Прямоточный ядерный двигатель деления

[cross-track]

эксперименты есть по удержанию какой-либо пыли в таком электростатическом равновесии в вакууме?

Этот вопрос волновал физиков еще издавна. Очень давно была сформулирована теорема Ирншоу, прямо отвечающая на поставленный вопрос.

Теорема Ирншоу - это фундаментальное утверждение в электродинамике, которое доказывает невозможнсть устойчивого равновесия системы покоящихся зарядов (или магнитов) под действием только электростатических (или магнитостатических) сил. Сформулировал её английский физик и математик Сэмюэль Ирншоу в 1842 году.

Для удержания заряженной частицы требуется, чтобы при любом отклонении от центра ловушки на нее действовала возвращающая сила. То есть потенциал должен расти во всех направлениях от центра (образовывать «потенциальную яму»). Однако электростатическое поле может создать устойчивость только по одним осям (например, по X и Y, но тогда по оси Z частицу будет неизбежно выталкивать наружу. Другими словами, невозможно сделать потенциал растущим во всех направлениях сразу. Если по двум осям мы создадим «яму» (устойчивость), то по третьей оси неизбежно возникнет «горб» (неустойчивость), куда частица и улетит при малейшем возмущении.

ПС Я думаю, что уважаемый vlad7308 тоже имел в виду теорему Ирншоу, когда писал про дивиргенцию электростатического поля.

[Капитан Бутан]

"плазменный кристалл"

А это ничего, что "плазменный кристалл" электронейтрален в объеме?

Так я ж и говорю, удержание не электростатическое, но всё же удержание

Удержание там не электростатическое, но по-крайней мере удержание возможно. 

[vlad7308]

ПС Я думаю, что уважаемый vlad7308 тоже имел в виду теорему Ирншоу, когда писал про дивиргенцию электростатического поля.

К стыду своему, я не знаю (или не помню) такой теоремы.
Но она вроде бы явно вытекает из уравнения Максвелла для электростатического поля.

[Капитан Бутан]

Я тут прикинул что если бы РД-0410 работал на осколках, он бы выдавал тягу 700кг. Что-то как-то много получается, наверное где-то ошибка. Выгорание брал 2кг/час, УИ осколков 1млн.200тыс. секунд (4%с)

[blik]

как собрался держать плазмо пыль с выраженным отрицательным зарядом в открытой бутылке?

Электростатикой конечно

А вот здесь подробнее пожалуйста. Учитывая тот факт физики, что электрическое поле внутри заряженной сферы равно нулю. Как электростатикой удержать заряженную плазмо пыль?

[Капитан Бутан]

Как электростатикой удержать заряженную плазмо пыль?

Удерживают. В потенциальной яме (яма видна на картинке слева, стрелка g это направление силы тяжести. Может в сферической ловушке и не получится, ну значит будет несферическая.

Плазменный кристалл может сформироваться как в чисто электрическом поле, так и с наложенным магнитным полем. В электрическом поле пылинки дёргаются туда-сюда вокруг положения равновесия, а если есть и магнитное то могут начать вращаться вокруг положений равновесия (или кристалл и вовсе развалится на пылевые вихри, перейдёт в "жидкость" или "газ")

The dust grains in a crystalline state perform random motion about their equilibrium position in the absence of an external B-field but they have rotational motion if the magnetic field is introduced.
The dustgrain medium can be in a crystalline state (solid) or liquid state or gaseous state while it has rotational motion

[Капитан Бутан]

Как электростатикой удержать заряженную плазмо пыль?

Конкретную схему установки можно посмотреть тут
https://www.researchgate.net/publication/383264947_Symmetrical_vortices_and_laminar_dust_flow_induced_by_an_intense_electron_beam_interacting_with_a_strongly_coupled_dusty_plasma

[blik]

Как электростатикой удержать заряженную плазмо пыль?

Удерживают. В потенциальной яме (яма видна на картинке слева, стрелка g это направление силы тяжести. Может в сферической ловушке и не получится, ну значит будет несферическая.

У тебя не потенциальная яма, а потенциальна вершина. Поэтому плазмо-пыль будет истекать через дырку. И дрыганья не помогут

[Капитан Бутан]

У тебя не потенциальная яма, а потенциальна вершина

На картинке яма, вот и я сделаю яму. Истекать ничего не будет, только осколки вытекут в магнитное сопло

[Капитан Бутан]

Что-то я стал испытывать сомнения. Диаметр активной зоны будет метров 6, плотность 100 грамм на м³, допустим осколок вылетает из самого центра, надо пролететь 3 метра. Это ж сколько по пути встретится частиц пыли, 100? 500? Если даже принять вероятность выхода из каждой частицы 99,5% то через 100 частиц она снизится до 60% а через 500 частиц до 8%. 
Придётся выстраивать активную зону в виде стопки тонких пылевых листов по 20-30 частиц толщиной. Между листами зазор в котором пыли нет, осколки должны улетать в этот канал и по нему двигаться в сопло. Сложная конфигурация

[Капитан Бутан]

плотность 100 грамм на м³

У меня получилось что при диаметре пылинки 0,2мкм в кубометре должно быть 10¹⁷ степени пылинок или по 500тыс. на сторону. То есть число столкновений для вылетающего осколка будет измеряться сотнями тысяч. В таком виде идея ну вообще не жизнеспособна

[Капитан Бутан]

Вырисовывается варик как всё-таки наладить двигатель на осколках. Но это будет очень плохой двигатель. При той же мощности реактора УИ упадёт в 80 раз. Эффективная скорость истечения будет не 4%с, а всего лишь 0,05%с. Гравитационный телескоп на 2000 а.е. разместить получится, а вот к альфацентавре уже не долетишь.

Схема такая:
- в центре активная зона из оксида урана, зона заполнена кислородом
- это самая обычная зона на шариках из UO₂, никакой пыли, температура шариков 2500К
- вокруг зоны герметичный корпус из оксида циркония, корпус раскалён до 2200К и служит радиатором, излучает тепловую мощность наружу. Снаружи корпуса замедлитель из BeO, температура 2000К, замедлитель тоже служит радиатором и излучает тепло реактора в вакуум
- в зазоре между замедлителем и корпусом реактора создаём пространство из паров лития-6
- под действием интенсивного нейтронного потока в зазоре, литий-6 делится, осколки летят по магнитному полю в сторону торца
- торец закрыт очень тонкой стенкой из бериллиевой фольги
- осколки пробивают фольгу и улетают наружу
- тяга! Скорость истечения 2%с, но литий это только часть реактивной массы. Ещё мы время от времени выбрасываем отработанный газ кислород (продукт разложения UO₂ по мере выгорания урана) и пыль из осколков деления урана
- продукты деления выбрасываются с нулевой скоростью, литий с 2%с, средняя скорость около 0,05%с

[blik]

Вырисовывается варик как всё-таки наладить двигатель на осколках. Но это будет очень плохой двигатель. При той же мощности реактора УИ упадёт в 80 раз. Эффективная скорость истечения будет не 4%с, а всего лишь 0,05%с. Гравитационный телескоп на 2000 а.е. разместить получится, а вот к альфацентавре уже не долетишь.

Схема такая:
- в центре активная зона из оксида урана, зона заполнена кислородом
- это самая обычная зона на шариках из UO₂, никакой пыли, температура шариков 2500К
- вокруг зоны герметичный корпус из оксида циркония, корпус раскалён до 2200К и служит радиатором, излучает тепловую мощность наружу. Снаружи корпуса замедлитель из BeO, температура 2000К, замедлитель тоже служит радиатором и излучает тепло реактора в вакуум
- в зазоре между замедлителем и корпусом реактора создаём пространство из паров лития-6
- под действием интенсивного нейтронного потока в зазоре, литий-6 делится, осколки летят по магнитному полю в сторону торца
- торец закрыт очень тонкой стенкой из бериллиевой фольги
- осколки пробивают фольгу и улетают наружу
- тяга! Скорость истечения 2%с, но литий это только часть реактивной массы. Ещё мы время от времени выбрасываем отработанный газ кислород (продукт разложения UO₂ по мере выгорания урана) и пыль из осколков деления урана
- продукты деления выбрасываются с нулевой скоростью, литий с 2%с, средняя скорость около 0,05%с

1. Предел ползучести оксида циркония при 2200К всего 1-5Мпа
2. бериливая фольга просто выдуется осколками, попробуйте поставить фольгу напротив ионника
3. Подавляющая часть энергии будет поглощаться структурами корабля, это означает чудовищное отношение массы радиаторов к тяге. А значит ничтожную тяговооруженность.
ПС для полета на 500 АЕ оптимальный УИ на порядки ниже, в районе 500 км/с

[Капитан Бутан]

Подавляющая часть энергии будет поглощаться структурами корабля, это означает чудовищное отношение массы радиаторов к тяге

Не понял. У нас нет радиаторов! Радиатором является самая наружная оболочка из BeO, она излучает в вакуум тепло реактора. Средняя оболочка излучает тепло на наружную оболочку. А активная зона излучает на среднюю оболочку

[Капитан Бутан]

ПС для полета на 500 АЕ оптимальный УИ на порядки ниже, в районе 500 км/с

Да что такое этот ваш оптимальный УИ? Оптимальный по какому критерию? При какой энерговооружённости двигателя? Нельзя просто так взять dV и сразу вычислить "оптимальный УИ", тут много переменных

[blik]

Подавляющая часть энергии будет поглощаться структурами корабля, это означает чудовищное отношение массы радиаторов к тяге

Не понял. 

с п1 и п2 разберись вначале

[vlad7308]

как собрался держать плазмо пыль с выраженным отрицательным зарядом в открытой бутылке?

Электростатикой конечно

А вот здесь подробнее пожалуйста. Учитывая тот факт физики, что электрическое поле внутри заряженной сферы равно нулю. Как электростатикой удержать заряженную плазмо пыль?

нет, ну в принципе есть как минимум один известный способ - polywell Буссарда. Идеального удержания там не получается, но как-то оно однако работает. Не в смысле УТС, а в смысле создания электростатического поля нужной конфигурации.

[blik]

как собрался держать плазмо пыль с выраженным отрицательным зарядом в открытой бутылке?

Электростатикой конечно

А вот здесь подробнее пожалуйста. Учитывая тот факт физики, что электрическое поле внутри заряженной сферы равно нулю. Как электростатикой удержать заряженную плазмо пыль?

нет, ну в принципе есть как минимум один известный способ - polywell Буссарда. Идеального удержания там не получается, но как-то оно однако работает. Не в смысле УТС, а в смысле создания электростатического поля нужной конфигурации.

удержание не работает, независимые проверки опровергли наличие ямы, компания закрыта
Собственно, очевидо, что получается топология многопроходного седла (седла высшего порядка). Никакой устойчивости и близко быть не может.

[Капитан Бутан]

с п1 и п2 разберись вначале

Незначительные замечания, решаются подбором материала. Да и что такое 5МПа? Это не так уж и мало, давление газа в активной зоне будет максимум пару атмосфер

[Капитан Бутан]

удержание не работает, независимые проверки опровергли наличие ямы, компания закрыта

Может в поливеле и нет ямы, а в других конфигурациях яма точно есть. Потому что "плазменные кристаллы" в пылевой плазме существуют, генерируются и изучаются давно