[image]

Термоядерный ракетный двигатель: как, зачем, почему и почем

Теги:космос
 
1 13 14 15 16 17 18 19
RU hcube #16.08.2010 14:34  @Татарин#16.08.2010 14:21
+
-
edit
 

hcube

старожил
★★
Татарин> С ДД-циклом такое не прокатит: магнитную систему (и реактор вообще) нужно от нейтронов защищать. Значит - принимать их энергию на стенку. А раз принял - надо рассеивать, хошь-не хошь... то есть - и энергию ты ловишь, и радиаторы у тебя стоЯт. На чём экономия?

А какой процент от выхода энергии реактора приходится на нейтроны? К слову, защиту можно делать скажем прокачкой дейтриевой смеси - тогда она нейтроны собирает в себя, и потом опять в реактор :-)

Идея не в том, чтобы НЕ собирать попутную энергию. Идея в том, чтобы НЕ получать энергию от заряженных результатов реакции - то есть просто сбрасывать нагретую дейтерий-гелиевую плазму за борт через магнитное сопло. Причем полноту сгорания / тягу можно регулировать катушкой -'сфиниктером' в хвостовой части реактора :-). Больше запер - выше полнота сгорания, выше температура, выше УИ, меньше тяга.

Энергию же для запуска и - возможно - для поддержания реакции - получать с энергетического ядерного реактора.
   8.08.0
EE Татарин #16.08.2010 14:51  @hcube#16.08.2010 14:34
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★★★
hcube> А какой процент от выхода энергии реактора приходится на нейтроны?
DD-50%, DT-70+%.
А большая часть того, что достаётся заряженым частицам быстро будет скинуто на те же стенки через рентген.

hcube> К слову, защиту можно делать скажем прокачкой дейтриевой смеси - тогда она нейтроны собирает в себя, и потом опять в реактор :-)
Что значит "собирает"? Нагревается нейтронами до кэВных температур, что ли? Просто нагревается? И куда это тепло потом?
В тритий дейтерий магически не превратится - и не надейся, сечения захвата у него очень мелкие.

hcube> Идея не в том, чтобы НЕ собирать попутную энергию. Идея в том, чтобы НЕ получать энергию от заряженных результатов реакции - то есть просто сбрасывать нагретую дейтерий-гелиевую плазму за борт через магнитное сопло.
Не факт, что вообще возможно будет выбирать энергию из плазмы (в том числе - через магнитное сопло). Скорее, придётся обойтись тем, что и так и этак неуправляемо валится.
Кроме того - стоимость топлива конкретно мешает (кроме, может быть, дейтерия, да и тот не дёшев).
   5.0.375.995.0.375.99
Это сообщение редактировалось 16.08.2010 в 15:01

RU Dem_anywhere #16.08.2010 23:44  @hcube#16.08.2010 13:57
+
-1
-
edit
 

Dem_anywhere

аксакал
★☆
hcube> Лично мое мнение, что _Я_РД - не надо вообще конструировать в принципе. Как класс. У него выигрыш по УИ в сравнении с обычным ЖРД не настолько велик, чтобы имел смысл его эксплуатировать.
Выигрыш-то может и невелик, зато как рабочее тело можно использовать практически любой подножный материал.
   3.5.113.5.11
MD Wyvern-2 #17.08.2010 00:17  @Татарин#16.08.2010 14:51
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★★★
hcube>> А какой процент от выхода энергии реактора приходится на нейтроны?
Татарин> DD-50%, DT-70+%.

Еще хуже. Та 1/2 реакций DD которая не выделяет нейтроны, выделяет ТРИТИЙ, который при условиях для DD-реакции почти с 100% вероятностью так же прореагирует с дейтерием и даст 14МэВ нейтрон
   3.6.83.6.8
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★★★
hcube> Энергию же для запуска и - возможно - для поддержания реакции - получать с энергетического ядерного реактора.

Ты почти добрался до моей последней идеи ;)
   3.6.83.6.8
EE Татарин #17.08.2010 00:38  @Wyvern-2#17.08.2010 00:17
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★★★
Татарин>> DD-50%, DT-70+%.
Wyvern-2> Еще хуже. Та 1/2 реакций DD которая не выделяет нейтроны, выделяет ТРИТИЙ, который при условиях для DD-реакции почти с 100% вероятностью так же прореагирует с дейтерием и даст 14МэВ нейтрон
Там почти полная симметрия:
- одна ветка даёт T+p, затем T+D=He4+n
- вторая даёт He3+n, затем He3+D=He4+p.
На каждый быстрый нейтрон из первой ветки приходится быстрый протон из второй. Если бы топливо всегда догорало полностью, то баланс был бы в пользу энергии заряженых частиц (порядка 60-70%, считать - влом), потому что быстрые ядра-продукты синтеза (трития, гелия-3, и гелия-4) - тоже несут энергию, пренебречь которой никак нельзя.
Но вторая реакция второй ветки идёт хуже второй реакции из первой ветки при температурах оптимальных для D+D.
   5.0.375.1265.0.375.126
MD Fakir #17.08.2010 00:55  @Татарин#17.08.2010 00:38
+
-
edit
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Татарин> Там почти полная симметрия:
Татарин> - одна ветка даёт T+p, затем T+D=He4+n
Татарин> - вторая даёт He3+n, затем He3+D=He4+p.

Слово "затем" здесь стоит совершенно зря.
Продукт первой реакции запросто может и НЕ прогореть - попросту не успеет.
Более того - чтобы он сгорел сразу за первый проход, без рециркуляции, еще придётся специально помудохаться.
   3.0.153.0.15
EE Татарин #17.08.2010 00:59  @Fakir#17.08.2010 00:55
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★★★
Fakir> Продукт первой реакции запросто может и НЕ прогореть - попросту не успеет.
Это не ко мне. Это к Нику. :)
У него тритий 100% прогорает. :)
   5.0.375.1265.0.375.126
MD Wyvern-2 #17.08.2010 01:22  @Татарин#17.08.2010 00:59
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★★★
Fakir>> Продукт первой реакции запросто может и НЕ прогореть - попросту не успеет.
Татарин> Это не ко мне. Это к Нику. :)
Татарин> У него тритий 100% прогорает. :)

А Дима совершенно правильно заметил: тритий действительно прогорает почти на 100% - ты сечения посмотри ;) А Не3 - далеко не полностью, где то 10-20%. Еще там есть экзотические Т+Т, Не3+Не3, р+D - их совсем мало, доли % Была у меня где то раскладка...
   3.6.83.6.8
MD Wyvern-2 #07.05.2012 15:51  @Wyvern-2#17.08.2010 01:22
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★★★
Оч. интересная статья - Алексей Беклемишев (ИЯФ СО РАН) о термояде | Нанотехнологии Nanonewsnet
Открытые ловушки вовсе не умерли! Просто они так пахнут :D (И кто такой Алексей Беклемишев?)
Интересное:
Идея совмещения многопробочной части с газодинамической в стационарном реакторе возникла в 2006 году в Институте ядерной физики. Если поток плазмы из газодинамической ловушки затормозить в многопробочной секции, то продольные потери уменьшатся, а эффективность удержания – возрастёт. Отцы-основатели, классики, которые изобретали многопробочную открытую ловушку, рисовали что-то похожее, но для импульсной системы. Они тоже считали, что не надо делать всю ловушку гофрированной, а нужно сделать центральную часть в виде гладкой трубы. Только в их варианте труба не была большим пробкотроном, а предполагалась такого же диаметра, как и гофрированная часть. Кроме того, считалось, что это чисто импульсная система, то есть с ГДЛ она была бы не совместима. Эффективное многопробочное удержание при относительно низкой плотности оказалось возможным благодаря коллективному рассеянию ионов на колебаниях плазмы (подобно уменьшению потока воды из гудящего крана). Оно было открыто коллективом лаборатории ГОЛ-3 ИЯФ.
 


ГДМЛ будет «гибридом» установок ГОЛ-3 и ГДЛ. Основная часть установки – это соленоид с двумя магнитными пробками, как на ГДЛ. В него инжектируются атомарные пучки, которые превращаются в плазме в быстрые ионы. Эти ионы удерживаются в ловушке и обеспечивают термоядерную реакцию. Для того чтобы система удерживала максимальное количество таких ионов, нужно, чтобы они инжектировались под немного разными углами к силовым линиям. Тогда давление плазмы (и энерговыделение) распределяется равномерно вдоль плеча соленоида – прообраза активной зоны реактора. Инжекция атомарных пучков осуществляется четырьмя парами инжекторов, каждый из которых имеет свой наклон к оси установки.

По бокам, за магнитными пробками, к центральному пробкотрону будут пристроены два участка с гофрированным магнитным полем, как на ГОЛ-3. Эти участки предназначены для подавления потока вытекающей плазмы. Плазма, всё-таки вытекающая из ловушки, попадёт в баки-расширители. В них будут установлены пластины-плазмоприёмники и инжекторы электронных пучков.
 


Центральный пробкотрон – десять метров. Гофрированные участки – по пять метров каждый, плюс баки расширителей; в сумме получается тридцать метров.
Пробочное отношение – восемь. Пробочное отношение – это отношение максимального магнитного поля (в пробке) к минимальному. Оно определяет относительный размер отверстия, через которое вытекает плазма. У нас площадь отверстия составляет 1/8 от сечения в самой широкой области. Чем меньше отверстие, тем лучше. Но чтобы его сделать совсем маленьким, нужно создать большое магнитное поле, а это дорого, потому что подразумевает использование дорогих сверхпроводников. Оказывается, что дешевле увеличивать длину многопробочных участков, чем увеличивать магнитное поле.
Комплекс атомарной инжекции будет состоять из восьми инжекторов мощностью 1 МВт и длительностью 1 сек. Атомы разгоняются до энергии 40 кэВ (тыс. электрон-вольт). ИЯФ является мировым лидером по разработке и изготовлению подобных приборов. Проблемы с технологией нет, были бы деньги. Каждый инжектор стоит порядка миллиона долларов, себестоимость, конечно, меньше, но всё равно это самая дорогая часть установки.
Очень важной частью установки будут электронные пучки. Кроме дополнительного нагрева плазмы, они должны будут поддерживать её электрический потенциал и генерировать звук в многопробочных участках. Их будет две штуки. По одному импульсно-периодическому инжектору в каждом расширительном баке, мощностью 5 МВт и энергией 50 кэВ.
Расчётная плотность плазмы составит 1–5*1014 в кубическом сантиметре. Это примерно в сто тысяч раз меньше, чем плотность молекул в атмосферном воздухе. Однако для горячей плазмы это большая плотность. Достаточно сказать, что её давление будет сравнимо с атмосферным.
 

Описание "смерти токамаков":
Какой вывод можно сделать из графика? Маленькие открытые ловушки дороже, чем токамаки, на токамаках можно получить гораздо лучшие параметры. Но если увеличивать размеры, то стоимость открытых ловушек растёт медленнее. Стоимость токамака пропорциональна кубу размера. А открытую ловушку просто удлиняют, поэтому она пропорциональна первой степени, то есть длине этой ловушки.
 
:)
Возможные приложения ГДМЛ в зависимости от габаритов (длинны):

Ну и по теме :)
Если бы удалось сделать небольшую термоядерную открытую ловушку, то это был бы готовый термоядерный ракетный двигатель, с соплом. Сейчас такое, конечно, звучит фантастически, но теоретически это возможно. Во всяком случае, встречаются серьёзные люди, которые выступают на конференциях с такими докладами. Конечно, с трудом верится, что ловушка в два километра поместится на космический корабль, но вдруг мы её когда-нибудь укоротим? Тридцатиметровая вполне могла бы поместиться; она, правда, тяжёлая, но это уже другая проблема.
 
   
MD Wyvern-2 #07.05.2012 15:55  @Wyvern-2#07.05.2012 15:51
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★★★
До кучи - отличное фото существующей ГДЛ:


И вообще отличная фотосессия по Институту Ядерной Физики (ИЯФ СО РАН)
   
MD Wyvern-2 #07.05.2012 16:25  @Wyvern-2#07.05.2012 15:55
+
+1
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★★★
Презентация ГДМЛ работы Беклимишева: http://www.inp.nsk.su/news/rss/2011_60_11_Beklemishev.pdf

Оч. интересно.
   
MD Wyvern-2 #07.05.2012 16:47  @Wyvern-2#07.05.2012 16:25
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★★★
Начал "копать" и докопался :D

Рыжков Сергей Витальевич защитил диссер на тему: Моделирование и анализ теплофизических процессов D-3He термоядерной плазмы обращенной магнитной конфигурации и так разошелся, что недавече сотворил в соавторстве с Ромадановым: Теплофизический расчет магнитного плазменного двигателя с термоядерной силовой установкой.

P.S. Самого доклада не нашел %(
   

au

   
★★☆
Wyvern-2> с трудом верится, что ловушка в два километра поместится на космический корабль

Поместится — в космосе места достаточно. Но сколько она весит, из чего и как сделана, и чем определяется длина?
   

Wyvern-2

координатор
★★★★★
Wyvern-2>> с трудом верится, что ловушка в два километра поместится на космический корабль
au> .... Но сколько она весит, из чего и как сделана, и чем определяется длина?

Читай: Термоядерный ракетный двигатель: как, зачем, почему и почем :D
   

au

   
★★☆
Wyvern-2> Читай: Термоядерный ракетный двигатель: как, зачем, почему и почем :D

Это толстый такой зацикленный посыл вместо ответа на простой вопрос?
   
MD Wyvern-2 #08.05.2012 13:37  @Wyvern-2#08.05.2012 13:02
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★★★
В копилку -по поводу ВТСП-магнитов:

Перспективы ВТСП магнитных систем со сверхсильными полями | Русский сверхпроводник

Перспективы ВТСП магнитных систем со сверхсильными полями
Автор: 
Д.И.Шутова
Прогресс производства высокотемпературных сверхпроводящих материалов расширяет возможности их применения в различных областях науки и техники. С помощью сверхпроводящих магнитов с ВТСП вставками станет возможным при температуре жидкого гелия относительно дешево получать поля с индукцией более 30 Тл. Это даст огромные преимущества, так как для низкотемпературной сверхпроводимости такие поля просто недостижимы, а биттеровские магниты неприемлемо дороги в эксплуатации.

// Дальше — www.rhsc.ru
 


Интересное:
В свете всего вышесказанного неудивительно, что сразу же после обнародования удачных опытов с ВТСП вставками в биттеровских магнитах началось финансирование проекта MagLab по созданию полностью сверхпроводящего (ВТСП+НТСП, рис. 4) комбинированного магнита на 32 Тл (что на 45% выше полей, получаемых при помощи самых мощных низкотемпературных магнитов). Национальный научный фонд США и Университет Флориды выделили на эти цели и млн., соответственно. Предполагаемый срок поставки готового устройства - осень 2012а год. Одновременно с MagLab британская компания Magnifye занимается поиском способов снижения стоимости первичной запитки током таких магнитов.
 


И главное:
Спустя год, на похожей галетной катушке, намотанной из ВТСП проводников 2-го поколения легированных цирконием, было достигнуто магнитное поле в ~ 1,1 Тл при 77 К

И наконец, в октябре 2008 года, абсолютным (на сегодняшний день) мировым рекордом достигнутой индукции магнитного поля стал гибридный магнит на 33,8 Тл, состоящий из ВТСП вставки на 2,8 Тл (из 40 м ВТСП ленты 2-го поколения) в узкоканальном биттеровском магните на 31 Тл.
 


Интересно, какие параметры будет иметь ГДМЛ с полем в 1Т на ВТСП и с комбинированными сверхпроводящими пробками на 32Т (пробочное отношение 32)? :)
   

Wyvern-2

координатор
★★★★★
Wyvern-2>> Читай: Термоядерный ракетный двигатель: как, зачем, почему и почем :D
au> Это толстый такой зацикленный посыл вместо ответа на простой вопрос?

Что бы не мучить: http://ufn.ru/ufn05/ufn05_11/Russian/r0511c.pdf

В этой работе, в конце(стр.1203), есть теоритический проект амбиполярного реактора. Примерные размеры можно прикидочно брать оттуда - это если не доверяешь мне :D
   

au

   
★★☆
Wyvern-2> В этой работе, в конце(стр.1203)

Спасибо. Но это совершенно не то: реактор на 3400МВт, горит D-He3. В вашем файле указан D-D — откуда это, а главное — почему именно 2км, при каких условиях?
   

Wyvern-2

координатор
★★★★★
Wyvern-2>> В этой работе, в конце(стр.1203)
au> Спасибо. Но это совершенно не то: реактор на 3400МВт, горит D-He3. В вашем файле указан D-D — откуда это, а главное — почему именно 2км, при каких условиях?

Видимо исходят из эффективного пробочного отношения Всё просто: эффективность "пробки", обеспечивающей удержание не зависит от геометрической длинны ОЛ А энерговыделение - зависит (почти) линейно.
   
+
-
edit
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Wyvern-2> Интересно, какие параметры будет иметь ГДМЛ с полем в 1Т на ВТСП и с комбинированными сверхпроводящими пробками на 32Т (пробочное отношение 32)? :)

1 Тл в центральной секции маловато для горения (для трития при большом везении может и хватит, но не факт).
Лучше всё-таки 2-3.
   3.6.33.6.3
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★★★
Wyvern-2>> Интересно, какие параметры будет иметь ГДМЛ с полем в 1Т на ВТСП
Fakir> 1 Тл в центральной секции маловато для горения ...
Fakir> Лучше всё-таки 2-3.

ИТЭР имеет 5Т при бетта 0,03. Т.е. активное поле = 0,15Т. При бетта хотя бы 0,45 (как на существующей ГДЛ) - 1Т это 0,45Т активных. В ТРИ РАЗА больше. Зачем еще больше? ЖР

Для дейтрий-гелия3 проектируют амбиполярную ловушку на 5Т с бетта 0,9. Это понятно, нужно примерно в 100 раз больше.
   
+
-
edit
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Wyvern-2> ИТЭР имеет 5Т при бетта 0,03.

Скооока?! ;)
   3.6.33.6.3
+
+1
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★★★
Wyvern-2>> ИТЭР имеет 5Т при бетта 0,03.
Fakir> Скооока?! ;)

А "скока"? ЖР 3% - это как раз 0,03 :)

P.S. Встретил отличнуб классифкацию ИТЭР-а: геронтомак :lol:
   9.0.19.0.1
+
-
edit
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Сильно сдаётся мне, что в тех источниках, что ты смотрел, имелась в виду не та бета, которая бета, а бетаN (коэффициент Тройона) :)


Бета в токамаке зависит от режимов, от много чего, в частности от тока и геометрии (см. формулу), но 3% - это как-то совсем мало (не то что для токамаков, но и для стеллараторов), и ИМХО навскидку маловато даже для стационарного режима. Ну может быть именно что для стационарного безындукционного (в к-м и Q минимальный ожидается), не знаю.
Более типичны всё же величины порядка 5-10%, редко до 15%, но в принципе бывает и больше (сильно зависит от геометрии).
А вот для тройоновского коэффицинте 3% - самая типичная величина.
   3.6.33.6.3
1 13 14 15 16 17 18 19

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