Ядерный двигатель

[L-mik]

Вот тут http://elib.biblioatom.ru/text/atomnaya-energiya_t5-3_1958/go,89/
описан реактор на газобразном гексафториде урана, в котором при давлении 1.3 атмосферы вышли на критику при объеме в 200 литров и массе газа в 3кг
Вот подумалось: представим тор, заполненный гексафторидом урана с подкритическими параметрами. Пусть там гуляет закольцованная волна, тогда в зоне максимального давления волны может развиться и зактритика. Получится этакий огонек, летающий по тору со скоростью 80 м/с ( скорость звука в этом газе ). 
Интересно, с каким кпд можно собрать энергию с этой летающей зоны ионизации?
За ней, вероятно, еще и ударная волна будет.

[Алексей Любопытный]

L-mik пишет:
описан реактор на газобразном гексафториде урана, в котором при давлении 1.3 атмосферы вышли на критику при объеме в 200 литров и массе газа в 3кг

То есть внешний источник гамма квантов вообще не нужен? Всё интереснее и интереснее. Газ, который сам себя ионизирует.

[Алексей Любопытный]

Ну фсё, теперь я знаю как работает реактор железного человека.

Спойлер

[свернуть]

Только вот как он от радиации защищается?    

[newbieАлександр]

Спасибо конечно, но "бабушка" мало что поняла, а вот тут что не так, что добавить к описанию:
 

[Алексей Любопытный]

Судя по имеющимся схемам вроде бы всё так.









Вот только что-то мне подсказывает, что вместо холодильника и регенератора можно поставить две катушки индуктивности. Причём та, что на месте холодильника, должна забирать энергию из плазмы преобразуя её в ток электронов в катушке. А та, что на месте регенератора, должна забирать или возвращать энергию из/в плазму в зависимости от её температуры в этом месте.

[Алексей Любопытный]

Катушка на месте холодильника должна быть довольно большой (длинной) из-за малой массы электронов. Им ведь нужно энергию с потока ионов снять, которые на несколько порядков тяжелее.

[Татарин]

newbieАлександр пишет:
Спасибо конечно, но "бабушка" мало что поняла, а вот тут что не так, что добавить к описанию:

Всё так, только:
- около "катушки" газ не будет ионизирован. Катушка должна быть ровно там, где радиоизотоп. Только там будет ионизация. Средняя скорость газа в резонаторе мала, и плазма рекомбинирует задолго до того, как пройдёт пол-резонатора.
- ионизация для многих изотопов не будет достаточна. Принципиально это, конечно, сделать можно, но гораздо сложнее, чем с реактором и подбор изотопа будет непростым.

Это именно предлагаемая мной схема, но "холодные" зоны перемежаются с ядерным топливом, и "катушка" находится там же: энергия должна сниматься именно в зоне ионизации.

[Татарин]

L-mik пишет:
Вот тут http://elib.biblioatom.ru/text/atomnaya-energiya_t5-3_1958/go,89/
описан реактор на газобразном гексафториде урана, в котором при давлении 1.3 атмосферы вышли на критику при объеме в 200 литров и массе газа в 3кг
Вот подумалось: представим тор, заполненный гексафторидом урана с подкритическими параметрами. Пусть там гуляет закольцованная волна, тогда в зоне максимального давления волны может развиться и зактритика. Получится этакий огонек, летающий по тору со скоростью 80 м/с ( скорость звука в этом газе ).
Интересно, с каким кпд можно собрать энергию с этой летающей зоны ионизации?
За ней, вероятно, еще и ударная волна будет.

У гексафторида урана есть проблема: нет материалов, которые его удержат при работе реактора на хоть сколь-нить значимой мощности. Атомарный фтор - это нечто. Он окисляет даже ксенон.

[Алексей Любопытный]

Посчитать акустические колебания в плазме непросто. Плазма ведёт себя не как упругий газ. Она является сильным диамагнетиком на частотах колебаний ниже Ленгмюровской и проводником на частотах колебаний выше Ленгмюровской. По этому необходимо будет применять специальные формулы, которые в мире мало кому известны.

Но я могу провести кое-какую аналогию, для понимания того, как работает термоакустический двигатель Стирлинга.

Спойлер

Что такое двигатель Стирлинга? Да это же типичный электрический колебательный контур. Рассмотрим примеры.

В вот этой схеме есть два холодильника, нагреватель, регенератор между первым холодильником и нагревателем, и резонатор. Что такое эти компоненты?


Вот так выглядит простейший колебательный контур в электрических схемах.


Что делает катушка индуктивности? Ток электронов в ней аккумулируется в виде магнитного поля в сердечнике. При этом, в момент отбора энергии катушкой она замедляет электроны (охлаждает). Если скорость электронов падает ниже определённого уровня, катушка начинает отдавать энергию электронам поддерживая скорость их тока (подогревая). То есть катушка индуктивности это инерционный аккумулятор энергии, который работает по потоку электронов, то есть отдаёт энергию электронам ускоряя их в том же направлении в котором энергия забиралась.

Что делает конденсатор? Конденсатор тоже накапливает энергию до определённого уровня и отдаёт, но в отличие от катушки индуктивности в противоположном направлении!

Вот собственно в чём принципиальное отличие катушки индуктивности от конденсатора, если рассматривать их работу упрощённо. Благодаря двум этим элементам можно построить колебательный контур, в котором поток электронов колеблется на специальной рассчитанной частоте.

Теперь вернёмся к первому рисунку с термоакустическим двигателем Стирлинга. Холодильник в нём соответствует положительному потенциалу в электрической схеме. Нагреватель соответствует отрицательному потенциалу. А что такое регенератор? Регенератор накапливает энергию и отдаёт в случае уменьшения температуры газа ниже температуры регенератора. Причём тепло отдаётся без изменения направления движения газа, то есть по потоку. Тогда регенератор работает аналогично катушке индуктивности.

Но где конденсатор? Конденсатор на рисунке это резонатор. Он накапливает энергию газа в виде давления. Когда давление достигает определённой величины энергия отдаётся в обратном направлении. По этому резонатор на рисунке это конденсатор.

Теперь можно ответить на вопрос, чего не хватает в этом рисунке?

Здесь не хватает конденсатора, который отражал бы акустические волны в обратном направлении. И это было бы верно, если бы не одно "но". Существуют колебательные контуры без конденсаторов. Такие контуры называются спиральными резонаторами Тесла. Их ограничением является жёсткое требование к длине проводника колебательного контура, так как такие резонаторы могут генерировать только стоячие волны.

Об этом же ограничении сказано на сайте Хабрахабр, где уточняется, что длина трубы термоакустического двигателя Стирлинга должна быть кратна длине генерируемой волны. Это обязательное условие для спирального резонатора Теслы, но не обязательное для других типов колебательных контуров.

Теперь можно рассмотреть все варианты колебательных контуров.

Всю схему плазма-электричество упрощённо можно изобразить примерно вот так.


Причём первый контур (слева) это труба с плазмой, а второй контур (справа) это электрический проводник.

И тут появляется несколько вариантов для создания резонансного колебательного контура. Во всех случаях катушки индуктивности установлены между плазменным и электрическим контурами. Отличие в методе применения конденсатора (резонатора).

1. Конденсатор установлен в контуре плазмы.
2. Конденсатор установлен в электрическом контуре.
3. Без конденсатора где-либо.
4. Колебательный контур без конденсатора с катушками индуктивности и их сердечником из диамагнетика.

Способ 1.

Как установить катушку-регенератор в плазму? Думаю сеточки тут не подойдут и даже будут не только бессмысленны, но и губительны. Но можно по аналогии с электрическими проводниками обмотать трубку с плазмой вокруг ферромагнетика. Или же установить кольцевой ферромагнетик вокруг прямой трубки с плазмой. Последнее будет предпочтительнее, так как будет меньше потерь из-за взаимодействия плазмы со стенками трубки. То есть сделать аналогично индукционной газовой трубке.

А как быть с конденсатором? И тут в голову ничего не приходит, кроме обычной резонансной камеры, которую используют в случае с горячим нейтральным газом. Тогда принцип работы плазменного конденсатора должен основываться на давлении. Причём, при росте давления в ёмкости резонатора будет расти концентрация. Чем выше концентрация тем больше будет поглощаться гамма-квантов. То есть в резонаторе, в состоянии высокого давления плазма будет сильнее нагреваться.

Если у кого есть другие идеи, то прошу их озвучить.

Способ 2.

Я не совсем уверен, но мне кажется такая система имеет шанс на жизнь. Позволяет избавиться от конденсатора в плазме заменив его конденсатором в электрическом контуре. Это потребует точного расчёта и изготовления деталей, чтобы резонансная частота колебаний электрического контура совпала с резонансной частотой подогреваемого гамма квантами плазменного контура.

Способ 3.

Похож на способ 2. Вот только генерировать с помощью такой схемы можно только стоячие акустические волны. Причём катушка индуктивности должна будет располагаться в области низкого давления стоячей волны. Так как в этой области амплитуда колебаний электронов выше чем в области высокого давления.

Способ 4.

Диамагнетик может играть роль резонатора плазмы. Когда электроны плазмы проходят рядом с диамагнетиком они намагничивают его противоположным магнитным вектором. Если диамагнетик неидеальный, то он имеет инерцию намагничивания.

Сам диамагнетик будет тормозить плазму и ускорять её в обратную сторону. После ускорения плазмы в обратную сторону диамагнетик снова начнёт перемагничиваться в первоначальном направлении магнитного поля. Диамагнетик в данном случае играет роль инерциоида или маховика, только он всегда раскручивается в сторону противоположную движению плазмы. Таким образом можно создать колебательные движения в плазме. Если рассчитать диамагнетик так, чтобы он колебал плазму на резонансной частоте, то система не будет быстро затухать. При этом мы помним, что плазма ещё и постоянно подогревается-ионизируется источником гамма квантов, то есть получает энергию из вне.

Проблема в том, что сильных доступных диамагнетиков в мире пока не открыто. Если бы они существовали мы бы уже дано создали летающие по диамагнитным дорогам автомобили. Известны такие "сильные" диамагнетики как висмут и пироуглерод. Пироуглерод способен левитировать над неодимовым магнитом при комнатной температуре.

Я не знаю, достаточно ли будет пироуглерода, но как мне кажется на нём будет теряться много КПД. (в таблице пропущен знак минус перед степенью, должно быть 10^-6)

Можно сравнить магнитную восприимчивость диамагнетиков с ферромагнетиками (сравнивать нужно абсолютные значения). Если для висмута это значение равно -0,00017, то для железа выше 1000. То есть свойства висмута в качестве сердечника катушки индуктивности будут в 5,8 миллионов раз хуже железа!

Существуют такие известные сильные диамагнетики как сверхпроводники и плазма. Мои познания в области плазмы не совершенны, по этому, как я понимаю, их диамагнитные свойства таковы, что снять электрический ток с таких диамагнетиков нереально.

Всё описанное выше нужно рассматривать при следующих условиях: плазма легко проводит электрический ток, если она не плотная, или частота колебания очень высокая; и плазма является диамагнетиком, если она плотная, или частота колебаний в ней низкая.

Есть ещё один вид резонаторов на основе метаматериалов. Самым простым примером такого материала является генератор СВЧ в микроволновой печи - магнетрон.


Сейчас создаются метаматериалы ведущие себя как сильные диамагнетики. Такие метаматериалы уже применяют в оптике, у них большой отрицательный коэффициент преломления. Также в последнее время появилась информация о диамагнитных метаматералах работающих в радиодиапазонах.


Возможно такие метаматериалы позволят создать диамагнитный резонатор для плазмо-электрического трансформатора.

[свернуть]

[Алексей Любопытный]

Теперь можно брать любой двигатель Стирлинга и рисовать к нему принципиальную электрическую схему, чтобы понять принцип работы.

Например тут


Слева и справа резонаторы - это конденсаторы в электрической схеме. Посередине два регенератора - это катушки индуктивности в электрической схеме.

Вот здесь


Маховик-балансир снизу играет роль катушки индуктивности, то накапливающей, то отдающей энергию. Это аналог регенератора в термоакустическом двигателе. А цилиндры это конденсаторы-резонаторы работающие в колебательном режиме.

[newbieАлександр]

Спасибо кажется я понял чуть больше, общее мнение что работать термоакустика стирлинга от ядерного источника тепла будет, весь вопрос в том выгоднее ли это традиционной термоэлектрики? И все рассуждения про возможноть использования "новых материалов" и оптимизации схемы они про то.
Исправленная по замечаниям схема:
 

[Maks]

сообщения на этой странице не имеют никакого отношения к теме форума.
В конструкции ядерного ракетного двигателя используются только проверенные, самые надежные технологии.
Никаких реакторов на газобразном гексафториде урана нa pынкe не существуют, т.к. он не работает.
60 лeт нaзaд cтaтья напeчaтaнa. Xлaм.
Oни использовались москвичами для разворовывания денег в 1970-1980 годы и защиты  кандидатских диссертаций, засекреченных.

[Алексей Любопытный]

Maks пишет:
Но они использовались москвичами для разворовывания денег в 1970-1980 годы и защитыкандидатских диссертаций, засекреченных.

Опять иностранный гражданин судит о политике в этой стране.

[Maks]

Bpeтe.Y вас проблемы с русским тexническим языком.

[Алексей Любопытный]

Maks, у вас проблемы с русским языком в принципе, которые выдают вас.

Институты просчитывают любые возможные варианты энергетики и эти расчёты стоят деньги. Даже чтобы понять, что тот или иной агрегат не возможно создать его нужно сначала посчитать. По этому всё нужно посчитать.

Вот если бы такой реактор после расчётов говорящих о невозможности его создания пытались создать, вот тогда бы мы могли говорить о воровстве. Но тут никакого воровства нет и не может быть. Тут обычный предварительный расчёт-прикидка, на основании которого вы делаете неверные выводы.

[avb]

Zveruga пишет:
Maks , у вас проблемы с русским языком, которые выдают вас.

Институты просчитывают любые возможные варианты энергетики и эти расчёты стоят деньги. Даже чтобы понять, что тот или иной агрегат не возможно создать его нужно сначала посчитать. По этому всё нужно посчитать.

Вот если бы такой реактор после расчётов говорящих о невозможности его создания пытались создать, вот тогда бы мы могли говорить о воровстве. Но тут никакого воровства нет и не может быть. Тут обычный предварительный расчёт-прикидка, на основании которого вы делаете неверные выводы.

Создать маленькую лабораторную модель такого экзотического гибрида - было бы даже интересно и не сильно затратно.

[Salo]

Синявский В.В.
    Проектные исследования термоэмиссионных ядерно-энергетических установок, созданных по литий-ниобиевой технологии, электрической мощностью 5–10 МВт

[12 oto]

avb пишет:
Создать маленькую лабораторную модель такого экзотического гибрида - было бы даже интересно и не сильно затратно.

Есле некий пассажыр «начал верить в суеверия «, это значет что у него Зашевелилсо Ганглей.
И это вовсе не есть гут, ja-ja.

Тоесть, впиреди у такого пассажыра Бальшые Галавняки, патамушта это очень даже сурьезный выбор, замечать Суеверия или жыть как Поцказывает Соцыум. Соцыум, он ведь поцказывает что бензин в бензопиле ненужын, «пили так». И это ахуительно правельно, потомушта с мудаками можно тока так и нииначе, ибо если их расслабить на бензине, они выпилят нахуй весь этот мир еще до обеда. Причем не по злобе, нет — чиста заради прикола. Чиста чтоб «посмотреть, а че это еще за Недокументированные Возможносте». Поэтому на каждого мудака с шевельнувшимся ганглеем Соцыум тутжы спускает Стаю Петровичей (поклон им и рахмат за их тяжкий общественнополезный Труд), и Петровичи быстро заясняют мудаку, что «камень лежыт правее или левее» вовсе не оттого, что тов. Сутба «подает мудаку Таинственные Моссонские Знаке», а чиста оттого, что произошол Взрыв Болотного Газа, в чотком ноучном соотвецтвии с Законом Ома, отраслевыми СНиПами и Распределением Товарища Пареты. И мудак со стоном Наслаждения от вернувшейся Ясности (а ведь в момент Сомнения безсуеверный Рай был почтишта утрачен!) возвращаецо в Строй, с чоткой убежденностью, что Петровичи, они знают, и насамом деле «Науко Рулет, Пилить Надо Так, а от бензина одни лишние неприятности».

Ну а выбравшый Замечать, выбирает себе лишыццо Рая, и Иметь Обильные Головняки, ибо остается без Ясносте, причом нагло залитый вбензопилу Бензин тутжы становится не Средством Для Поиграццо, а Опасным Грузом, который еще хуй его знает как использовать, потомушто без Ясносте многое Коварно Меняецо, и казалосьбэ хорошо знакомый Пиломатерьял сразу становицо Чемто Непонятным. Чо пилить, нахуя, повдоль или поперек, скока отрезать, куды везти напиленное, кому сбывать, ПОЧОМ — все это Непонятно. А слить из бензопилы Йобаный Бензин, и быстренько убежать обратно в Строй — уже никак, крышка приросла и хуй открутишь, а если открутишь, то в бачке (откудато) снова наберется ровно стокаже Бензина, а за Слив от Лесника прилетит Пиздюлина: «Не лей в Лесу ГСМ на подстилко, еще раз увижу нарушения — забью твою пилу тебе в жопу». И выбравшый Замечать Суиверия тутжы сядет на Пенек и горько заплачет о своей Сутбе — ну ебаныжеврот, ну че ж мне блять не Пилилось Так, куды меня нахуй понесло — Лес какой-то, Лесники эти сраные, откуда они падлы взялися, а на телефон грозные СМСки валятся, типа «не напилишь к завтрему к шышнаццати ноль-ноль сорок кубов первого сорта — подъедем и отъебем обаполом». Куды бечь, за что хватаццо... И ни одна хуйня главное не подойдет, не присядет рядом, не раскинет на пальцАх тутошнюю положнину, нет. Потомушта тут Все Не Как Встрою. Тут все как раз наоборот — едет кто-нибудь мимо твоей делянки, дык обязательно завернет и или спиздит чонебуть, или бычок кинет (а отвечать тебе, ога), или ващще прибьет на видном месте Предписание, что типа завтра в восемь ты должен быть в Сервисном Центре, на ТО Бензопилы, а опоздавшым Штрафные Сто Кубов и дисцыплинарный Круг Пиздой Покочкам. А все оттого, что твой ебаный ганглей не лежал падло на месте, а блять видите ли Зашевелилсо. Не сиделось ему на жеппе ровно, приспичило ему видите ли, какие-то ебаные Суеверия позамечать — и тем самым отпозицыонировать себя как Жалающего Непонятного. С послецтвияме, которые и впрямь оказались Нусовсем Непрецказуемыми.

Такшта Сиди на жопе ровно. Не лезь в Непонятное. Слушай Петровича, он хуйни не посоветует.

[naunau]

Salo пишет:
Синявский В.В.
     Проектные исследования термоэмиссионных ядерно-энергетических установок, созданных по литий-ниобиевой технологии, электрической мощностью 5–10 МВт

интересные таблички, для размышлений 

[Александр]

Вот это подарочек к первомайским праздникам!  С праздниками ребята! Спасибо за информацию.
Россияне молодцы, похоже планетолёт собрались делать. Удачи им !!!