Звездолет комбинированной схемы работы

Б.г.> Скорость даже тепловых нейтронов - несколько километров в секунду. Что придаст потоку эту скорость? Для этого же нужна мощность одного порядка с мощностью ЖРД на такую же тягу. Хотя это и копейки, по сравнению с желаемой мощностью ЯРД, взять это где-то сложно.
Что то не так. При такой скорости потока его диаметр будет меньше миллиметра для заданного расхода, что не позволит создать критическую массу.

- надо переводить. Где Alex_semenov?

Принимая скорость теплового нейтрона в 2200 м / с, это
следует, что скорость жидкости должна быть 66 м / с. Так как это
лишь около 4,7% от скорости звука воды комнатной температуры,
она должна быть возможность для распыления воды в камеру давления
при этой скорости. Суммарная скорость потока массы через камеру
составляет около 196 кг / с.

 

нюансы в пдф-ке выше.
ИМХО, надо учитывать запаздывающие нейтроны. Скорость фронта реакции будет много меньше скорости тепловых нейтронов.

S.I.> http://path-2.narod.ru/design/base_e/nswr.pdf

Что-то я, быстро просмотрев этот док, не понял, как они тягу собираются получать?

Стрелки с надписью аш-два-о я увидел, но это, похоже, какая-то магия. Не физика.

Надо разделить способ получения тепла и способ его превращения в тягу.
Деление, термояд, аннигиляция — это просто лампочка, которая светит энергией.
Как теперь получить тягу?

Кстати, "твёрдотопливный" ядерный двигатель, который загорелся, поработал, и кончился, можно использовать в чрезвычайно актуальной задаче отклонение злобных астероидов!!!

Xan> Деление, термояд, аннигиляция — это просто лампочка, которая светит энергией.
Xan> Как теперь получить тягу?
А вот тут ты не прав Насчет термояда, естественно Термоядерные реакции идут в ПЛАЗМЕ, могут непосредственно ее нагревать и она же, плазма, служит рабочим телом. Либо рабочим телом могут служить только продукты реакции.

Xan>> Деление, термояд, аннигиляция — это просто лампочка, которая светит энергией.
Xan>> Как теперь получить тягу?
Wyvern-2> А вот тут ты не прав Насчет термояда, естественно

Ну, я про тепловые двигатели.
С термоядом понятно, что можно прямое преобразование сделать.

Кстати, что-то никто всё ещё не изобрёл с нагревом от солнца.
Фокусирующее зеркало греет зайчиком чайник из вольфрама, а в нём кипит жидкий водород.
УИ сразу 950.
Зеркало одинаковой площади легче солнечных батарей, а тепла даёт гораздо больше.
Можно было бы между орбитами неторопливо грузы таскать.

Оптимистично — до 10 граммов тяги с квадратного метра зеркала.

Кстати-2.
Что-то никто всё ещё не придумал на солнечные батареи фокусировать солнечный свет диэлектрическим зеркалом, которое отражает только свет с полезной длиной волны, чтобы зря не греть батарею.

Xan> Стрелки с надписью аш-два-о я увидел, но это, похоже, какая-то магия. Не физика.
Н₂О - это для охлаждения отражателя плазмы который и создаёт тягу.

Xan> Фокусирующее зеркало греет зайчиком чайник из вольфрама, а в нём кипит жидкий водород.
Xan> Можно было бы между орбитами неторопливо грузы таскать.
Неторопливо не получится - водород выкипит быстро.

Xan>>>
Xan> Кстати, что-то никто всё ещё не изобрёл с нагревом от солнца.
Xan> Фокусирующее зеркало греет зайчиком чайник из вольфрама, а в нём кипит жидкий водород.
Xan> УИ сразу 950.
Центр Келдыша такой проект прорабатывали. Только нагрев предусматривался не вольфрама, а графитового стержня.

Xan> Кстати, я тут смотрел в потолок и пальцем... э-э-э... активизировал мыслительный процесс...
Xan> И внезапно двигатель изобрёл!
Xan> Берём длиннющую трубу из углеродного композита, наполняем её реакторной начинкой. Уран, отражатель, замедлитель.

S.I.> Берем цилиндр из обогащенного урана (если надо- с поперечными слоями графитового замедлителя?) вдоль оси множество каналов с поглотителем нейтронов. Стержни поглотителя тянем с заданной скоростью, в какой-то момент в торцевом слое пойдет реакция -он испаряется. Нейтроны делят следующий слой, в глубь реакция не идет благодаря стержням-поглотителям. Задача- сделать активную зону с максимальным отношением диаметра к толщине. Тогда разлет вещества будет направленным в основном перпендикулярно торцу. Разлет в стороны можно также уменьшить оболочкой цилиндра из тяжелого неделящегося материала типа свинца, вольфрама или урана-238. Получится шашка торцевого ядерного горения с инерционным соплом. Каналы замедлителя можно охлаждать прокачивая охладитель- висмут/свинец или ртуть. Тяжелые металлы значительно трудней ионизируются рентгеном чем кислород/водород воды. Графит (если он нужен для замедления нейтронов)- в поперечных оси цилиндра слоях. Т.е. можно получить более высокую температуру в более тонком слое.
S.I.> Получится нечто среднее между классической бомбой и реактором на быстрых (промежуточных?) нейтронах.

 

Ничего не выйдет, реагент превратится в плазму, и реакция на этом закончится, выгорание урана мизерное,
Инерциальное удержание работает лишь при максимальной скорости реакции при взрыве, при малой скорости реакции разлет будет гораздо быстрее, чем уран поделится,
что касается Зубрина, там сомнение относительно критичности струи соли, и да, при малейшем нагреве критичность исчезает,
У меня есть гораздо более реалистичная идея, берем несколько мини ускорителей ионов урана, и фокусируем пучки из них в одну точку, при определенной мощности пучков, в точке может образоваться критические условия, и пойдет реакция, и можно в принципе достичь хорошего коэффициента выгорания.
Но тут лучше использовать трансураны, с ними гораздо легче достичь критических параметров. И еще, фокус лучше всего размещать внутри магнитного поля, и в результате можно направлять струю в нужном направлении, как вариант, вместо урана, трансуранов можно использовать дейтерий, литий, гелий3 и запалить термоядерную стационарную реакцию, хотя это может быть и сложнее, чем реакция деления,
Я сначала думал, как запалить термоядерную реакцию в атмосфере Солнца, а именно направлять струи дейтерия в определенную область атмосферы Солнца, где зажечь реакцию подрывом бомбы, по идее подобное наверно можно зажечь и в атмосфере Земли, правда струи надо пускать через магнитное поле, иначе, может загореться вся струя, и потом, при обычных скоростях газовой струи вряд ли получится полное выгорание, и стационарное горение,

Xan> Кстати, что-то никто всё ещё не изобрёл с нагревом от солнца.

Солнечная двигательная установка [Wyvern-2#07.02.06 13:47]

Ну, и для скромности: http://elibrary.ru/item.asp?id=27126418

Xan> Что-то никто всё ещё не придумал на солнечные батареи фокусировать солнечный свет диэлектрическим зеркалом, которое отражает только свет с полезной длиной волны...
...а остальное - теряется коту под хвостик НАОБОРОТ - сейчас мацают двумя рукамЕ батареи в которых ВСЕ диапазоны употребимы

Sergeef> Ничего не выйдет, реагент превратится в плазму, и реакция на этом закончится, выгорание урана мизерное,
Да мизерное, Зубрин пишет о выгорании 0,1% от общей массы U-235 в растворе. Но этого достаточно для тяги в 1300 тонн при УИ=7000 сек для простой конструкции с расходом смеси 196кг/сек. Для продвинутых звездолётов выгорание больше.
Sergeef> Инерциальное удержание работает лишь при максимальной скорости реакции при взрыве, при малой скорости реакции разлет будет гораздо быстрее, чем уран поделится,
Сам посчитал? С какой стати скорость реакции будет малой? Струя изначально сверхкритическая. Просто Зубрин доказывает, что цепная реакция не будет начинаться сразу по достижению этой сверхкритичности. И эта задержка по времени позволяет отодвинуть фронт реакции от стенок двигателя.
Sergeef> что касается Зубрина, там сомнение относительно критичности струи соли, и да, при малейшем нагреве критичность исчезает,
При малейшем - это скока в градусах? На тепловых нейтронах реакция только начинается, дальше нейтронный фон этой реакции растёт быстрее чем падает плотность смеси. Естественно, до определённых пределов. Но среднее выгорание в 0,1% выглядит вполне реалистично.
Профессор И.Н.Бекман пишет http://profbeckman.narod.ru/YadFiz.files/L18.pdf что критическая масса урана-235 в растворах его соединений в воде - от 800 г. Деление 0,8 г выделит энергию эквивалентную 16 т ТНТ. Не плохо для начала.

Sergeef> У меня есть гораздо более реалистичная идея, берем несколько мини ускорителей ионов урана, и фокусируем пучки из них в одну точку
Реалистичная, но до сих пор нереализованная. Это не настораживает? Килограммы плутония ускорителями, да.. Но зачем? что бы получить большой бах?
Sergeef> Но тут лучше использовать трансураны, с ними гораздо легче достичь критических параметров.
Ну да, осталось придумать где их взять в достаточном количестве..

S.I.>

Зубрин так же показывает, как NSWR может бы использована и для более честолюбивой 120-и летней односторонней миссии автоматического зонда к Альфа Центавра. Он предлагает 300 тонный космический корабль несущий 2700 тонн топлива в виде водного раствора соли урана, обогащенного до 90%. Это высокоэнергетическое горючее будет сгорать в двигателе с высокой эффективностью, что создаст скорость истечения ракетной массы в 4 700 000 м/с. Такая скорость истечения позволит развить кораблю скорость, которая составит 3,63% от скорости света. Зубрит предлагает использовать большую часть всего запасенного на борту топлива для ускорения, а потом применить магнитный парус (смотри майский "Аналог"-92) для торможения в результате движения того против межзвездной среды.

 

Теперь пересчитай те же параметры для виверн-джета (! ) с форсажем по тяге - и посмотри насколько фсё иначе

S.I.> Журнал Новости Космонавтики - ЯРД Зубрина

И Зубрин и Алекс делают одну и ту же ошибку

Ядерное горючее (как мы знаем из детских книжек) обладает в миллионы раз большей ТЕПЛОТВОРНОСТЬЮ чем самое лучшее химическое топливо. Изюминка двигателя Зубрина в том, что используя только МИЗЕРНЫЙ процент выгорания ядерного горючего вы все равно можете получить на порядки большую скорость истечения чем у химии.
Во сколько раз больше?
Это надо считать.
Давайте посчитаем "на пальцах".

 

И тут же считает НЕПРАВИЛЬНО Из реакции расщепления ядра удастся извлечь столько энергии, сколько потребуется для испарения воды в р-ре - НЕ БОЛЬШЕ. Так как реакция тут же прекратится за отсутствием ЗАМЕДЛИТЕЛЯ. И даже, если мы сделаем очень высокое давление, то реакция прекратится как только замедлитель станет достаточно горячим, что бы не замедлить нейтроны до нужного уровня энергии. Максимум нагрева на вскидку - порядка 1000-2000⁰K...

P.S. Ровно по той же причине невозможен мой америцеевый ГфЯРД...а жаль -красивая была идея

Wyvern-2> Из реакции расщепления ядра удастся извлечь столько энергии, сколько потребуется для испарения воды в р-ре - НЕ БОЛЬШЕ.

Если интенсивно пихать топливо в камеру сгорания, сечение с температурой будет падать, но масса топлива будет увеличиваться.
И реакция не затухнет.
Так что для каждого расхода будет некоторая температура "горения".

Другое дело, что чтобы плотность падала несильно, давление подачи должно быть десятки тысяч и более атмосфер.

Что, конечно, с раствором невозможно.
А вот моя твёрдотопливная ракета могла бы!

Труба из углениток может выдержать несколько десятков тысяч атмосфер. Пусть, например, 100.
А топливо от температуры расширится в четыре раза, прежде чем реакция прекратится.
Плотность энергии (с небольшим коэффициентом):

E / V = P

Пусть начальная плотность топлива = 2, а после нагрева получится 0.5 = 500 СИ.
А давление 100000 атм = 1e10 СИ
Плотность энергии делим на плотность газа:

P = rho v² / 2

v = sqrt(v²) = sqrt(2 * P / rho) = sqrt(2 * 1e10 / 500) = 6324.5553203367586639977870888654

Скорость истечения получается всего 6 км/с.
А вовсе не 7000 км/с
Чтоб получить большую скорость, надо уменьшать плотность. При этом растёт размер, так как надо больше критической массы.
В общем, ядрёный двигатель непрерывного ядерного горения == полная фигня.

Wyvern-2> И тут же считает НЕПРАВИЛЬНО Из реакции расщепления ядра удастся извлечь столько энергии, сколько потребуется для испарения воды в р-ре - НЕ БОЛЬШЕ. Так как реакция тут же прекратится за отсутствием ЗАМЕДЛИТЕЛЯ.
А дальнейший разгон на быстрых (мгновенных) нейтронах никак не возможен? Т.е. водяной реактор в принципе не возможно взорвать? - Сомневаюсь я, однако © ИМХО, при хорошем нейтронном фоне быстрых нейтронов от разгона на тепловых сверхкритичность системы вполне может сохранится и без замедлителя. Во всяком случае это надо считать, а не отметать с порога.
В водяных реакторах специально вводят в теплоноситель борную кислоту что бы исключить возможность неконтролируемого разгона реактора при росте температуры.

Замедлитель будет замедлять нейтроны до теплового равновесия со средой, то есть по мере роста температуры активной зоны сечение деления будет уменьшаться. Соответственно будет уменьшаться реактивность системы и выделяемая мощность. Однако деление на промежуточных нейтронах требует меньше столкновений быстрых нейтронов до требуемого замедления - СЦР ускоряется, но требует увеличения массы делящегося вещества. Вступают в действие отмеченные ранее параметры - запас делящегося вещества над критичностью по массе и диапазон над критичностью по концентрации атомов водорода. Соответственно продлевается работоспособность активной зоны при её частичном разрушении и уменьшении концентрации замедлителя. Это значит, что внесённая положительная реактивность должна компенсировать уменьшение реактивности при развитии взрыва и через увеличение массы урана, и через повышение потока нейтронов.

 

Попытки создания ядерной бомбы на основе раствора гидрида урана были выполнены в 1953 [16]. Две гидрид-урановые бомбы были испытаны в ходе операции Upshot-Knothole [17]. Было показано, что мощность каждого из устройств составила примерно 200 тонн тринитротолуола.

 

.

Xan> В общем, ядрёный двигатель непрерывного ядерного горения == полная фигня.
Лет 15 назад тут тоже самое писали о ядерных импульсных двигателях.

Xan>> В общем, ядрёный двигатель непрерывного ядерного горения == полная фигня.
S.I.> Лет 15 назад тут тоже самое писали о ядерных импульсных двигателях.
Там основная проблема в скорости подвода топлива в камеру, при обычных скоростях подвода, продукты взрыва или истечения просто разбросают подводимое топливо, и реакция прервется в самом начале, 0,1 % выгорания у Зубрина это чрезмерно оптимистическая цифра, не будет там и такой,
Если применить подачу с помощью сфокусированных пучков ускорителей, то реакция в плазменном фокусе не остановит высокоэнергичные ионы, и горение реально станет стационарным, Тут вопрос в том, что плотность ионов в плазменном фокусе может быть значительно больше чем в обычном веществе, и как следствие, критические параметры будут достижимы при гораздо меньших массах, там вопрос будет лишь в суммарной мощности потоков ускорителей. Вполне можно получить горящий плазменный фокус и для урана 235, или плутония, но мощность устройства будет крайне велика по всем параметрам, тут гораздо предпочтительней выглядит термоядерный плазменныцй фокус, сфокусированных пучков дейтерия, и лития, мощность зажигания плазменного фокуса может быть весьма малой, вплоть до того, что такие устройства можно будет использовать не только на звездолетах, но и в электростанциях, или даже на транспорте, собственно проблемы термояда как таковой больше нет, есть вопрос только с его технической реализацией.

Sergeef> Там основная проблема в скорости подвода топлива в камеру, при обычных скоростях подвода, продукты взрыва или истечения просто разбросают подводимое топливо, и реакция прервется в самом начале, 0,1 % выгорания у Зубрина это чрезмерно оптимистическая цифра, не будет там и такой,
Ну, это требует расчётов. Будет - не будет. В 1953 году во взрывных устройствах на тепловых нейтронах была достигнута степень выгорания около 2% - 0,2Кт ТНТ. Давление в "камере сгорания" вполне может не позволить быстрый разброс - как и система имплозии в бомбе.

Для гидрида урана-235, помещённого в металлический кожух, отражающий нейтроны, критическая масса урана составляет около 550 граммов.

 

Sergeef> собственно проблемы термояда как таковой больше нет, есть вопрос только с его технической реализацией.
Да. Причём уже 60 (шестьдесят) лет.

Sergeef>> собственно проблемы термояда как таковой больше нет, есть вопрос только с его технической реализацией.
S.I.> Да. Причём уже 60 (шестьдесят) лет.

Не говори неправду Теоретические проблемы УТС были (отчасти случайно) решены совсем недавно - после нахождения Н-моды на токамаках последних поколений Режим улучшенного удержания был обнаружен немцами на своем токамаке построенном после Т-7, потом Кадомцев обсасывал несколько лет теоретическое обоснование. Об ИТЭР начали разговоры только в 1978, спроектировали к 1982. Построили TRTF и JET, проверили масштабируемость Н-моды, перепроектировали ИТЭР...и только в 1997 году пришли к инженерному реализЬму(tm)
Так, что толком еще и 20 лет нет...

За это время подтянулись ОЛ и сферомаки, появились миксины и прочий зоопарк...самое интересное - спереди

дубль.

Wyvern-2> Так, что толком еще и 20 лет нет...
Ладно. Ни ты, ни я результатов в виде электростанции всё равно не увидим. Так какая разница 20 или 60?