Ядерный Российский буксир для дальнего космоса

[Quetzalcoatl]

А в каком случае размеры и масса будут больше?

Ну, очевидно, у того КА, которому нужен бОльший холодильник. Тот, который на 4 МВт. А Вы как думали? 

[SONY]

Вопрос в другом - куда нам девать 5,5 мегаватт лишнего тепла? Вакуум прекрасный теплоизолятор... Расплавится наш реактор как тот Топаз (космос-1818) на орбите...

Излучить в космос! При таких высоких температура охлаждение излучением просто великолепно идёт.

И Космос-1818 прекрасно отработал вплоть до выработки ресурса термоэмиссионного преобразователя, после чего реактор был заглушен. Ничего не расплавилось.

[SONY]

Остапа понесло.
В реальности нет ничего такого. Должен быть большой перепад температур катод-анод что бы оно работало. По сути термоэмиссия тот же цикл карно только КПД меньше.

В реальности теоретический КПД термоэмиссионного преобразователя в точности равен КПД цикла Карно.

И одно из важнейших преимуществ этого типа преобразователей - возможность работы при малом перепаде температур. У того же Топаз-1 максимальная температура теплоносителя была около 600 градусов Цельсия, а температура излучателей - около 500... И вот на этих ста градусах перепада он и работал.

[Iv-v]

Вопрос в другом - куда нам девать 5,5 мегаватт лишнего тепла? Вакуум прекрасный теплоизолятор... Расплавится наш реактор как тот Топаз (космос-1818) на орбите...

Излучить в космос! При таких высоких температура охлаждение излучением просто великолепно идёт.

В одном НФ-романе от избытка тепла избавлялись путем излучения его в виде лазерного луча.)
Осталось придумать технологию.

[Юрий Михайлович Темников]

Ага. Особенно если учесть тот факт, что у НАСА был аналогичный проект в 2003-2005, Project Prometheus.

У них и до этого было парочку аналогичных проектов - пусть в чисто "бумажном" виде, но они старались поддерживать тему актуальной, чтоб в случае чего не начинать все совсем уж с нуля...

По памяти:Гильзин :Электрические межпланетные корабли.Столько всяческих прожектов!.Достаточно подробных. Задолго до.... Всё придумано до нас.

[cross-track]

А в каком случае размеры и масса будут больше?

Ну, очевидно, у того КА, которому нужен бОльший холодильник. Тот, который на 4 МВт. А Вы как думали? 

А я думаю, что имеет значение не только рассеиваемая мощность, но и температура, при которой эта мощность рассеивается. Ведь тепло излучается пропорционально 4-й степени температуры, а это очень сильная зависимость.

[Alexandr_A]

В реальности теоретический КПД термоэмиссионного преобразователя в точности равен КПД цикла Карно.

Только в теории.

И одно из важнейших преимуществ этого типа преобразователей - возможность работы при малом перепаде температур.

И соответсвенно получаете кпд в точности равный циклу карно при малом перепаде температур.

У того же Топаз-1 максимальная температура теплоносителя была около 600 градусов Цельсия, а температура излучателей - около 500... И вот на этих ста градусах перепада он и работал.

Только вот на этих ста градусах и турбомашина выдаст не меньший кпд.

[Антикосмит]

Вопрос в другом - куда нам девать 5,5 мегаватт лишнего тепла? Вакуум прекрасный теплоизолятор... Расплавится наш реактор как тот Топаз (космос-1818) на орбите...

Излучить в космос! При таких высоких температура охлаждение излучением просто великолепно идёт.

В одном НФ-романе от избытка тепла избавлялись путем излучения его в виде лазерного луча.)
Осталось придумать технологию.

Не так давно было сообщении о КПД ИК светодиода свыше 100%. Светодиод был индий-арсенид-галлиевый и температуры под 200 градусов, но тем не менее. В общем он преобразовывал частично тепло в излучение, соответствующее более высокой температуре.

Для Венеры, кстати, гипотетически применимо. Там окошко прозрачности атмосферы есть в районе 1 мкм. Правда хреновенькое.

[Quetzalcoatl]

А я думаю, что имеет значение не только рассеиваемая мощность, но и температура, при которой эта мощность рассеивается. Ведь тепло излучается пропорционально 4-й степени температуры, а это очень сильная зависимость.

А я вот думаю, что эффективность (в том числе удельные характеристики) космических ЯЭУ зависит от многих факторов. Если взглянуть на эту картинку-график, видно, что термоэмиссионные ЯЭУ проигрывают турбомашинным. 

[Просто Василий]

А я вот думаю, что эффективность (в том числе удельные характеристики) космических ЯЭУ зависит от многих факторов. Если взглянуть на эту картинку-график, видно, что термоэмиссионные ЯЭУ проигрывают турбомашинным. 

Самый перспективный это цикл Ренкина на щелочных металлах, там и температура высокая и КПД преобразователя.
В графики нет  alkali-metal thermal-to-electric converter.

[Nicky]

Топаз весил 0,9 тонны при мощности 6,6 кВт. 

Да, термоэмиссионный преобразователь даст только 8-10% КПД. 

Реактор "Топаза" имел тепловую мощность 150 кВт, электрическая мощность 6,6 кВт. 
(6,6/150)x100= 4,4% КПД

[opinion]

Не так давно было сообщении о КПД ИК светодиода свыше 100%.

Не на РенТВ?

[Veter753]

КПД ИК светодиода свыше 100%. Светодиод был индий-арсенид-галлиевый и температуры под 200 градусов, но тем не менее. В общем он преобразовывал частично тепло в излучение, соответствующее более высокой температуре

может светодиод испускал излучение, которое нагревало ограниченную поверхность выше 200 градусов?

Так это почти в каждом лазере такое происходит.

[cross-track]

Не так давно было сообщении о КПД ИК светодиода свыше 100%.

о КПД ИК светодиода свыше 100%:

https://pikabu.ru/story/moshchnost_ik_diodov_prostaya_fizika_ili_net_6755093

[Quetzalcoatl]

Реактор "Топаза" имел тепловую мощность 150 кВт, электрическая мощность 6,6 кВт.
(6,6/150)x100= 4,4% КПД

Тут еще надо понимать, что КПД термоэмиссионных преобразователей сильно зависит от температуры эмиттера. Чем она выше - тем больше КПД. У Топаза его невысокий КПД достигался при Tэ ~ 1700K. А чтобы получить КПД ~0,1 нужно поднять Tэ до 1900-2000K, а такие температуры влекут за собой определенные проблемы. 

[Nicky]

А чтобы получить КПД ~0,1 нужно поднять Tэ до 1900-2000K

А как вы это посчитали, если не секрет?

[Quetzalcoatl]

А чтобы получить КПД ~0,1 нужно поднять Tэ до 1900-2000K

А как вы это посчитали, если не секрет?

Это практически невозможно посчитать. Это можно определить только экспериментально. Я просто посмотрел на график КПД от температуры одной американской статьи. Там как раз сравнивают Топаз с американским проектом TFE. 

[Антикосмит]

Не учите дедушку кашлять. Вы просто всё проспали.

Electro-Luminescent Cooling: Light Emitting Diodes Above Unity Efficiency

A team led by Parthiban Santhanam found that an LED powered by 30 picowatts of electricity emitted 70 picowatts of light power - an efficiency of over 230 percent - according to a synopsis by the American Physical Society.

Вы не можете просматривать это вложение.

Малая мощность единичного устройства не должна смущать - ведь можно сделать матрицу.


[3] S.-Q. Yu, J.-B. Wang, D. Ding, S. R. Johnson, D. Vasileska, and Y.-H. Zhang. Fundamental mechanisms of
electroluminescence refrigeration in heterostructure light emitting diodes. Proc. of SPIE, 6486(648604):1–6,
January 2007.
[4] S.-T. Yen and K.-C. Lee. Analysis of heterostructures for electroluminescent refrigeration and light emitting
without heat generation. Journal of Applied Physics, 107(054513):1–4, March 2010.
[5] P. Han, K.-J. Jin, Y.-L. Zhou, H.-B. Lu, and G.-Z. Yang. Numerical designing of semiconductor structure
for optothermionic refrigeration. Journal of Applied Physics, 101(014506):1–4, January 2007.
[6] A. G. Mal'shukov and K. A. Chao. Opto-thermionic refrigeration in semiconductor heterostructures. Physical
Review Letters, 86:5570–5573, June 2001.
[8] J. Oksanen, J. Tulkki, H. Lipsanen, A. Aierken, and A. Olsson. Thermophotonic cooling: Effects of photon
transport, emission saturation and reflection losses on thermophotonic cooling & status of the experimental
work. Presented at SPIE Photonics West Conference, San Francisco, USA., January 2011.
[9] G. C. Dousmanis, C. W. Mueller, H. Nelson, and K. G. Petzinger. Evidence of refrigerating action by means
of photon emission in semiconductor diodes. Physical Review, 133(1A):A316–A318, January 1964.
[10] P. Santhanam, D. J. Gray Jr., and R. J. Ram. Thermoelectrically pumped light-emitting diodes operating
above unity efficiency. Physical Review Letters, 108(097403), February 2012.

[Alex_II]

Тот Топаз не мог расплавиться, он же заглушен был

А он об этом знал?

4 июля 2008 года, согласно данным NASA, произошла фрагментация спутника «Космос-1818» на орбите. Предположительно, отделившиеся фрагменты сферической формы в количестве около 30 являются каплями металлического теплоносителя (эвтектического натрий-калиевого сплава с температурой плавления −13 °C) из разрушившегося по какой-то причине контура охлаждения реактора. Они двигались относительно спутника со скоростью не более 15 м/с, поэтому взрывное разрушение маловероятно. Орбиты отделившихся фрагментов лежат на высоте от 760 до 860 км.

[Alex_II]

В одном НФ-романе от избытка тепла избавлялись путем излучения его в виде лазерного луча.)

Дэвид Брин "Прыжок в Солнце" (Sundiver  на самом деле, "Солнечный ныряльщик")...