Ядерный Российский буксир для дальнего космоса

[cross-track]

Так при положительной зарядке нужно отобрать электроны, с соответствующей работой выхода.

Не, достаточно создать на металле положительный потенциал, подключив его к конденсатору

Одним концом (одним проводом) подключить к конденсатору?

[Капитан Бутан]

Одним концом (одним проводом) подключить к конденсатору?

типа того, к электрической цепи

[cross-track]

Одним концом (одним проводом) подключить к конденсатору?

типа того, к электрической цепи

Что-то мне кажется, что практически весь заряд будет сосредоточен в обкладках конденсатора, а во внешних проводниках будут крохи.

[Дем]

Что-то мне кажется, что практически весь заряд будет сосредоточен в обкладках конденсатора, а во внешних проводниках будут крохи.

Между соплом и электродом тоже конденсатор. 

[ExDi]

Что-то мне кажется, что практически весь заряд будет сосредоточен в обкладках конденсатора, а во внешних проводниках будут крохи.

строго пропорционально емкости проводников относительно общей с конденсатором массы ; )

[algol5720]

Генерация капель по принципу струйного принтера, как называется такой двигатель - не помню

Коллоидный дурик...

[algol5720]

В начале 70-ых испытывали коллоидные ЭРД и уи их доводили до 1200 с^-1
Тяга у них была вполне приличная,но кпд низкий.

[Chilik]

До примерно 50-60 кВ это работает на токах ускоряемого пучка масштаба 100-150 А (правда, на длительностях в доли секунды) и на токах в несколько десятков ампер на большой длительности. Если взять даже мегавольт, то для протонных пучков у людей в стационаре получаются токи масштаба 10 мА при прямом ускорении. А более высокие энергии - это уже классические ускорители, там габариты другие.

Такая система питания всё равно будет весить сильно больше чем СПД-шная 500-вольтовая. Идея с капельным ускорением паршивенькая.

Про сравнение систем питания я бы не был так категоричен. Мы же всё-таки рассуждаем в контексте установок мегаваттного класса. А нынешние СПД с 500-вольтовыми источниками - на два порядка более слабые. Тут низкое напряжение - в минус, для мегаватта нужен будет большой полный ток, а это значит - толстая медь. Плюс фиксированный УИ. Короче, это нужно аккуратно обсчитывать, чтобы более-менее разумный (но всё равно неправильный ) ответ получить.
Ну а идея с каплями - она такая. Сильно не разогнать, а разгонять слабо нет смысла.

[blik]

Тут низкое напряжение - в минус, для мегаватта нужен будет большой полный ток, а это значит - толстая медь.

А низкое отношение заряда к массе приводит к большему пути разгона, что удлиняет медь.

[cross-track]

Что-то мне кажется, что практически весь заряд будет сосредоточен в обкладках конденсатора, а во внешних проводниках будут крохи.

строго пропорционально емкости проводников относительно общей с конденсатором массы ; )

А учитывая, что емкость подводящих проводов порядка пикофарад, их заряд и будет соответствующим)

[Капитан Бутан]

Ну в крайнем случае можно облучать пучком протонов

[cross-track]

Справка:

Контролируемое электрораспыление (controlled electrospray) — это прецизионный метод, преобразующий макроскопический объем жидкости в поток ультрамелких, калиброванных капель под воздействием сильного электрического поля. [1, ]

Спойлер

Как устроен процесс физически?

• Конус Тейлора (Taylor Cone): Раствор реагентов подается через тонкий металлический или стеклянный капилляр, на который подается высокий потенциал (обычно от 1.5 до 6 кВ). Под действием сил электростатического отталкивания на конце капилляра мениск жидкости вытягивается в идеальный конус.
• Эмиссия струи: С вершины конуса вырывается субмикронная струя жидкости (джет). Из-за гидродинамической нестабильности она практически мгновенно распадается на монодисперсное облако микро- или нанокапель. ]
• Кулоновский взрыв (Fission): По мере полета капли растворитель испаряется, а ее физический размер уменьшается. Заряд при этом остается прежним, концентрируясь на уменьшающейся поверхности. Когда сила отталкивания одноименных зарядов превосходит силу поверхностного натяжения жидкости, капля достигает предела Рэлея и взрывообразно делится на более мелкие дочерние капли. [1,  3]

Какой объемный (и удельный) заряд можно получить?
В физике аэрозолей и электрогидродинамике способность капли нести заряд оценивается через два параметра: удельный заряд (\(q/m\) — отношение заряда к массе) и предельную плотность поверхностного заряда. Понятие чисто объемного заряда для капель жидкости условно, так как из-за взаимного отталкивания ионы всегда вытесняются на внешнюю границу (интерфейс) капли. [1, 2,
Максимальные значения параметров строго ограничены фундаментальными законами:

1. Предел Рэлея (Rayleigh Limit)
Это абсолютный физический максимум заряда \(q\), который способна удержать капля радиуса \(R\) до того, как ее разорвет кулоновскими силами:
\(q_{R}=8\pi \sqrt{\varepsilon _{0}\gamma R^{3}}\)
Где \(\gamma \) — поверхностное натяжение жидкости, а \(\varepsilon _{0}\) — электрическая постоянная. [1, 2]

• Для микрокапли воды (\(R = 1\) мкм): Максимальный заряд составляет около \(10^{6}\) элементарных зарядов (\(e\)) на одну каплю. При таком заряде напряженность электрического поля на поверхности капли достигает колоссальных \(10^8 - 10^9\) В/м. [1]

2. Максимальный удельный заряд (\(q/m\))
Удельный заряд капель в режиме стабильного конуса Тейлора сильно зависит от полярности растворителя и скорости потока. []

• При низких скоростях подачи жидкости (наноэлектроспрей, нано-ESI) можно достичь огромных величин порядка \(10^4 - 10^5\) Кл/кг (Кулон на килограмм). Для сравнения, у макроскопически заряженных тел этот показатель редко превышает \(10^{-6}\) Кл/кг.

3. Объемный заряд облака (Space Charge)
Если речь идет об общем объемном заряде всего факела распыления (облака капель в единице объема пространства), то здесь предел диктуется ионизационным пробоем воздуха.

• Максимальная плотность объемного заряда в облаке электроспрея при атмосферном давлении составляет порядка \(10^{-4} - 10^{-3}\) Кл/м³ (\(100 - 1000\) мкКл/м³).
• Если превысить этот лимит, поле самого облака (пространственный заряд или space charge) станет настолько сильным, что спровоцирует коронный разряд в воздухе. Произойдет локальная микромолния, которая нейтрализует избыточный заряд капель. [1, 2, 3]

Практическое значение для синтеза
Контролируя скорость подачи раствора (от нл/мин до мкл/мин) и напряжение, ученые могут удерживать капли в состоянии, максимально близком к пределу Рэлея. Именно экстремальная плотность заряда на границе капли (где напряженность поля искусственно удерживается на грани пробоя) заставляет органические молекулы поляризоваться, ускоряя химические реакции в миллионы раз. [1, 2, 3, 4]

[свернуть]