Транcпортная система Земля-Луна

[mihalchuk]

Дело в том, что реактор, на котором можно летать и реактор, который берут с собой - вещи разные. В ТФЯРД оружейная степень обогащения урана, так что нужно быть готовым к тому, что часть заряда (не как в бомбе, но до 2%) быстро выгорит со всеми вытекающими. Не Чернобыль, конечно.

[Naik]

Насколько я понял реактор будет сначала выведен на орбиту,там заправлен и запущен.....
Ну даже если и рванет(что мало вероятно)то опасности для Земли и атмосферы(на растоянии 800 км как минимум) практически никакой.
Значит проблема в другом.....каков будет грузопоток(к Луне) и зачем такие скорости?

[Андрей Суворов]

Дело в том, что реактор, на котором можно летать и реактор, который берут с собой - вещи разные. В ТФЯРД оружейная степень обогащения урана, так что нужно быть готовым к тому, что часть заряда (не как в бомбе, но до 2%) быстро выгорит со всеми вытекающими. Не Чернобыль, конечно.

Ложь, п.....ь и провокация! (с)

В ТфЯРД действительно 80-90% обогащение, но бомбой его это не делает. В нем присутствует такая вещь, как замедлитель, без которой реактор будет глубоко подкритичен, ибо масса урана всего 36 кг. Плюс-минус сотни грамм. В то время, как критмасса урана на быстрых нейтронах в этой геометрии - больше 200 кг (а в виде сферы - 50 кг)

А на медленных нейтронах бомбы не бывает, ибо реактор при разгоне раньше разлетится на мелкие клочки, чем пройдёт четыре поколения нейтронов. Четыре поколения - это чтобы выгорело 2%, в "Малыше" выгорело меньше одного.

А вот реакторы "Бука" и "Тополя", как раз ближе к ЯБ, поскольку на быстрых нейтронах с металлическим натрием в качестве теплоносителя. Тем не менее, ни на одном летавшем "Буке" ядерных взрывов в космосе не случалось, хотя разрушения активной зоны были.

[Зомби. Просто Зомби]

Значит проблема в другом.....каков будет грузопоток(к Луне) и зачем такие скорости?

"Скорость" = "оборачиваемость"
Один буксир сможет обеспечить весь поток, пока не выработает ресурс реактора
К тому же думать, что во всех случаях "время терпит" по-моему неправильно

[mihalchuk]

mihalchuk писал(а):

Дело в том, что реактор, на котором можно летать и реактор, который берут с собой - вещи разные. В ТФЯРД оружейная степень обогащения урана, так что нужно быть готовым к тому, что часть заряда (не как в бомбе, но до 2%) быстро выгорит со всеми вытекающими. Не Чернобыль, конечно.

Ложь, п.....ь и провокация! (с)

В ТфЯРД действительно 80-90% обогащение, но бомбой его это не делает. В нем присутствует такая вещь, как замедлитель, без которой реактор будет глубоко подкритичен, ибо масса урана всего 36 кг. Плюс-минус сотни грамм. В то время, как критмасса урана на быстрых нейтронах в этой геометрии - больше 200 кг (а в виде сферы - 50 кг)

А на медленных нейтронах бомбы не бывает, ибо реактор при разгоне раньше разлетится на мелкие клочки, чем пройдёт четыре поколения нейтронов. Четыре поколения - это чтобы выгорело 2%, в "Малыше" выгорело меньше одного.

А вот реакторы "Бука" и "Тополя", как раз ближе к ЯБ, поскольку на быстрых нейтронах с металлическим натрием в качестве теплоносителя. Тем не менее, ни на одном летавшем "Буке" ядерных взрывов в космосе не случалось, хотя разрушения активной зоны были.

Наконец-то хоть один специалист по критической массе выдал себя!
Вот, например, если критическая масса урана в сфере 60 кг, а мы имеем сферу 15 кг, то, для того, чтобы его взорвать, нужно эту сферу сжать так, чтобы радиус уменьшился вдвое. Так?

[Андрей Суворов]

Во-первых, при превышении критмассы на один процент ядерного взрыва не произойдёт.

Есть полуэмпирическая форма, по которой выход энергии пропорционален кубу превышения над критмассой. Т.е. если у нас две критмассы, то энерговыделение будет в восемь раз меньше, чем если три. А, если полторы - то в 64 раза меньше, чем при трёх.

Во-вторых, такой простой зависимости между плотностью и критмассой нет.  Это зависит от эффективного числа нейтронов при делении. Чем больше избыток (эффективное число нейтронов минус единица), тем сильнее влияние плотности. "Совершенно случайно" для плутония-239 примерно так и будет. У урана-235 избыток нейтронов меньше, поэтому сжать его нужно сильнее.

[Андрей Суворов]

Эффективное число нейтронов - это действительное число нейтронов минус поправка на радиационный захват. Некоторые нейтроны могут не вызывать деления, у плутония-239 действительное число нейтронов - почти тройка, а эффективное меньше, чем у урана-233, т.к. больше приходится на долю радиационного захвата, превращающего его в плутоний-240.

Из "относительно доступных" у урана-233 наибольшее эффективное число нейтронов, но сжимаемость хуже, чем у плутония-239. Однажды американцы заменили в "серийном" ЯВУ начинку из плутония на уран-233. Получили энерговыход на треть меньше.

Хотя в исходном виде критмассы у 239Pu и 233U довольно близки.

[mihalchuk]

А какие температуры достигаются при неуправляемой реакции на медленных нейтронах?
Вопрос собственно вот к чему. Я слышал, что критмасса урана в растворе около 1 кг. Если докритический шар из У окружить слоем раствора, насколько эффективно он может быть сжат?
Усложнение задачи - в центре шара - полость, покрытая тонким слоем поглотителя.
Чем не модель реактора в условиях нештатной работы?

[Андрей Суворов]

А какие температуры достигаются при неуправляемой реакции на медленных нейтронах?
Вопрос собственно вот к чему. Я слышал, что критмасса урана в растворе около 1 кг. Если докритический шар из У окружить слоем раствора, насколько эффективно он может быть сжат?
Усложнение задачи - в центре шара - полость, покрытая тонким слоем поглотителя.
Чем не модель реактора в условиях нештатной работы?

Давайте отделим мух от котлет.
Развитие ядерной реакции в бомбе измеряется сотнями наносекунд. Пяток микросекунд - предел инерциального удержания. В этих условиях медленные нейтроны со скоростями порядка единиц километров в секунду вообще никакого влияния не оказывают.

С другой стороны, замедление вообще само занимает время. Конкретно, нужно в среднем 25 рассеяний на водороде в воде, чтобы нейтрон деления стал тепловым.

Если же у нас критичность на тепловых нейтронах, то период удвоения мощности составляет сотни миллисекунд, что приводит к разлёту активной зоны раньше, чем успеет выделиться значительная энергия.

Т.е. разница между тепловыми нейтронами и нейтронами деления - девять порядков по энергиям и 30 000 раз по скорости, соответственно. Надо же ещё учитывать, что на медленных нейтронах и геометрические размеры больше - оптимальный диаметр сферы будет 17 см для металлического урана (без отражателя) и около полуметра для водного раствора. Это даст ещё полпорядка к характерным временам.

[mihalchuk]

Мне, несведующему, необходимо пояснение.
1. Для приведение в действие ядерного заряда ядерная реакция на медленных нейтронах менее эффективна, чем обычная взрывчатка?
2. Для инициации ядерного взрыва медленные нейтроны не подходят?

[Андрей Суворов]

1. Для инициации ядерного взрыва нужна тщательно сфокусированная ударная волна. Все современные ядерные боеприпасы безопасны при одноточечном подрыве. Т.е. если из инициаторов, которые при ядерном взрыве должны сработать синхронно, подорвать один любой, то ядерного взрыва не будет, а будет диспергирование делящегося материала. При разгоне реактора - неважно, на тепловых нейтронах или на быстрых - никакой фокусировки, естественно, быть не может, энергия выделяется изотропно и ударная волна внутри АЗ вообще не формируется, только снаружи.

2. Для инициации ядерного взрыва скорость нейтронов не важна, но они должны попасть в делящийся материал одновременно, в течение, скажем, 10 наносекунд. Тепловые нейтроны со скоростью 2-4 км/с проходят за 10 наносекунд (10^-8 секунды) 20-40 микрон. При типичных в реакторах флюенсах в критсборку за 10 наносекунд могут попасть один-два десятка нейтронов. Спонтанное деление материала критсборки даст больше.

[mihalchuk]

Андрей Суворов:
 

1. Для инициации ядерного взрыва нужна тщательно сфокусированная ударная волна. Все современные ядерные боеприпасы безопасны при одноточечном подрыве. Т.е. если из инициаторов, которые при ядерном взрыве должны сработать синхронно, подорвать один любой, то ядерного взрыва не будет, а будет диспергирование делящегося материала. При разгоне реактора - неважно, на тепловых нейтронах или на быстрых - никакой фокусировки, естественно, быть не может, энергия выделяется изотропно и ударная волна внутри АЗ вообще не формируется, только снаружи.

Как я понимаю, можно добиться скорости ударной волны в ВВ 10 км/с, и то с учётом фокусировки. Но скорость ударной волны - это не скорость вещества, последняя будет максимум 2-3 км/с (порядка тепловой скорости нейтронов). С такой скоростью максимум будет сжиматься шар. Правда внутри к центру сжатие будет ускоряться. Непростая задачка... Неужели за 10 наносекунд возможно кратно нарастить критику?
Реактивная сила разлёта оболочки будет недостаточна? Если эта сила будет нарастать, то внутри сферы, не от самой поверхности вполне может образоваться ударная волна. Вопрос в создаваемом давлении, скорости его нарастания, а также - температуре (от этого зависит тепловая скорость нейтронов). Если водный раствор испаряется слишком быстро, можно попробовать спай урана с гидридом лития. И ещё - можно отразить внешнюю ударную волну.
 

2. Для инициации ядерного взрыва скорость нейтронов не важна, но они должны попасть в делящийся материал одновременно, в течение, скажем, 10 наносекунд. Тепловые нейтроны со скоростью 2-4 км/с проходят за 10 наносекунд (10^-8 секунды) 20-40 микрон. При типичных в реакторах флюенсах в критсборку за 10 наносекунд могут попасть один-два десятка нейтронов. Спонтанное деление материала критсборки даст больше.

Это понятно. То, что реакторы достаточно безопасны я верю или уже верю. Но если придраться - можно ли при большом желании такой реактор подорвать?

[Дем]

Это понятно. То, что реакторы достаточно безопасны я верю или уже верю. Но если придраться - можно ли при большом желании такой реактор подорвать?

Нет. Максимум - "вскипятить", после чего реакция прекратится из-за механического разрушения.

[Андрей Суворов]

Я, честно сказать, подустал
Давление, которое развивает сфокусированная ударная волна, измеряется десятками миллионов атмосфер. При изотропном нагреве больше, чем одной-нескольких тысяч не достичь.

Как совершенно точно замечено, скорость сжатия к центру повышается, главное, что критичность достигается и реакция начинается до того, как будет достигнуто максимальное сжатие. Нужно только, чтобы при этой реакции не выделилось слишком много энергии, чтобы сжатие не остановилось.

За время развития взрыва в атомной бомбе проходит 11-12 поколений нейтронов, причём, в трёх последних генерируется 80% энергии.

Поколение - это характерный размер девайса, делить на характерную скорость. У тепловых нейтронов одно поколение - это 100-200 микросекунд, в лучшем случае (водный замедлитель, в любом другом - больше, для графита - под миллисекунду), у нейтронов деления (1 МэВ) - 5-10 наносекунд.

[mihalchuk]

Это понятно. То, что реакторы достаточно безопасны я верю или уже верю. Но если придраться - можно ли при большом желании такой реактор подорвать?

Нет. Максимум - "вскипятить", после чего реакция прекратится из-за механического разрушения.

Вот как раз ответ из тех, которые порождают новые вопросы (и подозрения, но это не обо мне). Как я понимаю, сам реактор - это сильно докритический рыхлый кусок урана, в котором реакция без замедлителя не пойдёт. А замедлитель - это рабочее тело - водород или ещё что, сбрасываемое через сопло. В нештатной ситуации внутренняя часть реактора может оказаться без замедлителя. Реакция на быстрых нейтронах не пойдёт и тепловыделение снизится. Но нештатная ситуация может быть и критической. А что если реактор самореконфигурируется в опасную структуру? Или налетит на стенку со скоростью 10 км/с? (Почесав в звтылке, осторожно: или подвергнется сфокусированному удару стенок...) :roll:
Андрей Суворов:  
 

Давление, которое развивает сфокусированная ударная волна, измеряется десятками миллионов атмосфер.

Вот это по существу. Удивляет размах цифр, с такими ударными давлениями я дела не имел. Ручаюсь, потребуется толстый слой взрывчатки... Стоп! Это где такое давление - на поверхности сферы или в центре?

За время развития взрыва в атомной бомбе проходит 11-12 поколений нейтронов, причём, в трёх последних генерируется 80% энергии.

Значит задача задач - найти тринадцатое колено!  

Я, честно сказать, подустал

Ну что ж, мне уже стали понятны 2 вещи:
1. Ядерный реактор не опасен неуправляемой реакцией на быстрых нейтронах.
2. В этом будет трудно убедить дилетантов, прочитавших об атомной бомбе в учебниках и энциклопедиях. :?

[Андрей Суворов]

можно ли при большом желании такой реактор подорвать?

Нет. Максимум - "вскипятить",

Вот как раз ответ из тех, которые порождают новые вопросы (и подозрения, но это не обо мне).

Строго говоря, эффективность воды, как замедлителя, падает с увеличением температуры, поэтому при повышении температуры реактивность падает сама. Так что ещё до вскипания разгон может прекратиться (на это рассчитывать нельзя, не стоит, но эффект имеет место)

Как я понимаю, сам реактор - это сильно докритический рыхлый кусок урана, в котором реакция без замедлителя не пойдёт. А замедлитель - это рабочее тело - водород или ещё что, сбрасываемое через сопло.

Нет. Даже жидкий водород при температуре кипения - недостаточно эффективный замедлитель, по сравнению с водой, ибо в кубометре жидкого водорода содержится 71 килограммм водорода, а в кубометре воды - 111 килограмм. А водород при температуре 2000 кельвинов и выше слишком "редок", чтобы его принимать в расчёт. Тем не менее, заполнение реактора водородом даёт добавку реактивности - для РД-0410 это 0,39 доли запаздывающих нейтронов (для сравнения - диапазон органов регулирования в 16 раз больше доли запаздывающих нейтронов. Ещё для сравнения - заполнение азотом даёт убыль реактивности, в два раза больше, чем добавка при заполнении водородом.

Так вот. В реакторе ЯРД замедлитель пространственно разнесён с топливом и даже отделён теплоизоляцией - температура замедлителя не превышает 125 градусов по Цельсию. Замедление рабочим телом пренебрежимо мало.

В нештатной ситуации внутренняя часть реактора может оказаться без замедлителя.

"Отдельно внутренняя" часть не может остаться без замедлителя. Только весь реактор в целом. См выше.

В нештатной ситуации аварийные пружинные приводы заглушат реактор - для его критичности нужен не только замедлитель, но и отражатель, а органы управления представляют собой барабаны, врезанные в окна в отражателе.

Реакция на быстрых нейтронах не пойдёт и тепловыделение снизится. Но нештатная ситуация может быть и критической. А что если реактор самореконфигурируется в опасную структуру?

Самореконфигурируется? Демоны Максвелла подтащат атомы урана поближе друг к другу?

Любое энерговыделение внутри реактора (и внутри бомбы тоже) стремится разрушить конструкцию и нарушить критичность.

Или налетит на стенку со скоростью 10 км/с? (Почесав в звтылке, осторожно: или подвергнется сфокусированному удару стенок...) :roll:

Вот. Ключевой момент - при разрушении от внешнего воздействия реактор должен оставаться безопасным, и для этого нужно рассмотреть все реалистичные сценарии разрушения. Вот только "сфокусированный удар стенок" - это нереалистичный сценарий.

Андрей Суворов:  
 

Давление, которое развивает сфокусированная ударная волна, измеряется десятками миллионов атмосфер.

Вот это по существу. Удивляет размах цифр, с такими ударными давлениями я дела не имел. Ручаюсь, потребуется толстый слой взрывчатки...

А то! в "Толстяке" толщина слоя взрывчатки составляла 50 сантиметров! Но там система фокусировки была ну уж очень примитивной. Сейчас справляются гораздо меньшими затратами.

Стоп! Это где такое давление - на поверхности сферы или в центре?

Это на границе отражателя нейтронов (в Толстяке он был из природного урана) и плутониевого шара. Не забывайте, это сжимают сплошной монолитный металл!!!

1. Ядерный реактор не опасен неуправляемой реакцией на быстрых нейтронах.

Да, только не надо путать их с "мгновенными" нейтронами. Нейтроны деления бывают мгновенные и запаздывающие. Доля запаздывающих нейтронов - 0,67% от всего числа нейтронов. При обычном регулировании реактора реактивность находится в пределах единица плюс это значение (при подъёме мощности) и единица минус это значение (при уменьшении). При этом период реактора - время удвоения или уполовинивания мощности - составляет десятки секунд. При превышении доли запаздывающих нейтронов разгон будет с периодом в тысячу раз меньшим, но для бомбы нужно в миллиард, а не в тысячу. Потому что нейтроны хоть и "мгновенные", но им ещё нужно замедлиться, и уже в замедленном виде вызвать деление.

2. В этом будет трудно убедить дилетантов, прочитавших об атомной бомбе в учебниках и энциклопедиях. :?

Эээ... Такие случаи бывают очень, ОЧЕНЬ трудными.

Главное, что ЯРД, даже при максимально неблагоприятном развитии событий, не может вызвать проблем, сравнимых с Чернобылем, Хиросимой или другими известными инцидентами.

Даже если он, вопреки всем теориям и расчётам, взорвётся на килотонну-другую на высоте 40 км (а ниже и самые смелые не предлагают его запускать), от этого НИКТО не пострадает - не дойдёт ни ударная волна, ни рентгеновское излучение, световое будет сильно ослаблено, а радиоактивные осадки рассеются по всему земному шару...

[Андрей Суворов]

На самом деле, гораздо более неприятным является неконтролируемый вход в атмосферу уже отработавшего реактора при возвращении с Луны со второй косм. скоростью и диспергирование его на относительно малой высоте  с последующим компактным (десятки или сотни квадратных километров) радиоактивным заражением местности.

[Зомби. Просто Зомби]

А сделать так, чтобы сам разваливался на достаточно большой высоте?
Ведь возвращается со второй космической, почему он должен гореть ниже 50 км?
В конце-концов, это же итак сугубо "аварийный" вариант, вероятность которого сама по себе должна быть "мизерной", а в качестве "последнего средства" - саморазвал на большой высоте :roll:

[mihalchuk]

Проще сделать так, чтобы он вообще не входил в атмосферу.

[avp]

А почему бы на ЯРД не взлетать с планеты? Сбудется мечта о одноступенчатой ракете. Проблема для стартового стола будет с горением струи водорода в кислороде атмосферы.  Можно ли как то управляемо снижать УИ за счёт увеличения тяги?