БПЛА с ядерным двигателем

A.s.> В любом случае мне кажется маловероятным использование каких-то промежуточных теплоносителей и теплообменников.
Согласен. Да и нет в этом смысла в одноразовом реакторе. Он и на расхолаживание не рассчитан - ибо в конце превращается в плазму.. Возможно большие габариты КР на испытаниях (замеченные ув. Паралаем) как раз для расхолаживания после парашютной посадки - запас теплоносителя там.

A.s.>> Нужна критическая масса. Для U235 примерно 25 кг, для плутония порядка 5 кг. Как бы долго ракета не летала, почти все это богатство останется в реакторе и пропадет с "достижением цели". Обидно...
Balancer> Интересно, нельзя ли придумать конструкцию, совмещающую критическое состояние реактора при полёте и перевод в надкритическое состояние над целью?
В книге Дайсона-младшего про взрыволет, как не странно, есть ответ. Младшенький с нескрываемым юмором рассказывает предысторию атомных ракет и оказывется, что еще в конце 1940-х в Лос-Аламосе всерьез рассматривали такую комбинацию. Мол, реактор ракеты, он же в конце - бомба. Было несколько совещаний. Сделаны расчеты. Опять совещались. Но быстро пришли к выводу что получится и хреновый реакотр (взорвется нафик от малейшей фигни) и хреновая бомба (пшик а не бомба).

khach> Тут другой вопрос- в блоге https://tnenergy.livejournal.com/128546.html
khach> разбирали- не вытанцовывается ЯТРД по габаритам. Слишком большая активная зона должна быть и вал ТРД портит компоновку. Отсюда два вопроса: возможно ли найти материал для вала турбины с низким поглощением нейтронов чтобы не портить классическую компоновку ТРД ( вал проходит сквозь активную зону). Потому что схема "коромысло" вряд ли влезет по габаритам.

Даже установка нескольких сот кг секторной защиты не сильно снизит эти уровни, т.к. нейтронны и гамма-кванты будут отражаться от воздуха и "обходить защиту".

 

Это слабо.


khach> разбирали- не вытанцовывается ЯТРД по габаритам. Слишком большая активная зона должна быть и вал ТРД портит компоновку. Отсюда два вопроса: возможно ли найти материал для вала турбины с низким поглощением нейтронов чтобы не портить классическую компоновку ТРД ( вал проходит сквозь активную зону). Потому что схема "коромысло" вряд ли влезет по габаритам.

Один вариант ответа лежит вообще на поверхности.
Но, хотя я и сомневаюсь, что там ЯТРД - лучше промолчать, памятуя про "а кто скажет тот ответ..."


khach> Второй вопрос- если активная зона все равно не лезет, возможно ли построить двигатель по схеме нейтронного размножителя? Т.е подкритическая активная зона, около нее источник нейтронов циклотронного типа. Отбор электрической мощности на источник нейтронов от вала ТРД. Отпадает много проблем с регулировкой реактора. Можно отрабатывать такой двигатель без полетов, в отличии от прямоточника.

Электроядерный реактор на КР?!! Отсыпьте!


На самом деле есть тоже лежащий на поверхности специфический вариант, пригодный именно для КР. Но, памятуя - см. выше.
Хренли гадать.

A.s.> Для тепловых же каждый атом U235 "более жырный"! Действительно может быть много меньше. Но! Все равно логика в целом такая же. Чем по меньшему объему расположены атомы топлива, тем их критическая масса меньше. Поэтому все равно надо пытаться сделать реактор для крылатой ракеты как можно более компактным.

В РД-0410 был применён гетерогенный реактор на тепловых нейтронах, замедлителем служил гидрид циркония, отражатели нейтронов — из бериллия, ядерное топливо — материал на основе карбидов урана и вольфрама, с обогащением по изотопу 235 около 80 %. Конструкция включала в себя 37 тепловыделяющих сборок, покрытых теплоизоляцией, отделявшей их от замедлителя. Проектом предусматривалось, что поток водорода вначале проходил через отражатель и замедлитель, поддерживая их температуру на уровне комнатной, а затем поступал в активную зону, где охлаждал тепловыделяющие сборки, нагреваясь при этом до 3100 К.

 

S.I.> Почитай таблички в пдфке выше. Замедлителем может быть не только вода. Критмасса порядка 0,5кг.
Да-да, спасибо. Я понял свою ошибку. Это хорошо что крит. массу можно сильно снизить. Это явно повышает ценность концепции.
Но для меня главная деталь - как эта штука регулируется. Такой ЗЛОЙ реактор. Маленький, горячий, кошмар! Это действительно должна быть просто бомба (хреновая, конечно но ну ее нафик!).
Тут говорили о саморегулировании.
Возможно это - мысль. Но опять таки. У любого такого саморегулирования есть границы. Вписать режимы полета в них - это вам не фунт изюма!
Я ведь как и вы - конченный Ориощик (взрыволетчик). И всегда утверждал что летать на реакторах - верх безумия. Не будет крылатых реакторов! Мол, на бомбах летать - куда безопасней. И вдруг - такая новость! Полетел! Для меня это - разрыв шаблона! В клочья!

Это круче чем тачка Маска в межпланетном пространстве (гворят ее уже видели в Дагестане с перебитыми номерами)!

A.s.> Но для меня главная деталь - как эта штука регулируется. Такой ЗЛОЙ реактор. Маленький, горячий, кошмар! Это действительно должна быть просто бомба (хреновая, конечно но ну ее нафик!).
A.s.> Тут говорили о саморегулировании.
Естественно! Для одноразового прямоточника регуляция вообще не нужна. Ему же не надо маневрировать скоростью

Wyvern-2> Естественно! Для одноразового прямоточника регуляция вообще не нужна. Ему же не надо маневрировать скоростью
Да, я согласен. Эту мысль я сразу уловил. Меня вообще говоря еще в четверг вечером кум из Питера огорошил, мол атомная крылатка пошла. Он сам толком ничего не понял. Я под сотол упал, почти оттуда же жена погнала спать. Утром - на работу. У меня тут вокруг эти... ну посмотри на мой флаг... Они разумеется ни слухом ни духом. Ну и я - мол ничего особенного не случилось. А сам потихоньку роюсь в сети. И первая мысль - точно прямоточка! Гиперзвуковик в духе "Плутон"! Ай да Пу...шкин, ай да сукин сын! Пороховиками разогнали до маха-двух, вывели на режим критзону, а дальше - как по рельсам на 3-5 (а может и 10!) махах хоть десять кругосветок!
"Сонце наше" (то есть "ваше", вернее русское, в общем Гаранта мира и стабильности) я услышал только сегодня утром и понял что никакая это не прямоточка. Класс ракеты точно обозначен. Типа "Томогавк". Сомнений быть не может. Дозвуковая. Значит наверняка есть компрессор и есть турбина.
Почему я так думаю?
Двигатель должен для начала отработать "статически". На стенде (а если атомный, то в каком-нибудь герметичном бункере где изолировать аварию можно). Для прямоточки нужна труба. Для гиперзвука-сверхзвуковая труба. То есть в случае без турбины-компрессора нужно очень богатое оборудование чтобы довести все до ума. Например, когда испытывали "Плутон" целый комплекс для этого выстроили.
Здесь вряд ли было так.
У нас (у вас, у них, русских) ведь везде - "партнеры". Они же (как и мы как и вы) - под их оккупацией по-сути. Они же везде шныряют и все секут! Все открыто! Входи-смотри! Спрятать можно, но немного. Комплексный стенд на пол Снеженска не спрячешь.
Да и где деньги, Зин?!
А то что полетело - сурпрайс, как я понял по первой реакции гигимонов. Не поверили. Значит хрен что толком знали (хотя и догадывались). Значит сделано "малыми силами" (условно конечно)."В пыльном подвале". На старой базе. Как пел другой Вовочка "А наши ребята (за ту же зарплату)"!
Так что я больше верю именно в турбовентилятор.
Хотя хрен знает что там!

sam7>>> Тонкостенный - для скорости теплопередачи.
smalltownboy>> в стационарном режиме скорость не важна
sam7> Как инженер - сомневаюсь, но я не специалист в таких двигателях.

Чем меньше скорость, тем больше разность температур (перегрев) при том же теплопереносе.
Предельная температура сборок тоже ограничена, поэтому лучше чтобы скорость теплопередачи была выше.
Там кстати несложно прикинуть. Теплоемкость воздуха 1000 Дж/(кг·град), т.е чтобы нагреть 1 кг воздуха на 1000 градусов требуется 1 Мдж.

Если тепловая мощность реактора 1 МВт, т.е. 1 МДж\сек, то он будет нагревать 1 кг воздуха на 1 тыс. град в секунду? Что-то маловато

зы. а ну кстати
"Tory-IIC проработал 5 минут на полной мощности в 513 мегаватт и обеспечил тягу в 16 тонн;"
Получается 16 тонн тяги? При какой выходной температуре воздуха и расходе?

A.s.> Так что я больше верю именно в турбовентилятор.
Что годится и для торпеды, как первый контур.

почему-то на это не обращают внимания:

Россия завершила испытания малогабаритной ядерной энергетической установки для крылатых ракет и автономных подводных аппаратов.

 

PSS> Знать бы где эта коса
Куршская коса?

A.s.> Так что я больше верю именно в турбовентилятор.
Возвращаясь в начало темы и цитируя сам себя:
Сообщения пользователя Serg Ivanov в теме БПЛА с ядерным двигателем

Мини-ТРД тоже недавно появились http://www.uav.ru/articles/micro_trd.pdf
При массе 1кг и стоимости 2500 баксов тяга 10кг.
По удельному расходу керосина можно посчитать тепловую мощность -примерно 150квт получается. Это простейший авиамодельный ТРД с центробежным компрессором и одноступенчатой турбиной.

 

Мини-ТРД -температура на турбине 1000С.

 

50Мвт тепловой мощности должно хватить для 400 кг тяги ТРД при температуре на турбине 1000С.

PSS>> Знать бы где эта коса
diakin> Куршская коса?

Под Новой Землей куча самых разнообразных кос. Выбирай не хочу.

PSS> Под Новой Землей куча самых разнообразных кос.
Так в мультике она оттуда и летит.

diakin> Там кстати несложно прикинуть. Теплоемкость воздуха 1000 Дж/(кг·град), т.е чтобы нагреть 1 кг воздуха на 1000 градусов требуется 1 Мдж.
diakin> Если тепловая мощность реактора 1 МВт, т.е. 1 МДж\сек, то он будет нагревать 1 кг воздуха на 1 тыс. град в секунду? Что-то маловато
По моей гипотезе в 4 раза больше. То есть получаться 4 кг воздуха в секунду. Но. Эта температура сливается тут же на вращение турбины. А турбина через вентилятор второго контура разменивает "температуру" (давление струи из реактора) на объем воздуха с меньшим давление. Это же турбовентилятор. Как для двиЖителя идеально, чтобы скорость потока воздуха (то что за вентилятором) равнялась скорости полета, то есть 270-300 м/с и его температура, желательно чтобы мало отличалась от забортной. Но опять таки, это все желания.

A.s.> Идеально чтобы скорость потока воздуха (то что за вентилятором) равнялась скорости полета, то есть 270-300 м/с и его температура, желательно чтобы мало отличалась от забортной. Но опять таки, это все желания.
На видео нет вентилятора и есть светящаяся реактивная струя. ТРД.

S.I.>> Возможно. Посмотри ещё её в полёте.
paralay> Там не от чего оттолкнуться
Оттолкнись от диаметра на старте.

PSS>> Под Новой Землей куча самых разнообразных кос.
S.I.> Так в мультике она оттуда и летит.

Чувствую эту тему никто внимательно не читает..

S.I.>> Почитай таблички в пдфке выше. Замедлителем может быть не только вода. Критмасса порядка 0,5кг.
A.s.> Да-да, спасибо. Я понял свою ошибку. Это хорошо что крит. массу можно сильно снизить. Это явно повышает ценность концепции.
A.s.> Но для меня главная деталь - как эта штука регулируется. Такой ЗЛОЙ реактор. Маленький, горячий, кошмар! Это действительно должна быть просто бомба (хреновая, конечно но ну ее нафик!).
A.s.> Тут говорили о саморегулировании.


Был у нас еще в 50е такой реактор ДОУД-3 или РВД. Просто куб из урана и графита без всяких органов регулирования. Реакиция начиналась, реактор нагревался коэфицент размножения падал и реакция прекращалась. Реактор остывал и опять начиналась реакция. И т д.

Такой способ был выбран для того чтобы достичь очень высоких температур. В качестве первого шага к ЯРД. Кстати, достигли.

S.I.> Оттолкнись от диаметра на старте.
Я от него и оттолкнулся. Вопрос лишь в том, та ли пусковая установка на видео.
Хвостовой участок ракеты видимо стальной как у Яхонта, блестит наверное он, а не струя. То есть зона высокой температуры. Из соображений центровки тяжёлый реактор там быть не может ибо крыло в правильном месте

S.I.> На видео нет вентилятора и есть светящаяся реактивная струя. ТРД.
А это часом не стартовый ускоритель? У меня сильное сомнение что самолет подошел бы так близко к ракете с включенным уже ядерным реактором. Там же чудовищный гамма и нейтронный фон вокруг!

A.s.> А это часом не стартовый ускоритель? У меня сильное сомнение что самолет подошел бы так близко к ракете с включенным уже ядерным реактором. Там же чудовищный гамма и нейтронный фон вокруг!
Для ускорителя - огня мало. Да и старт отдельно показан.
Там телеобъектив. И возможно съёмка с БПЛА.

S.I.>> На видео нет вентилятора и есть светящаяся реактивная струя. ТРД.
A.s.> А это часом не стартовый ускоритель? У меня сильное сомнение что самолет подошел бы так близко к ракете с включенным уже ядерным реактором. Там же чудовищный гамма и нейтронный фон вокруг!

Близко? У меня подозрение что до них там было несколько километров. Из-за чего и пришлось кадрировать и вставлять в кадр. Впрочем также может быть что это был как раз пресловутый имитатор реактора (не спрашивайте как)

PSS> Был у нас еще в 50е такой реактор ДОУД-3 или РВД. Просто куб из урана и графита без всяких органов регулирования. Реакиция начиналась, реактор нагревался коэфицент размножения падал и реакция прекращалась. Реактор остывал и опять начиналась реакция. И т д.
PSS> Такой способ был выбран для того чтобы достичь очень высоких температур. В качестве первого шага к ЯРД. Кстати, достигли.
То есть эксперементы с саморегулируемыми реакторами происходят давно. Я тоже могу вставит со своей стороны что тот же Дайсон известен разработкой ТРИГИ - специального эксперементального реактора который именно что останавливался сразу же как нагревался выше нормы. Это его свойство до сих пор используют для получения импульсов нейтронных потоков. Выдергивают стержни, реактор идет в разгон и сам себя глушит. Первый такой эксперемент почетно доверили самому Нильсу Бору. Он нажал кнопку, стержни ушли вверх, бассейн вспыхнул синим цветом черенковского света и... потух. Это был, кажется 1957 или 58-й.
Все логично.
То есть. Конструкционно добились, что сборка нагревается до, скажем 1300 К и дальше теряется критичность. Остыла - критичность опять возникла. Ведь как тут меня вразумили критическая масса зависит от сечения. А сечение зависит от температуры (скорости) термализованных с реактором нейтронов. Выше температура - ниже сечение. Критическая масса падает.Ниже температура сборки, ниже скорость нейтронов - критичность возросла.
Такие сборки чем плохи?
Они требуют стабильности теплоотвода. То есть ракета должна идти на постоянной скорости. Но для ракеты это так и есть. Для атомного самолета (где нужно регулировать тягу) такой подход не годится.

Еще чем плохое это решение как для ракетного двигателя.
Все же недопустима относительно длительная работа раеактора. То есть невозможно заметное выгорание горючего и отравление реактора. Это может сдивинуть механизм самостабилизации. Хотя, возможно это можно чем-то компенсировать? Для крылатой ракеты, в любом случае, это не страшно, так как даже если она сделав 10 кругосветных путешествий, она вряд ли выжжет более нескольких грамм из килограмма (мов) ядерного топлива. Так что...

S.I.>> Оттолкнись от диаметра на старте.
paralay> Я от него и оттолкнулся. Вопрос лишь в том, та ли пусковая установка на видео.
Оттолкнись от автомобильного габарита. Шире 2,5 метров ТПК быть не должен.
paralay> Хвостовой участок ракеты видимо стальной как у Яхонта, блестит наверное он, а не струя. То есть зона высокой температуры. Из соображений центровки тяжёлый реактор там быть не может ибо крыло в правильном месте

Реактор как раз под крылом. За ним турбина, перед ним - осевой компрессор. Ну и теневая защита оборудования в носовой части уравновешивает.