Верхом на ядре

Теги:космос
 

fast

опытный



Знаете, несмотря на все финансовые неурядицы, которыми просто славится мировая космонавтика (россияне топят «Мир», Европа экономит на исследовательских зондах, даже американцы урезают бюджет исследований далёких планет), порой кажется, что освоение человеком Солнечной системы происходит медленно прежде всего из-за мизерных скоростей, с которыми летают наши ракеты. Да, десятки километров в секунду это, конечно, немало – но лишь по земным меркам. Даже до Луны, висящей прямо над головой, приходится лететь десятки дней, а вот до Марса – уже десять месяцев. Но, кажется, выход, наконец, найден – и весьма достойный.
Исследователи из Университета Бен-Гуриона, что в Израиле, предложили использовать для космических путешествий ядерное топливо. Полностью отчёт о работе профессора Игана Ронена опубликован в свежем номере журнала «Nuclear Instruments and Methods in Physics Research» и, по отзывам специалистов, это первая реальная альтернатива современным космическим реактивным двигателям.
В основе движка – сверхтонкие пластины из сравнительно редкого радиоактивного изотопа америция-242м (Am-242m). В отличие от материалов, используемых в современной ядерной энергетике, пластины этого изотопа способны поддерживать реакцию расщепления ядер даже будучи толщиной всего в тысячные доли миллиметра. Это имеет очень важное следствие: большая часть осколков ядер свободно вылетает за пределы тонких пластин и может использоваться для нагрева до высоких температур газа, истекающая струя которого и будет создавать реактивное ускорение. Согласно теоретическим выкладкам, скорость истечения достаточна для путешествия с Земли на Марс всего за две недели.
Конечно, практическому применению разработки мешает масса проблем. Это и дороговизна топлива – Am-242m получают путём многоступенчатой переработки других изотопов, весьма трудоёмкой и относительно дорогой. Это и защита жилых отсеков летательного аппарата от продуктов распада. И, самое главное, – дизайн ядерного реактора: его пока не существует даже на бумаге. Однако заметьте: всё это проблемы чисто инженерного характера, и надо полагать, при соответствующем финансировании двигатель может быть построен уже в ближайшем будущем.


Евгений Золотов




 
+
-
edit
 

varban

администратор
★★★★
quote:
Даже до Луны, висящей прямо над головой, приходится лететь десятки дней
 

Да? Все же до луны несколько ближе... за десятки (т.е. 20...30 дней) я даже не представляю себе как можно лететь... надо Ball'a спросить.
quote:
...пластины из сравнительно редкого радиоактивного изотопа америция-242м (Am-242m)....
 

Настолько редкий, что все его разведанные залежи - в лабораториях... учет по старой традиции ведется по число атомов - где-то между 1010 и 1020 штук
quote:
Однако заметьте: всё это проблемы чисто инженерного характера, и надо полагать, при соответствующем финансировании двигатель может быть построен уже в ближайшем будущем
 

Да?
Дело за малым - объявить это национальной программы всех стран и народов - 90% всех доходов - на синтез америция, а на остальное - строить корабль и жить как-то...
Конечно, придется поплатиться кое-чем - энергия и сырьё - для ускорителей...
Много их должно быть, однако. И надо разрабатывать массовые конструкции - для каждой деревни - как китайцы со стале/чугунодобивными печами (сердце не дает написать домны и мартены) во время Большого прыжка, когда догоняли и перегоняли Америку по выплавке стали и чугуна...
Лет за 100, должно быть, управимся.
И тогда будет выполнена заветная цель - с Земли (если жалкие остатки планеты можно назвать этим гордым именем) улетить первый корабль на новом двигателе.

Как альтернативу предлагаю серьезные инвестиции в альхимию. Цель - создание философского камня II, который превращает металлы в америции!
 

Waldi

втянувшийся
Что-то не понял я преимущества америция перед ураном. Допустим, америций сможет нагревать газ, но сам нагреется до такой же тем-ры и испарится. Как можно будет управлять реакцией, если критическое сечение - тысячные доли миллиметра? И вообще, чем плох ГФЯРД? Что-то гонят они. М/б, кто-нибудь из мэтров ядерной энергетики прокомментирует?
[...падал прошлогодний снег...]  
+
-
edit
 

varban

администратор
★★★★
Я первым делом написал письмо на деревню дедушке , но потом подумал, что в России - праздники, и ответил как мог.
 

fast

опытный

Виноват, вот источник информации :

Magazin "Computerra" , № 47, Евгений Золотов (07.01.01)
 

hcube

старожил
★★
Мда. Вопросов больше нет. Компьютерра по ценности инфрмации сопоставима с ОБС. Там могут на полном серьезе заявить, что-де 'аннигиляционный двигатель проходит летные испытания уже в этом году'.
Убей в себе зомби!  

hcube

старожил
★★
Если уж на то пошло, то можно рассматривать и.. ну, скажем, радиевый двигатель. На альфа - частицах. Берем, формируем постоянными магнитами поле, искривляющее их траектории в нужную сторону - и телемаркет! В центре - радиевый источник, вокруг него - дольки магнитов, вдвигая - выдвигая его вдоль оси конструкции, регулируем степень искривления траекторий, и, как следствие, тягу. 12 лет непрерывной тяги! А еще тепло для бортовой электриники... ну чем я не гений, надо немедленно бежать патентовать )).
Убей в себе зомби!  
RU CaRRibeaN #08.01.2001 21:53
+
-
edit
 

CaRRibeaN

координатор

Ну посмотрим конечно что получиться, но вот только я не понимаю чем этот проект лучше всяких испытывавшихся ЯРД. Не вижу принципиальных отличий.
Shadows of Invasion.  
+
-
edit
 

varban

администратор
★★★★
Мдаааа...
Набрехал я про ускоритель, конечно, в 256 короба

quote:
Настолько редкий, что все его разведанные залежи - в лабораториях... учет по старой традиции ведется по число атомов - где-то между 1010 и 1020 штук
 


Не совсем так, если речь идет об 241Am в штатах добывают около 4 kg/год, если верить Химической энциклопедии 1988-1998 года.
И не весь он в лабораториях - используется довольно-таки широко - в источников альфа и гамма излучения.
А получается он не в ускорителях, а в реакторах - 239Pu захватвает нейтрон, и испустив гамма-квант, переходит в 240Pu, а тот, в свою очередь захватив нейтрон, терпит бета распад и переходит в 241Am.
Он может еще захватить нейтрон и перейти в 242Am
Вот насчет стоимости - многократно дороже золота - $300/g, если говорим о 241Am - только он продается. 242Am настолько редкий, что моя оценка о числе атомов может оказаться верной.
 
RU Oleg Lazouttchenko #09.01.2001 02:50
+
-
edit
 

Oleg Lazouttchenko
Олег Лазутченко

втянувшийся

Чтобы обсуждение было более предметным, считаю необходимым привести оригинальный текст, на который ссылается Е.Золотов, и его перевод.

URL: http://www.newswise.com/articles/2001/1/MARS.BGU.html

Текст:


EXTREMELY EFFICIENT NUCLEAR FUEL COULD TAKE MAN TO MARS IN JUST TWO WEEKS

Beer-Sheva, December 28, 2000 - Scientists at Ben-Gurion University of the Negev have shown that an unusual nuclear fuel could speed space vehicles from Earth to Mars in as little as two weeks. Standard chemical propulsion used in existing spacecraft currently takes from between eight to ten months to make the same trip. Calculations supporting this conclusion were reported in this month's issue of Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A (455: 442-451, 2000) by Prof. Yigal Ronen, of BGU's Department of Nuclear Engineering and graduate student Eugene Shwagerous.

In the article, the researchers demonstrate that the fairly rare nuclear material americium-242m (Am-242m) can maintain sustained nuclear fission as an extremely thin metallic film, less than a thousandth of a millimeter thick. In this form, the extremely high-energy, high-temperature fission products can escape the fuel elements and be used for propulsion in space. Obtaining fission-fragments is not possible with the better-known uranium-235 and plutonium-239 nuclear fuels: they require large fuel rods, which absorb fission products.

Ronen became interested in nuclear reactors for space vehicles some 15 years ago at a conference dedicated to this subject. Speaker-after-speaker stressed that whatever the approach, the mass (weight) of the reactor had to be as light as possible for efficient space travel. At a more recent meeting, Prof. Carlo Rubbia of CERN (Nobel Laureate in Physics, 1984) brought up the novel concept of utilizing the highly energetic fragments produced by nuclear fission to heat a gas; the extremely high temperatures produced would enable faster interplanetary travel.

To meet the challenge of a light nuclear reactor, Ronen examined one element of reactor design, the nuclear fuel itself. He found at the time that of the known fission fuels, Am-242m is the front-runner, requiring only 1 percent of the mass (or weight) of uranium or plutonium to reach its critical state. The recent study examined various theoretical structures for positioning Am-242m metal and control materials for space reactors. He determined that this fuel could indeed sustain fission in the form of thin films that release high-energy fission products. Moreover, he showed how these fission products could be used themselves as a propellant, or to heat a gas for propulsion, or to fuel a special generator that produces electricity.

"There are still many hurtles to overcome before americium-242m can be used in space," Ronen says. "There is the problem of producing the fuel in large enough quantities from plutonium-241 and americium-241, which requires several steps and is expensive. But the material is already available in fairly small amounts. In addition, actual reactor design, refueling, heat removal, and safety provisions for manned vehicles have not yet been examined.

"However, I am sure that americium-242m will eventually be implemented for space travel, as it is the only proven material whose fission products can be made available for high speed propulsion. Indeed, Carlo Rubbia has also recognized that this is the most probable fuel that will be getting us to Mars and back. I think that we are now far enough advanced to interest international space programs in taking a closer look at americium-based space vehicles."


Перевод (мой):


ЧРЕЗВЫЧАЙНО ЭФФЕКТИВНОЕ ЯДЕРНОЕ ТОПЛИВО МОЖЕТ LОСТАВИТЬ ЧЕЛОВЕКА К МАРСУ ВСЕГО ЗА ДВЕ НЕДЕЛИ

Бир-Шева, 28.12.2000. Ученые в Университете Бен-Гуриона показали, что нетрадиционные двигатели на ядерном топливе могут доставить человека к Марсу всего за две недели. Космические корабли с обычными ракетными двигателями на химическом топливе, используемые в настоящее время, делают это за 8-9 месяцев. Статья с соответствующими выкладками опубликована в этом месяце в журнале "Nuclear Instruments and Methods in Physics Research" профессором И.Роненом.

В статье исследователи показывают, что довольно редкий изотоп Am-242m может поддерживать реакцию деления в пластинах всего в микрометр толщиной; при этом высокоэнергетичные и высокотемпературные продукты деления могут выходить из ТВЭЛов и использоваться для двигателя в космосе. Такой процесс невозможен для широко используемых U-235 и Pu-239: они требуют массивных топливных стержней, которые поглощают продукты деления.

Ронен заинтересовался ядерными реакторами для космических аппаратов приблизительно 15 лет назад, побывав на конференции по этой теме. Докладчик за докладчиком критиковали любые подходы, ведь для эффективного двигателя масса реактора должна быть как можно меньше. На более поздней встрече профессор К.Руббиа (ЦЕРН; лауреат Нобелевской премии по физике за 1984 г.) осветил новую концепцию: использовать для нагрева газа высокоэнергетичные осколки ядер, полученные в процессе деления ядра; получаемые сверхвысокие температуры способствовали бы быстрейшему межпланетному перелёту.

Для ответа на проблему лёгкого ядерного реактора, Ронен исследовал ядерное топливо и нашёл, что из известных расщепляющихся материалов, Am-242m - лидер, его критическая масса составляет лишь 1 процент от массы урана или плутония. Последовало исследование предполагаемой конструкции космических реакторов на Am-242m. Ронен определил, что это топливо может поддерживать реакцию деления, будучи в форме тонких пленок, испускающих высокоэнергетические продукты деления. Кроме того, он показал, что продукты деления могут использоваться как непосредственно как рабочее тело, так и нагревать газ или быть топливом электрогенератора.

По словам Ронена, "имеется всё ещё множество препятствий, которые необходимо преодолеть, прежде, чем Am-242m сможет использоваться в космосе. Имеется проблема наработки топлива в достаточных количествах из Pu-241 и Am-241, процесс которой многоступенчат и дорог. Но материал уже доступен, хотя и в довольно малых количествах. Кроме того, ещё пока нет реального проекта конструкции реактора, систем заправки, отвода тепла и средства защиты обитаемых аппаратов.

Однако, я уверен, что Am-242m будет в конечном счете использован для космического путешествия, поскольку это - единственый материал, в отношени которого доказано, что его продукты деления могут быть использованы для высокоскоростного двигателя. Кроме того, К.Руббиа также считает, что это наиболее вероятное топливо, которое доставит нас к Марсу и обратно. Я думаю, что наши исследования продвинулись достаточно далеко, чтобы заинтересовать международные космические программы, чтобы они рассмотрели космические аппараты с двигателями на америции."


И наконец, мой ко всему этому комментарий:
15 лет назад товарищ Ронен упёрся в стену в той области, в которой он тогда работал (для нас неважно, в какой именно). Лихорадочные поиски золотой жилы привели к реакторам для ЯРД. Ясное дело, деньги можно было получить лишь под модную, но свеженькую тему, таковой темой стало исследование экзотических ядерных топлив. После опубликования отчётов внутри Университета имени Бен-Гуриона выяснилось, что Университет сей не так богат, чтобы покупать для опытных реакторов требуемые килограммы америция-242. Профессора вместе с его опытами послали нафиг, куда он и направился, по дороге делая хорошую мину при плохой игре и взывая к международному сообществу.
Короче, мы это не единожды проходили: дайте мне денег, дайте, я вам такую хреновину изобрету, все рты пораскрываете! Правда, вам это обойдётся в годовой бюджет планеты, ну да это ерунда, зато пока я это буду изобретать, я и сам денег наживу, и прапраправнукам своим на хлебушек с икорочкой оставлю.
[This message has been edited by Oleg Lazouttchenko (edited 09-01-2001).]
О.Л.
 
RU Серокой #15.01.2001 22:20
+
-
edit
 

Серокой

координатор
★★★★
[вырезал повтор]
[This message has been edited by Alecsandro (edited 16-01-2001).]
Больше не раскалятся ваши колосники. Мамонты пятилеток сбили свои клыки. ©  
RU Oleg Lazouttchenko #15.01.2001 22:47
+
-
edit
 

Oleg Lazouttchenko
Олег Лазутченко

втянувшийся

<вырезал повтор>
[This message has been edited by Alecsandro (edited 16-01-2001).]
О.Л.
 
RU Alecsandro #16.01.2001 01:13
+
-
edit
 

Alecsandro
Серокой

координатор
★★★★
Есть фотография "Топаза". Скоро отсканерю, есть интерес в размещении её на Базе?
Больше не раскалятся ваши колосники. Мамонты пятилеток сбили свои клыки. ©  
RU Серокой #16.01.2001 08:03
+
-
edit
 

Серокой

координатор
★★★★
Давай... А кроме "Топаза" ничего нету?
Больше не раскалятся ваши колосники. Мамонты пятилеток сбили свои клыки. ©  
RU Серокой #22.01.2001 07:01
+
-
edit
 

Серокой

координатор
★★★★
Да, Интернет у меня вчера забавно работал...
Нет, кроме "Топаза" пока что ничего нет. Разве что танковый компьютер :)
Больше не раскалятся ваши колосники. Мамонты пятилеток сбили свои клыки. ©  
RU Oleg Lazouttchenko #22.01.2001 22:47
+
-
edit
 

Oleg Lazouttchenko
Олег Лазутченко

втянувшийся

Олег, я отправил, проверьте почту
О.Л.
 

yuu2

опытный

>Олег, я отправил, проверьте почту
Угу, всё пришло, большое спасибо...
 

yuu2

опытный

Точно не помню, но критмасса у него порядка 12 грамм, т.е. на единичный двигатель требуется всего грамм 50. Всё бы ничего, но 242м тем и славен, что м - метастабильный, шустрый в распаде. В своё время делать было в институте нечего, считали. Досчитались: для получения одной единственной критмассы вся нынешняя ядерная энергетика планеты должна работать лет 20-40. И это без потерь изотопов в процессе переработки облучённого топлива.
 
+
-
edit
 

Svoboda

втянувшийся
The production of Am242m is accompanied by the production of undesirable
Am242, the ground-state isomer. At thermal neutron energies (0.0253 eV), the
great majority of americium isotopes produced from Am241 is the undesirable
242 ground-state kind, with only about a 10% yield of Am242m. This ratio
changes at increased neutron energies.

(1) 94 Pu-241 by beta decay => 95 Am-241 ( T½ = 432.2 yrs.)
(2) 95 Am-241 + neutron => 95 Am-242m (T½ = 141 yrs.) + 95 Am-242 (T½ = 16 hrs.)

In fast reactors the crossection for Am-242m production is nearly the same as
that for Am242, so the yield will be close to half as well (some Am-242m2 is
also produced - this has a 14ms T½ against spontaneous fission)

Думаю переводить не надо.

В статье http://afci.lanl.gov/documents/pdf/LA-UR-03-7179.pdf (рис 4.) показана доля невозбужденных ядер получаемых в реакции (2), видно что она достигает 50% только для 1 Мэв нейтронов.

В статье http://www.crs4.it/Areas/cfd/10-IWCP_article.pdf

сказано, что коэфициент размножения на тепловых нейтронах для Am-242m 2,7, так какого размера будет ядерный реактор?
I hope the Russians love their children too. ©Sting  
?? igor_suslov #13.08.2004 13:06
+
-
edit
 

igor_suslov

втянувшийся

varban>Да? Все же до луны несколько ближе... за десятки (т.е. 20...30 дней) я даже не представляю себе как можно лететь... надо Ball'a спросить.

А можно я за Ball'а? :)
Лететь надо с малой тягой - по спирали. Хотя тяга, которая обеспечит перелет на Луну за месяц, вообще говоря, не совсем соответствует "малости" :)
См. SYNERJETICS GROUP Аппараты с электрореактивными двигателями малой тяги (ЭРД) рассматриваются в качестве перспективных кандидатов для межорбитальных перелетов, в том числе и в гравитационной сфере Земли. Предполагается, что вследствие значительно большего у - меня авторы даже поблагодарили за что-то :) (Наверное, за то, что не мешал :) )
[a href="http://www.promtehsnab-chel.ru/index/?node_id=98"]Моя страничка ЗДЕСЬ[/a]  
?? Svoboda #13.08.2004 15:13  @igor_suslov#13.08.2004 13:06
+
-
edit
 

Svoboda

втянувшийся
igor_suslov>Лететь надо с малой тягой - по спирали. Хотя тяга, которая обеспечит перелет на Луну за месяц, вообще говоря, не совсем соответствует "малости" :)
igor_suslov>См. SYNERJETICS GROUP Аппараты с электрореактивными двигателями малой тяги (ЭРД) рассматриваются в качестве перспективных кандидатов для межорбитальных перелетов, в том числе и в гравитационной сфере Земли. Предполагается, что вследствие значительно большего у - меня авторы даже поблагодарили за что-то :) (Наверное, за то, что не мешал :) )[»]

Есть такой Smart-1, не совсем по спирали но летит
http://www.sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=35585


I hope the Russians love their children too. ©Sting  
RU Physicist #17.08.2004 08:07
+
-
edit
 

Physicist

новичок
fast, 07.01.2001 15:06:00:
Полностью отчёт о работе профессора Игана Ронена опубликован в свежем номере журнала «Nuclear Instruments and Methods in Physics Research»
 


Можете дать точную ссылку на статью?
 

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru