Есстественно на английском, но с красивыми картинками

[AlexLeonov]

Был бы счастлив. Английский - не помеха.

[Дем]

ионник полностью бесперспективен для пилотируемых полётов из за сверхнизкой тяги.

Насколько понимаю - сколько мощи в движок вдуешь - такую тягу и получишь. Если это ватты с СБ - то и тяга ничтожная. Если мегаватты с реактора - и тяга ничего получится.... Или там есть какие-то принципиальные ограничения?
И кстати - почему ионник на водороде нельзя делать?

[Alexey K.]

Статья называется "NERVA-Derived Concept for a Bimodal Nuclear Thermal Rocket"

Читайте:
http://defan.aha.ru/512_1.pdf

[frost_ii]

ионник полностью бесперспективен для пилотируемых полётов из за сверхнизкой тяги.

Насколько понимаю - сколько мощи в движок вдуешь - такую тягу и получишь. Если это ватты с СБ - то и тяга ничтожная. Если мегаватты с реактора - и тяга ничего получится.... Или там есть какие-то принципиальные ограничения?
И кстати - почему ионник на водороде нельзя делать?

КПД низкий. Попробуйка ионизируй водород!

[X]

ионник полностью бесперспективен для пилотируемых полётов из за сверхнизкой тяги.

Насколько понимаю - сколько мощи в движок вдуешь - такую тягу и получишь. Если это ватты с СБ - то и тяга ничтожная. Если мегаватты с реактора - и тяга ничего получится.... Или там есть какие-то принципиальные ограничения?
И кстати - почему ионник на водороде нельзя делать?

КПД низкий. Попробуйка ионизируй водород!

Потенциал ионизации водорода 13,6 эВ не намного отличается от потенциала ионизации ксенонна 12,1 эВ применяемого в последнее время. Поэтому ионизация водорода не представляет проблемы. Существенней другое, из-за минимальной удельной массы водородный ионный двигатель будет иметь существенно больштий уи, более 100000с против 2000с на ксеноне. И выбор рабочего вещества зависит от целей и задач поставленных перед изделием, поскольку существует однозначный оптимум по уи для каждой задачи.    Для полета на край ситемы и к звездам уи 10000с и больше , а на Луну и рядом уи 1500с.
 Проект полета на Марс разрабатываемый "Энергией" предусматривает использование именно ионных двигателей питаемых от тонкопленочных СБ гигантской площади. Тяга ионных двигателей наращивается их параллельным включением и огратичена лишь мощностью питания СБ.

[AlexB14]

Существенней другое, из-за минимальной удельной массы водородный ионный двигатель будет иметь существенно больштий уи, более 100000с против 2000с на ксеноне. И выбор рабочего вещества зависит от целей и задач поставленных перед изделием, поскольку существует однозначный оптимум по уи для каждой задачи.    Для полета на край ситемы и к звездам уи 10000с и больше , а на Луну и рядом уи 1500с.

Значит, если надо к Луне, то на ксеноне. А если к алафам с центаврами, то на водороде. Правильно, я понял?

[hcube]

Это в электронвольтах на МОЛЬ. Но у ксенона 1ЭВ приходится на 130 грамм, а у водорода - на 1 грамм. Разница в 130 раз.

Вот ускорять - да, водород более эффективно.

[X]

Значит, если надо к Луне, то на ксеноне. А если к алафам с центаврами, то на водороде. Правильно, я понял?

Да, правильно.

[frost_ii]

Толку-то в этом уи? В ионниках есть существенное ограничение - так называемый предел Ленгмюра. Когда заряд разгоняемого РТ сравнивается с зарядом на пластинах - двигатель запирается, что существенно ограничивает тягу. Поэтому как раз наоборот, стремяться использовать вещества с максимальной молярной массой, такие как ксенон. А также пытаться увеличивать массу разгоняемых частиц, переходя на коллоидные двигатели. А УИ поднять несложно - всего лишь поднять напряжение на нластинах. Всё это написано в красной энциклопедии в статьях про ионный и коллоидный двигатели.

[Андрей Суворов]

Это в электронвольтах на МОЛЬ. Но у ксенона 1ЭВ приходится на 130 грамм, а у водорода - на 1 грамм. Разница в 130 раз.

Вот ускорять - да, водород более эффективно.

Не на моль, а на атом. Моль, кстати, у водорода 2 грамма, а не один. А на грамм-атом эта энергия составит, кстати, весьма порядочную величину, ибо число Авогадро 6*10^24, а кулон всего 10^19 электронов

[Pit]

Нарисовалась вот такая схема (прошу за ламерство сильно не бить:)) )

Есть некий ядерный реактор. Есть ядерный двигатель на его базе. Твердо-допустим-фазный. Все замечательно, летим на этом пепелаце, допустим, к Марсу.
....
Кто может разрешить мои сомнения? Работоспособна ли такая схема хотя бы в теории?

просчитывал такое чудо в  свое время в дипломе. 17800т на LEO
5 реакторов, в  смысле ЯРД, 500т груза, плюс 250 чел плюс ещё кучу всего, короче за 2 года до Марса можно было  долететь.
Потом просчитали мы всё с движком на основе реакции аннигиляции- уже стартовая масса 2400т получилась.
Резюме- сделать можно, но нужно ли? т.е. если хотите быстро и много раз то надо переходить на что-то другое. Ракетный принцип для этого НЕ подходит.
Мало того что будут талоны на спички на глиняных табличках
(ибо бумаги даже не будет) ещё и атмосферу угробим безнадёжно.