Прямоточный ядерный двигатель деления

[Алексей 1-й]

Это похоже на то, что предлагал Б. Штерн в книге Ковчег 47 Либра и своих выступлениях?
Не совсем понятно, как будет создаваться высокая плотность делящегося вещества чтобы достигать высоких температур? 239й чем хуже?   
Насколько помню историю создания ЯО , там основная проблема была не получить «пшика» , когда не достигается нужная плотность  делящегося вещества . Достичь сгорания хотябы десятков процентов .
Как насчет Калифорния 252? )
Вроде с ним «попроще» работать если сделать два  или неск стержней и соединять и месте сгорания.

[Капитан Бутан]

Как насчет Калифорния 252?

Так его почти не существует. Единственные кандидаты это уран и плутоний. Нептуний ещё, но его сильно меньше и на большой корабь не хватит

239й чем хуже? 

Плутоний лучше, меньше критическая масса. Но уран есть в природе, а плутония нет. На большой корабль нужны сотни тонн, а где их быстро взять?

Не совсем понятно, как будет создаваться высокая плотность делящегося вещества чтобы достигать высоких температур

Так плотность не нужна. Надо набрать критическую массу пыли в активной зоне, а зона может быть очень большой 10 метров в диаметре и 20 метров в длину. Температура тоже не важна, осколки вылетают из пылинок на скорости 4% световой и по магнитным линим улетают в сопло. Пылинки не "чувствуют" энергию осколков, температура пылинок не связана со скоростью осколков

[Капитан Бутан]

Это похоже на то, что предлагал Б. Штерн в книге Ковчег 47 Либра и своих выступлениях?

Не знаю, не читал Штерна

[Chilik]

Удельный импульс в 1% от скорости света - это уровень двигателей на осколках деления.
Т.е. тут нужно не какую-то часть условного урана поделить чтобы нагреть за счёт этой энергии плазму, и далее её выбросить, а вот прямо сами осколки деления напрямую и выбрасывать, стараясь как можно меньше энергии у них по дороге забрать.

Как я понял идею, предлагается сделать холодную урановую плазму и тягу производить прямым выбросом быстрых осколков деления. 
Если так, то простой вопрос: известно, что в стационарных условиях цепная реакция возможна при определённых размерах активной зоны. А без цепной реакции двигатель не взлетит, период полураспада очень велик. Ну вот. В плазме нормальной плотности первичный нейтрон просто улетит наружу и всё затухнет, а плазму с плотностью твёрдого тела сделать можно, но это обычно называется бомбой.
Ну и чисто из зловредности: а как регулировать и стабилизировать скорость реакции? Оно само в стационарном состоянии находиться не умеет.

[Капитан Бутан]

Как я понял идею, предлагается сделать холодную урановую плазму и тягу производить прямым выбросом быстрых осколков деления.

Про тягу верно, про плазму нет. Если только не называть это "пылевой плазмой". В активной зоне облако частиц размером 0,1-0,5 мкм, частицы скорее всего надо будет удерживать от разлёта или слипания электростатически, придав им заряд. Это называется плазмой? Возможно. Но частицы твёрдые, макроскопические, их температура около 3000К

Если так, то простой вопрос: известно, что в стационарных условиях цепная реакция возможна при определённых размерах активной зоны

Если у нас внутри активной зоны есть критическая масса, а потеря нейтронов невелика, то и цепная реакция пойдёт. Вещество не обязательно должно быть плотным

а как регулировать и стабилизировать скорость реакции? Оно само в стационарном состоянии находиться не умеет.

Да так же как у РД-0410. Реактор гетерогенный, замедлитель и органы управления снаружи активной зоны

[Капитан Бутан]

известно, что в стационарных условиях цепная реакция возможна при определённых размерах активной зоны

Вообще согласен, это действительно слабое место. Критическая масса квадратично зависит от плотности. А нам нельзя иметь высокую плотность облака пыли, потому что тогда осколки не вылетят из облака. Если сечение поглощения осколков активной зоной хотя бы приблизится к сечению поглощения нейтронов, то реактор не заработает.
Ну и в любом случае масса облака должна будет быть в десятки раз выше критической массы. В десятки это ещё нормально, а вот если в сотни? Ну ок, в 500 раз тоже можно сделать, это несколько тонн в активной зоне. Но в тысячи раз точно не получится

[Капитан Бутан]

в стационарных условиях цепная реакция возможна при определённых размерах активной зоны.

Кстати в исходной статье Родни Кларка и Роберта Шелдона есть ответ на этот вопрос. Они очень сильно наращивают массу замедлителя, его в 500 раз больше чем ядерного топлива. И критическая масса якобы наоборот - падает, несмотря на низкую плотность в активной зоне 10^-4г/см³

http://www.rbsp.info/rbs/PDF/aiaa05.pdf

[Алексей 1-й]

Осколки деления - это сами частицы нейтроны, протоны, альфа?
Пыль это та еще субстанция - слипается , забивает . Если только ее не делать уже на конечной стадии.
Интересен мини движок на калифорнии не для дальнего космоса, а тут, где то рядом полетать. Его отдача/масса вдруг окажется много выше химии?

[blik]

частицы твёрдые, макроскопические, их температура около 3000К

Да так же как у РД-0410. Реактор гетерогенный, замедлитель и органы управления снаружи активной зоны

3000К и РД 0410 не имеют отношения к достижению 1% скорости света

кроме проблем с критичностью, необходимым полем

осколки деления урана при 85 Мэв или 650 миллиардов градусов
высветит половину энергии за 2.3 10^-16с
атом урана или осколок деления при такой температуре пройдет расстояние 27А (ангстрем)

то есть, подавляющая часть энергии высветится прямо в двигателе. Никакие системы охлаждения этого не выдержат. УИ катастрофически упадет. Затея становится бессмысленной.

[vlad7308]

Осколки деления - это сами частицы нейтроны, протоны, альфа?

Осколки деления - это осколки деления.
Положительные ионы, по всей цепочке, там огромный букет.
Включая альфа и протоны, но в основном там довольно тяжелые ядра.
Все это добро можно фокусировать магнитным полем, создавая направленную тягу.

Нейтроны для создания тяги не интересны, но нужны для поддержания реакции.

[vlad7308]

Концепции, в принципе, сто лет в обед.
Не слышал, чтобы что-то в этом направлении менялось за последние десятилетия.

https://en.wikipedia.org/wiki/Fission-fragment_rocket

[vlad7308]

Собсна, если бы нечто подобное удалось реализовать, оно прежде всего было бы применено вовсе не для ракетного двигателя, а для прозаической выработки электричества, прямым преобразованием, без тепловых машин.
Но увы )

[Chilik]

... Если сечение поглощения осколков активной зоной хотя бы приблизится к сечению поглощения нейтронов, то реактор не заработает. ...

Что значит "если"?
Мы же не в стране розовых пони живём, все сечения реакций известны. Длина пробега нейтрона в веществе на порядки больше, чем у тяжёлого иона. Поэтому если активная зона имеет достаточную толщину (в смысле произведения концентрации частиц на размер), то сначала там застрянут осколки деления, а только потом - нейтроны.

[Chilik]

осколки деления урана при 85 Мэв или 650 миллиардов градусов
высветит половину энергии за 2.3 10^-16с
атом урана или осколок деления при такой температуре пройдет расстояние 27А (ангстрем)

то есть, подавляющая часть энергии высветится прямо в двигателе. Никакие системы охлаждения этого не выдержат. УИ катастрофически упадет. Затея становится бессмысленной.

Хотелось бы понять логику рассуждений, которые привели к этим выводам.
во-первых, неправильно приписывать температуру быстрым частицам. Температура - сущность, которая является характеристикой вещества при локальном термодинамическом равновесии. Одиночная быстрая частица в равновесии с окружающей средой очевидно не находится и приписывать её какую-либо температуру - моветон.
Во-вторых, в цитированном тексте, судя по всему, использовалась формула для излучения абсолютно чёрного тела. А им одиночная быстрая частица не является. И формулу Планка использовать просто бессмысленно. Напомню, что понятие абсолютно чёрного тела (да и вообще любого, с произвольным коэффициентом черноты) включает в себя термодинамическое равновесие вещества и излучения. А его для одиночной частицы нет. И лететь она может сколь угодно долго, даже в магнитном поле циклотронное излучение будет иметь небольшую мощность. Термодинамическое равновесие достигается при столкновениях / взаимодействии с другими частицами. Как только мы эту опцию включим - то сразу увидим, что быстрая частица затормозится, немного нагрев окружающую среду и ничего особе не излучив.
В-третьих, вывод о коллапсе систем охлаждения странный. Внутри не может выделиться энергии больше, чем родилось в реакциях. Значит, система охлаждения должна работать при таких потоках тепла. Мы же не бомбу обсуждаем, а двигатель.
Ну и в-четвёртых. Давайте немного здравого смысла к сложной физике применим. Ядерные реакторы на земле работают? - Работают. Системы охлаждения там справляются? - Справляются. Чем принципиально отличается космический вариант (кроме того, что, цитируя местных авторитетов, НННШ)?

[blik]

А его для одиночной частицы нет

По условиям задачи, там критическая масса урана.
Расскажите плз как Вы представляете двигатель с критической массой, при этом у вас одиночные частицы?

[Капитан Бутан]

... Если сечение поглощения осколков активной зоной хотя бы приблизится к сечению поглощения нейтронов, то реактор не заработает. ...

Что значит "если"?
Мы же не в стране розовых пони живём, все сечения реакций известны. Длина пробега нейтрона в веществе на порядки больше, чем у тяжёлого иона. Поэтому если активная зона имеет достаточную толщину (в смысле произведения концентрации частиц на размер), то сначала там застрянут осколки деления, а только потом - нейтроны.

Хорошо, неточно выразился. Если вероятности поглощения будут сравнимы, то не заработает. Нейтрон летает туда-сюда, проходит активную зону много раз (может хоть 15 минут летать пока не распадётся), а осколок пролетит один раз, потом по силовым линиям магнитного поля он попадёт в сопло

[Капитан Бутан]

Осколки деления - это сами частицы нейтроны, протоны, альфа?

Осколки это атомы, условно, бария и криптона. Большой атом делится на два средних атома. Альфа из урана не вылетает, а нейтроны поглощаются конструкцией реактора и другими атомами урана

[Капитан Бутан]

3000К и РД 0410 не имеют отношения к достижению 1% скорости света

Ну так вы хоть читали первую страницу? Из сопла вылетают осколки деления, это высокоэнергетические частицы со скоростями 3-5% световой. А скорость свою они не теряют, потому что плотность пылевого облака в активной зоне очень низкая, 0,0001 г/см3

[Капитан Бутан]

Собсна, если бы нечто подобное удалось реализовать, оно прежде всего было бы применено вовсе не для ракетного двигателя, а для прозаической выработки электричества, прямым преобразованием, без тепловых машин.
Но увы )

Так это ж сложно сделать, вот и не пытаются. Обычные реакторы существуют и работают, вот их и делают

[Капитан Бутан]

во-первых, неправильно приписывать температуру быстрым частицам. Температура - сущность, которая является характеристикой вещества при локальном термодинамическом равновесии. Одиночная быстрая частица в равновесии с окружающей средой очевидно не находится и приписывать её какую-либо температуру - моветон.

Вот это по-делу. Полностью поддерживаю. Всё равно что писать про космические скорости в км/ч. Ох как много получается