Ядерная энергия и космос

[crazy_terraformer]

Не подскажете, где можно спокойно прочитать эту статью без мути с регистрацией.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ГАЗОВОЙ ТУРБИНЫ ДЛЯ ГЕЛИЕВОЙ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ
http://elibrary.ru/item.asp?id=13617741

[alex_semenov]

Вообще схемы прямого преобразования ядерной энергии в электрическую существуют (по крайней мере рассматриваются теоретически), но работают по-другому.

А что скажете про преобразование, которое рассматривалось здесь? Для радиоизотопного генератора.
Так понимаю, суть в том, что альфа-частицы долетают на анод за счет собственной кинетической энергии, создавая таким образом разность потенциалов. Мысль интересная, но кроме как в этом обсуждении нигде на такой метод не натыкался

Вы просто неосведомлены о том, что в Кавендишской лаборатории ученик Резерфорда
 Генри Мозли ещё в 1913 году изобрел первую изотопную батарею, в ней использовался радий,
(20 мг) помещенный в ампуле в  центре вакуумированной колбы, альфа-частицы задерживались,
бета- проходили сквозь стекло и заряжали отрицательно проводящие стенки колбы.
Разность потенциалов достигала 9000 вольт, ток же совершенно ничтожный - доли микроампера.

Я напомню что по ссылке выше речь шла об устройстве (радиоизотопная батарея) которая удивительно проста (примитивна) и поэтому:

1. Обладает удивительной удельной мощностью. "Шарик" еще тогда заинтересовал меня своей невероятно высокой (на порядок минимум!) потенциальной удельной мощностью в 4000 ватт/кг а значит возможностью добраться до А Центавны меньше чем за 1000 лет.

2. Обладая удивительной простотой, возможно (но не факт пока) такая конструкция источника энетгии могла бы обладать огромным ресурсом работы. Способности проработать НЕПРЕРЫВНО, скажем 1000 лет. Хотя бы потому что в устройстве нет движущихся деталей (хотя само по себе это еще не показатель).

Все это мне опять  вспоминается в связи с проектом Штерна в романе "Ковчег 47 Либра" где используется реактор с конструкцией "в лоб".

http://trv-science.ru/kovcheg/



Хотя там для реактора и предложена оригинальная идея сдвигающихся друг другу навстречу пакетов стержней (километровой длины), это все же хоть и медленное но механическое движение через активную зону. Кроме того. Там используются "обыкновенные" радиаторы. А, скажем радиаторы на жаровых трубах хоть и не имеют механически движущихся частей, но имеют микроскопически движущиеся (по капилярам) теплоноситель который очень даже быстро СТИРАЕТ капеляры ( в тех же нотбуках). То есть наличие любого радиатора с отводом тепла – это движение, циркуляция теплоносителя как ни крути. И надеяться что это сможет непрерывно работать 10 000 лет (время полета Ковчега к ближайшей земле-2)?
Очень сомнительно.
Схема упомянутого выше шарика тем заманчива, что в силу своего устройства (два вложенных друг в друга пузыря) там радиатором служат сами электроды. Получается легко (высокая удельная мощность) и очень надежно (в смысле отвода тепла) без всякой циркуляции теплоносителя (который между прочим кое-что весит!). Сами пузыри нагреваютяс паразиткой и ее же рассеивают в силу своего чудовищного отношения поверхности к массе (в чем и изюминка уникальной удельной мощности!)



Одна проблемка… Радиоизотопы не годятся для межзвездного полета (слишком малая удельная мощность и временные характеристики полураспада, хотя тут можно что-то выкрутить, но получится очень дорого).
Было бы здорово перестроить пузырь с радиоизотопов на U235 или плутоний. То есть уйти от спонтанного распада к цепному в этой схеме.
В чем (на мой взгляд) засада?
Слой ядерного топлива должен быть на внутренней сфере очень тонким. Таким, чтобы продукты деления улетали с поверхности внутненней сферы. Это десяток микрон максимум.  Это обязательное условие. Тонкий слой источника ионов в такой батарее.
Теперь вопрос – а можно ли спроектировать такой реактор-пузырь пускай со 100% U235 или плутонием с коэффициентом размножения если не 1 то хотя бы близким к нему (скажем 0.5-0.? Подкритический пузырь можно было бы раскачать до критического пузыря-реактора внутренним источником нейтронов  и использовать недостачу реактивности именно как фактор управляемости (реактором же надо управлять! А обычные стержни тут не подходят). Расчеты (которые надо сделать, нет расчета – нет идеи) могут показать что идея реактора-пузыря – пустышка.
Но пока качественно мне кажется (пока!) что не все так совсем безнадежна. Простая прикидка. При распаде ядра урана образуется 2-3 нейтрона. Половина из них улетают в вакуумный зазор батареи, а половина – внутрь пузыря. Ясно что быстрые нейтроны не заметят десятимикронного слоя горючего (пусть даже оружейной чистоты). Но если внутри пузыря будет газ-замедлитель (скажем гелий) под определенным давлением (варьируемый параметр! Это хорошо) то 1-1.5 нейтронов, что полетели внутрь пузыря замедлятся и почти гарантированно рано или поздно попадут обратно на стенку. Стенка тонкая (микроны). Но если у нас очень медленные нейтроны, то возможно что вероятность реагирования можно будет поднять хотя бы до 0.5?  Вторую 0.5 тогда придется компенсировать за счет центрального источника нейтронов ( которые так же замедлятся в гелиевом баллоне).
Ясно что пузырь заметной мощности (скажем 100 кг плутония раскатанный в микронной толщины сферу) будет иметь солидные размеры, а значит и газ-замедлитель накачанный внутрь пузыря может оказаться под разумным (мыслимым) давлением. Но надо эту гипотезу считать.

Если бы идея срослась можно было бы модернизировать ковчег Штерна.

[Kaiserfrogling]

А какая связь мюонного катализа с ураном-235? Мюон эффективно катализирует только одну реакцию, т.е. D+T = He-4 + n, даже для других реакций с лёгкими ядрами он как катализатор синтеза неэффективен (из-за высоких значений коэффициента прилипания). Какие-то реакции с тяжёлыми ядрами он не может катализировать и вовсе (по крайней мере такие неизвестны и к этому нет никаких предпосылок).

Мюоны это не единственные тяжелые отрицательные частицы способные образовывать мезо-молекулы.
Например анти-протоны вполне эффективно катализируют ВСЕ виды теромояда, CNO-цикл в их присутствии горит как свечи в Хиросиме.
Проблема лишь в катастрофически низком КПД их современного получения

[Кремальера]

Обладает удивительной удельной мощностью. "Шарик" еще тогда заинтересовал меня своей невероятно высокой (на порядок минимум!) потенциальной удельной мощностью в 4000 ватт/кг а значит возможностью добраться до А Центавны меньше чем за 1000 лет.

Погодите-ка..Знакомый "шарик".Но разве этот концепт тут еще не похоронили?На мой взгляд нужно развивать идею AlexAV с звездолетом-ситечком.Реактор деления на Cm-242 или Am-242m.Для них достаточно весьма и весьма легкой защиты,а маленькая критическая масса позволит сделать очень компактный реактор(отсюда вам и хорошая удельная мощность).

[sharp]

Одна проблемка… Радиоизотопы не годятся для межзвездного полета (слишком малая удельная мощность и временные характеристики полураспада, хотя тут можно что-то выкрутить, но получится очень дорого).

Как раз-таки выходит, что годятся. Точнее, годится один изотоп, который технически реально наработать в значительных количествах. Это уран-232.
Его период полураспада ~ 70 лет, то есть примерно 60 лет должен продолжаться разгон. И если довести удельную мощность до 400 Вт/кг, то вполне реально за это время разогнать до 1700-1800 км/с, используя тактику переменного УИ, которая экономит не только энергию, но и время. В качестве разгонной ступени послужит термоглиссер, то есть ЭРД начнет работу уже после разгона до начальных 200-300 км/с.

Это на самом деле значительно более реально, нежели расчитывать на работу движка и энергоустановки в течение сотен лет (или даже тысяч, как у Штерна).

В чем (на мой взгляд) засада?

В том, что продуктами распада являлись сравнительно безобидные альфа-частицы, тогда как продукты деления ядра - это целый букет радиоактивных изотопов, плюс нейтроны. В связи с чем деградация материалов пузыря пойдет достаточно быстро.

[alex_semenov]

Как раз-таки выходит, что годятся. Точнее, годится один изотоп, который технически реально наработать в значительных количествах. Это уран-232.

Да, я видел где-то тут рассуждения об этом...

Его период полураспада ~ 70 лет, то есть примерно 60 лет должен продолжаться разгон. И если довести удельную мощность до 400 Вт/кг, то вполне реально за это время разогнать до 1700-1800 км/с, используя тактику переменного УИ, которая экономит не только энергию, но и время.

Не густо... Вот поэтому и желательно иметь энерговооруженность хотя бы на порядок больше (как у шарика).

В качестве разгонной ступени послужит термоглиссер, то есть ЭРД начнет работу уже после разгона до начальных 200-300 км/с.

Не нравятся мне такая многоступенчатость. Мне кажется тут нет синергизма. Одно недорешение подпирает другое недорешение. Получается ну очень громоздко и плохо.

Это на самом деле значительно более реально, нежели расчитывать на работу движка и энергоустановки в течение сотен лет (или даже тысяч, как у Штерна).

Задача нетривиальная. Согласен. Но я не уверен, что нельзя создать установку работающую 1000 лет.
Вообще говоря я бы для "вечных двигателей" искал бы решение в рициклинге и параллелизме. 10 двигателей или реакторов (не важно). 9 работают в данный момент, 1 - в ремонте (на профилактике, перезагрузке и т.д.). И так по кругу.
В этом случае возможно действительно мутить что-то с пузырем нет смысла. Хотя удельная мощность....
А кстати.
Вы думаете если у вас проработал двигатель 100 лет, вы его выключили на 1000 лет а потом попытаетесь включить, он будет целее чем двигатель проработавший БЕЗ ВЫКЛЮЧЕНИЯ все 1100 лет? Я как-то сомневаюсь. Есть элементы машин, которые изнашиваются быстрей когда стоят.

В чем (на мой взгляд) засада?

В том, что продуктами распада являлись сравнительно безобидные альфа-частицы, тогда как продукты деления ядра - это целый букет радиоактивных изотопов, плюс нейтроны. В связи с чем деградация материалов пузыря пойдет достаточно быстро.

Да, реакторы в этом смысле все очень плохи по сравнению с распадными источниками. При этом наш ионник именно продукты распада и должен использовать как топливо (иметь отдельно рабочую массу как на межпланетных ионниках тут  не получится).

[Rattus]

1-1.5 нейтронов, что полетели внутрь пузыря замедлятся и почти гарантированно рано или поздно попадут обратно на стенку. Стенка тонкая (микроны). Но если у нас очень медленные нейтроны

Время жизни нейтрона - менее 890 с. Очень медленные нейтроны имеют скорость около метра в секунду. Мало это или достаточно - решайте сами: мотороллер, что называется, не мой.

[sharp]

Не густо... Вот поэтому и желательно иметь энерговооруженность хотя бы на порядок больше (как у шарика).

Это оценка уже для сухой массы корабля. Мощность энерговыделения топлива - около 3 кВт/кг. А больше на самом деле и не надо. Повышая удельную мощность топлива, вы увеличиваете потребность в теплоотводе, а значит и площадь радиаторов (и их массу).

Не нравятся мне такая многоступенчатость. Мне кажется тут нет синергизма. Одно недорешение подпирает другое недорешение. Получается ну очень громоздко и плохо.

У нас вся космическая отрасль сейчас построена на сочетании принципиально разных технологий, между которыми на первый взгляд нет синергизма. Но от этого никуда не деться - многоступенчатость для космических проектов неизбежна. Если мы освоим "дешевый" термоглиссер, использовать его на старте куда рациональнее, чем одноступенчато разгоняться с НОО.

В любом случае, у той организации, которая задумает взяться за межзвездную экспедицию, должны быть уже в наличии прорывные технологии, или хотя бы таковыми выглядящие. Потому что инвесторов невозможно привлечь абсолютно мертвой, нерешаемой задачей. Но можно привлечь задачей, в которой что-то проклевывается. И если вы запустили хотя бы несколько зондов термоглиссером, обогнали вояджеры с горизонтами, получили картинку из гравифокуса Солнца - это уже привлекает к вам внимание, потому что вы сделали то, чего не могут другие. А значит, можно вокруг этого консолидировать работу над транснациональным проектом.
В том, что проект должен быть именно транснациональным, с привлечением всех космических держав, у меня нет сомнений... Только в художественных книжках добрый дядя дает триллион, и этого триллиона оказывается достаточно. Впрочем, здесь это уже оффтопик.

Вы думаете если у вас проработал двигатель 100 лет, вы его выключили на 1000 лет а потом попытаетесь включить, он будет целее чем двигатель проработавший БЕЗ ВЫКЛЮЧЕНИЯ все 1100 лет?

Смотря какой двигатель. Ионник вполне можно спроектировать с возможностью спячки в 1000 лет. У него ведь весь износ - абляция электродов. Выключили ионник - нет и абляции.
Однако проблема радиоизотопа в другом. В том, что разогнать-то мы разгоним, но на торможение радиоизотоп однозначно не запасешь. Нету у распада кнопки "выкл". Поэтому разгонный топливный блок будет как раз отдельной ступенью, после разгона его отстрелить как балласт.

При торможении часть скорости можно погасить магнитным парусом, часть - двигателями. Энергию брать от реактора, который находится в спящем режиме на старте, и включается по прибытии.

Предвижу возражения, что "два источника энергии - не красиво", "нет синергизма" итд... Но я уверен, что единственная возможность иметь по прилету мощный источник энергии в рабочем состоянии - спящий реактор. С чистым топливом, ни разу не включавшийся. И то от него требуется проработать добрую сотню лет торможения.

[AlexAV]

Было бы здорово перестроить пузырь с радиоизотопов на U235 или плутоний. То есть уйти от спонтанного распада к цепному в этой схеме.
В чем (на мой взгляд) засада?
Слой ядерного топлива должен быть на внутренней сфере очень тонким. Таким, чтобы продукты деления улетали с поверхности внутненней сферы. Это десяток микрон максимум.  Это обязательное условие. Тонкий слой источника ионов в такой батарее.

В принципе прямых противопоказаний к тому, чтобы добиться критичности для таких шариков-прямых электростатических преобразователей не видно. Правда для этого одним шариком скорее всего обойтись не получится, слой делящегося будет очень тонким, микроны, и получить критичность в этом случае даже с толстым внешним отражателем сложно (если вообще возможно) не то что для U-235, но даже для Am-242m (хотя для последнего какой-то шанс есть).

Но можно поступить по-другому. Добавить к каждому изображённому на рисунке шарику третий внешний слой - отражатель-замедлитель (наверно оптимальным материалом будет здесь графит, это хороший замедлитель,  прекрасно работающий при высоких температурах, что нам здесь важно, но его можно ещё улучшить, уменьшив паразитный захват нейтронов, за счёт замены естественного состава изотопов на углерод обогащённый по редкому стабильному изотопу С-13). А затем собрать эти шарики в трёхмерную решётку, при этом нейтрон уходящий с одного будет попадать в другой. В этом случае для достаточно большой решётки обеспечить критичность системы не должно составлять непреодолимых проблем.

На мой взгляд нужно развивать идею AlexAV с звездолетом-ситечком.

Это Святой Грааль ядерного двигателя. Система обеспечивающая критичность, но не мешающая прямому выходу осколков в космос. Так чтобы осколки деления сами реактивной массой и были. Такая система была бы по сути почти пределом мыслимой технологии. Прямых запретов нет (и даже кажется, что решение должно существовать), но и полная картина тоже пока не складывается.

[AlexAV]

Как раз-таки выходит, что годятся. Точнее, годится один изотоп, который технически реально наработать в значительных количествах. Это уран-232.

При прямом электростатическом преобразование удастся использовать только частицы с зарядам одного знака, а в цепочке U-232 часть изотопов бета-активна, поэтому таким образом удастся утилизировать только часть энергии.

В том, что продуктами распада являлись сравнительно безобидные альфа-частицы

Альфа-частицы - не такие уж безобидные для тонких плёнок, всё же тяжёлые заряженные частицы как-никак. Лучше осколков, но тем не менее. И на вопросы распыления материала здесь тоже надо будет смотреть очень внимательно. Для прямого преобразования лучше всего бета-активные изотопы. Для них кстати открывается куда больше методов прямого преобразования, чем в других случаях, причём весьма эффективных.

Для них возможно даже не электростатика лучший метод (бета-электроны не моноэнергетические, для электростатического преобразования это не очень хорошо), а что-то через СВЧ излучение. Т.е. скажем циклотронное или какое-то ещё. К сожалению в большинстве случаев они имеют не слишком большую энергию распада.

[Кремальера]

Т.е. скажем циклотронное

Не совсем понял,т.е. это обратный циклотрон(заряженные частицы в электроэнергию)?

Это Святой Грааль ядерного двигателя

Ну таскались же с металлическим водородом сорок лет,как с писанной торбой.Уже никто всерьез и не верил(кроме меня ).

Так чтобы осколки деления сами реактивной массой и были. Такая система была бы по сути почти пределом мыслимой технологии.

Мда,легкие стенки,компактное ведерко реактора.Но я почему-то все время думал что основная сложность там(в двигателе) не конструктив:всякие там паруса-зеркала,трехслойная сеточка,а именно наработка экзотического топлива.Я даже Чердынцева пытался отыскать,который треки Хассия в молебдените "нашел".

Прямых запретов нет (и даже кажется, что решение должно существовать)

Раз Семенов не хочет,продам вальцы,поеду осенью на 100YSS с этой темой.Скажу, что не грамотный сын полка физического факультета,сорок лет жил в лаборантской,вышел к людям и сразу к вам в Хьюстон.

[AlexAV]

Не совсем понял,т.е. это обратный циклотрон(заряженные частицы в электроэнергию)?

Нет, страшная головная боль термоядерщиков, которую здесь можно обратить на пользу. Электрон двигаясь в статическом магнитном поле неизбежно излучает ЭМ-излучение. Это излучение и называют циклотронным (для сравнительно малоэнергетических электронов) или синхротронным (для релятивистских). Бета-активный изотоп является источником таких быстрых электронов и если эти электроны будут выходить в область сильного магнитного поля, то неизбежно станут передавать свою энергию такому излучению. А оно в свою очередь легко и эффективно может быть преобразовано в в электроэнергию ректенами.

а именно наработка экзотического топлива.

С экзотикой проще, но в принципе можно попробовать поискать такую конфигурацию электромагнитных полей в длинном канале, чтобы траектория вылетевшего из топливной фольги или пыли осколка в процессе движения по каналу их больше нигде не пересекала. Если такую найти, то может получиться даже без экзотики, на обычном U-235.

[sharp]

Система обеспечивающая критичность, но не мешающая прямому выходу осколков в космос. Так чтобы осколки деления сами реактивной массой и были. Такая система была бы по сути почти пределом мыслимой технологии. Прямых запретов нет (и даже кажется, что решение должно существовать), но и полная картина тоже пока не складывается.

Осколки же летят в произвольных направлениях, как их направлять на путь истинный? Получается, значительную часть энергии осколков все равно придется преобразовывать в электрическую.

При прямом электростатическом преобразование удастся использовать только частицы с зарядам одного знака, а в цепочке U-232 часть изотопов бета-активна, поэтому таким образом удастся утилизировать только часть энергии.

6 альфа-распадов, в сумме округленно 30 МэВ. И только 2 бета-распада, точно не помню цифр, но точно не более 1 МэВ каждый. То есть, теряем менее 10 процентов, незначительно. В принципе, я и так в расчетах считаю только альфа, частицы.

[AlexAV]

Осколки же летят в произвольных направлениях, как их направлять на путь истинный? Получается, значительную часть энергии осколков все равно придется преобразовывать в электрическую.

Осколки - положительно заряженные, их траекториями можно управлять электростатическими и магнитными полями. Развернуть осколки в правильном направление возможно электростатическим полем или неоднородным магнитным за счёт сохранения адиабатического инварианта.

[Vavanzer]

3 старых статейки, 2013 года.  По первой можно прикинуть что к чему получится, для ионного двигателя и корабля в целом, с учетом обсуждаемой ранее энерговооруженности реакторов.
http://masterok.livejournal.com/768787.html
http://masterok.livejournal.com/638599.html
http://masterok.livejournal.com/660231.html

[sharp]

Осколки - положительно заряженные, их траекториями можно управлять электростатическими и магнитными полями.

Ну так на создание поля вы разве не будете затрачивать энергию?

3 старых статейки, 2103 года.

Старые статейки из будущего?

[bob]

3 старых статейки, 2103 года. 

А у нас, на дворе, небось - 2117-ый год ужо?

Там в каментах верно написано: "В этом посте про ионный двигатель явно прослеживаются цитаты из русской Википедии и из заметки в Компьюленте "Эрозия ионных двигателей снижена в сотни раз" вместе с имеющимися там ошибками и неточностями. Вкратце: и в этом посте, и в обоих названных источниках путаются электростатические ионные со стационарными плазменными двигателями. Впрочем, не удивительно, т.к. в Рунете достоверной информации по этому вопросу практически нет "

[alex_semenov]

Это оценка уже для сухой массы корабля. Мощность энерговыделения топлива - около 3 кВт/кг. А больше на самом деле и не надо. Повышая удельную мощность топлива, вы увеличиваете потребность в теплоотводе, а значит и площадь радиаторов (и их массу).

Я тоже говорю именно о энерговооруженности сухой массы корабля, а не топлива или голой энергоустановки. И именно тут даже 10 000 вт/кг –минимально-приемлемая энерговооруженность именно  ПУСТОГО звездолета.

Так что 3 кВт/кг – это в общем то тоже мало даже для звездолета (а для топлива- тем более).
Кстати для распадных источников энергии это проблема (удельная мощность распада). Для реакторов на принудительном (цепном) делении тут предел определяется именно нашей способностью платить по счетам второго начала и только. В этом плюс реактора от распадного источника.

У нас вся космическая отрасль сейчас построена на сочетании принципиально разных технологий, между которыми на первый взгляд нет синергизма. Но от этого никуда не деться - многоступенчатость для космических проектов неизбежна. Если мы освоим "дешевый" термоглиссер, использовать его на старте куда рациональнее, чем одноступенчато разгоняться с НОО.

Вся наша космическая отрасль – недоотрасль. Это опережающая технология. То есть это как паровой двигатель в Риме. Игрушка не более. Выкидышь. Так что – не показатель.
Наш современный космос – конверсия первых межконтенентальных ракет на ЖРД. И к этому все привязано. На это ЖРД решение (НАСА сразу вцепилось в это навсегда, а остальные повторяли за ним). Все иные альтернативы (тот же "Орион") были слиты. За ненадобностью и от греха подальше (зачем замахиваться на большое, развивать технологию с перспективами, когда задача – достигнуть малого).

В любом случае, у той организации, которая задумает взяться за межзвездную экспедицию, должны быть уже в наличии прорывные технологии, или хотя бы таковыми выглядящие.

Разумеется. Это банально. Но прежде чем возникнет ТАКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ, сначала нужно пройти длительный период "сумасшедших одиночек", который мы сейчас и переживаем.

Потому что инвесторов невозможно привлечь абсолютно мертвой, нерешаемой задачей.

Вы – наивное дитя. Инвесторов сейчас (и в сколь угодно продленном настоящем) невозможно привлечь ВООБЩЕ НИЧЕМ кроме вкладывания в бабло ради бабла (спекуляцией на финансовых пузырях). То есть ни в какое РЕАЛЬНОЕ ПРОИЗВОДСТВО. Не важно чего. У Маска инвесторы есть не потому что он создает что-то реальное (да он пытается), а потому что он клепает МЕЧТУ о продленном настоящем (создает образ бубущего для нашей загнивающей цивилизации. А это для продления загнивания – многого стоит! То есть комос и колония на марсе – это все морковка перед мордой осла. Не более.). Опять же в продление надежд и для надувания всемирного финансового пузыря.  Когда пузырь лопнет ни о каком  дальнем космосе (не то что межзвездном, но даже марсе, юпитере и даже луне) не будет и речи. Реальный космическая отрасль впадет в долгий период (возможно 100-200 лет) выживания на прикладухе и военщине (и это - самый оптимистичный сценарий!).
Так что любые межзвездные корабли – не в этой жизни (где есть "инвесторы"). Вы совершаете глубочайшую онтологическую ошибку, полагая что ЭТА цивилизация планеты Земля может продлиться достаточно долго чтобы запустить межзвездный корабль. Если она продлиться достаточно долго то никаких звездолетов. Никакого РЕАЛЬНОГО прогресса. Только иммитация.

Но можно привлечь задачей, в которой что-то проклевывается. И если вы запустили хотя бы несколько зондов термоглиссером, обогнали вояджеры с горизонтами, получили картинку из гравифокуса Солнца - это уже привлекает к вам внимание, потому что вы сделали то, чего не могут другие. А значит, можно вокруг этого консолидировать работу над транснациональным проектом.

Да, да именно так все и мыслят. Но я привык не просто мыслить. Я привык мыслить ИНАЧЕ.
Все сказанное вами выше – "разумно". Но не мудро. То есть на самом деле глупость несусветная (в контексте реальной истории которая ждет человечество в ближайшее будущее).

В том, что проект должен быть именно транснациональным, с привлечением всех космических держав, у меня нет сомнений... Только в художественных книжках добрый дядя дает триллион, и этого триллиона оказывается достаточно. Впрочем, здесь это уже оффтопик.

Вы явное не поняли Штерна. Штерн сказал (и очень правильно) – что этот мир сходит с ума. Он на самом деле загнивает (это добавление от меня). Поэтому НИЧТО не способно в продленном будущем (продленном настоящем) запустить межзвезный корабль, кроме некого чуда. Даже ваше "междонародное сотрудничество" (бред о котором я слышу с малых ногтей, еще с программы ЭПАС) в своем идиологическом бреду этого сделать не может.
А если реально, то НИКАКОЕ сотрудничество ничего хорошего не несет. Все плоды современного международного сотрудничества (в глобализированной науке) – это выжимание последних соков из заделов, сделанных на СОПЕРНЕЧЕСТВЕ. И ничего более. Хочешь угробить прогресс? Объединитесь и начните сотрудничать. Прогресс развивается ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО в конкуренции (и альтернатив этому нет).
К звездам если когда-то и полетят, то так же как американцы с дуру запрыгнули на Луну. Из соперничества. Это закон прогресса. Никакого всеобщего прогресса никогда не было и быть не может. Прогресс возникает ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО в конкуренции.
И вот теперь я наоффтопил.
Но главная моя мысль. У вас КРИВАЯ (то есть абсолютно неверная) картина будущего в котором летают ваши звездолеты. Она у вас из продленного настоящего. А у нашего настоящего будущего нет (а у совсем глупцов если нет будущего у продленного настоящего, то его вообще ни у кого нет). Я много раз говорил. Нельзя разработать проект межзвездной экспедиции чисто технически ВООБЩЕ для любой версии будущего. Любой такой проект предполагает определенное будущее. И под разное будущее будут разумны разные проекты.
Например проект "Дедал" мог смотреться реалистичным в контексте прогресса 50-60, но теперь никто это таким не видит. Верно? Почему? Потому что "туннель реальности" (продленное будущее) начало 2000 уже изменилось по сравнению с серединой XX века. А дальше образ будущего будет меняться еще сильней (круче поворачивать "туннель реальности").
Поэтому, ВСЯКИЙ межзвездный проект должен начинаться с моделирования будущего в котором этот проект запускается. Я об этом тут несколько раз говорил. Не может быть инженерного проекта без футутурологического бэк-граунда. НЕ МО ЖЕТ! Но это еще одна моя мысль, которая УПОРНО тут "уходит в песок". Я обычно говорю очень неприятные вещи. А неприятные вещи не могут быть истинными. Какие иные варианты будущего? Каждый видит СВОЙ "туннель реальности" прямой как луч света и как правило это продленное настоящее (то есть то же что и сейчас только выше, больше, сильнее, быстрее!).

Однако проблема радиоизотопа в другом. В том, что разогнать-то мы разгоним, но на торможение радиоизотоп однозначно не запасешь. Нету у распада кнопки "выкл". Поэтому разгонный топливный блок будет как раз отдельной ступенью, после разгона его отстрелить как балласт.

Лично для меня инженерно есть несколько кластеров возможных решений. Опять же для разных версий будущего разумной (или оптимальной) будет выглядеть разные кластеры наиболее предпочтительными.
Так, если в будущем появится полноценный ИИ да еще с наносаморепликаторами, то нет смысла в любом пилотируемом проекте межзвездного корабля. Надо что-то крутить с легкой нагрузкой и скорей всего все сведется не к реактивному а активному приводу. То есть "пушке" любого вида (фотонной, ионной, на потоке материи). В этом случае никак не обойтись без ключевой технологии торможения – магнитного парашюта. И если окажется что эта технология не так хороша как хочется (не способна затормозить до конца) то тогда, разумеется придется мудрить что-то с дотормаживанием. Но тут уже точно ни о каких ионныках не может быть и речи.
Другая совсем уже крайняя версия (если с парашютами все будет совсем плохо) – вернуться к чисто ракетной схеме. Пол пути разгон пол пути торможение. Как и сделано у Штерна. Но это – ЗАПАСНОЙ, самый плохой вариант.
Термоглиссер, выстрел от Солнца светового паруса, ионник с постоянно включенным двигателем – это все МАРГИНАЛЬНЫЕ концепции на случай, если вселенная (законы природы) окажутся для нас действительно настолько суровыми и никаких лазеек (эффективный магнитный парашют или межзвездный орион, например) нам не оставила.

При торможении часть скорости можно погасить магнитным парусом, часть - двигателями. Энергию брать от реактора, который находится в спящем режиме на старте, и включается по прибытии.

Как мне кажется совмещать магнитный парашют с ионным тормозным двигателем – верх безумия. Что у первого (на последних стадиях торможения) что у второго (постоянно) очень небольшая тяга. Условно, система дотормаживания должна включаться тогда когда ее тяга выше тяги парашюта. И толку в ионном дотормаживателе если он едва-едва тянет? Да, профит можно выкрутить. Но он будет настолько мизерным по сравнению с затратами (надо иметь и парашют и двигатель как балласт на старте!) что бы потом не очень разумно резко тормозить (в начале раскрытия парашюта) чтобы потом веками дотормаживать на ионнике.  Дотормаживающая система, как по мне, если потребуется должна быть "орион"-подобная. Как не верти но выкрутить на бомбах порядка 1000 км/с можно (вопрос в том можно ли получить 10 000). Если же парашют окажется настолько дрянной что не способен снизить скорость и до 1000 км/с, то тогда может возникнуть мысль, что бессмысленно с такой концепцией вообще возиться. И вот тогда мы ВЫНУЖДЕНЫ будем вернуться к концепции "тише едешь-дальше будешь" описанной у Штерна.
О чем тут и возникла речь.
То есть.
Я не обсуждаю тут межзвездный полет ВООБЩЕ. Я тут вцепился в один из маргинальных проектов для ряда возможных вариантов будущего, далеко не для всех, и уж ТОЧНО не для продленного настоящего,  о котором вы рассуждаете про "инвесторов". У нашего настоящего не то что межзвездного но и межпланетного космоса нет.
Я даже знаю когда всем станет это ясно.
Когда все проекты Маска сдуются (он герой и будет сражаться до конца, но даже Румата Асторский не мог победить ход истории).

[Кремальера]

У нашего настоящего не то что межзвездного но и межпланетного космоса нет

Вы сомневаетесь в том что мерикане высадятся на Марсе?Относительно всяких будующих и их живописующих.Знаете как проверяется хорошая Кассандра?(а вы несомненно маститая,хорошая и т.д.).Все очень просто."Её" не надо спрашивать о картинах грядущего.Просто пускай поделится видением настоящего.Этого вполне достаточно чтобы  не стать заложником чужой искаженной картины мира.

[alex_semenov]

В принципе прямых противопоказаний к тому, чтобы добиться критичности для таких шариков-прямых электростатических преобразователей не видно. Правда для этого одним шариком скорее всего обойтись не получится, слой делящегося будет очень тонким, микроны, и получить критичность в этом случае даже с толстым внешним отражателем сложно (если вообще возможно) не то что для U-235, но даже для Am-242m (хотя для последнего какой-то шанс есть).

Да. Все верно. Это – самое неприятное место.  Слой настолько тонкий, что даже хорошо замедленные нейтроны вряд ли его увидят.
Вот смотрите. Это график из другой работы которую мы тут уже раньше обсуждали. Та же проблема у пылевого реактора. Процент вылетающих из пылинки фрагментов распада от диаметна пылинки. Я не думаю что замена диаметра на толщину слоя что-то сильно меняет.

Ясно что если мы хотим чтобы 60% продуктов распада улетали к противоположному электроду (вернее 30% так как половина будет лететь внутрь малого шара и там рассеивать свою энергию в паразитку отдавая энергию замедлителю гелию, то есть кпд этого источника вряд ли будет даже 20%) толщина слоя должна быть порядка 10 мкм (10^-5 м).
Для быстрых нейтронов это незаметное препятствие. А что для медленных?

Быстрые будут иметь сечение порядка барна, а медленные примерно в 1000 раз больше. То есть за счет предложенного мною ухищрения толщина слоя как бы увеличивается для нейтронов на три порядка. Но это все равно… 10^-3 м или миллиметр. Это все равно очень тонкий бланкет (как мне кажется, я не знаю, надо ковыряться в справочниках или садиться все считать двумя руками основательно). То есть игра с газом-замедлителем в центре малого шарика может оказаться пустой (просто этой уловки не хватит чтобы добиться заметного приближения к критичности).

Но можно поступить по-другому. Добавить к каждому изображённому на рисунке шарику третий внешний слой - отражатель-замедлитель (наверно оптимальным материалом будет здесь графит, это хороший замедлитель,  прекрасно работающий при высоких температурах, что нам здесь важно, но его можно ещё улучшить, уменьшив паразитный захват нейтронов, за счёт замены естественного состава изотопов на углерод обогащённый по редкому стабильному изотопу С-13). А затем собрать эти шарики в трёхмерную решётку, при этом нейтрон уходящий с одного будет попадать в другой. В этом случае для достаточно большой решётки обеспечить критичность системы не должно составлять непреодолимых проблем.

Гм… Интересно. Одно только не понятно – зачем внутреннему шарику такой отражатель?  Как мне кажется достаточно сделать такой отражатель для внешнего.
Но тут сразу возникают "но". Чтобы отражатель был эффективным он должен быть относительно толстым.  И вот смотрите. Еще один внешний (большой по площади поверхности) шар и очень толстый… Это сильно убивает всю игру с пленочной легкостью (мы боремся за удельную мощность!). Кстати углерод и так там будет присутствовать в составе несущего слоя кевлара (кажется именно его собирались использовать в качестве основы пузыря).

На мой взгляд нужно развивать идею AlexAV с звездолетом-ситечком.

Это Святой Грааль ядерного двигателя. Система обеспечивающая критичность, но не мешающая прямому выходу осколков в космос. Так чтобы осколки деления сами реактивной массой и были. Такая система была бы по сути почти пределом мыслимой технологии. Прямых запретов нет (и даже кажется, что решение должно существовать), но и полная картина тоже пока не складывается.

Я вот что хочу заметить. "Ситечко" AlexAV на самом деле родной брат-близнец (но не однояйцевый!) того самого модернизированного "пузыря" который я тут выше предложил. Проблемы с достижением критичности в обоих случаях – один к одному. Если возможно замкнуть баланс нейтроном для "ситечка", то возможен и "пузырь" на цепном распаде (для него тоже баланс энергии-нейтроны замыкается).
В пузыре даже есть некоторые преимущества как для реактора. В "ситечке" реактор "плоский" а в ситечке сферический что в случае работы с нейтронами намного удобней. Хотя кпд как у двигателя у "пузыря" будет скорей всего намного ниже чем у "ситечка".
Но когда мы боремя за ПОРЯДКИ (4000 вт/кг вместо 400) то кпд (разами) можно принебречь.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ. Все различие между "ситечком" и "пузырем" – в способе утилизации осколков деления. Но и там и там реактор (плоский или сферический) должен произвести эти осколки и каким-то образом баланс нейтронов должен получиться не взирая на то что (и там и там) мы имеем распластанную пленку (парус или сферу) из делящегося материала. 
Если можно сделать подкритический реактор (используя некий точечный источник нейтронов) для "ситечка" то тем более этим же способом можно построить и батарею в "пузыре". В пузыре этого добиться будет намного проще. Ибо все что вам надо сделать – поместить точечный источник нейтронов в центр пузыря. Куда в этом случае летят нейтроны – не важно. Они будут сталкиваться с накачанным в пузырь замедлителем (гелием) и все равно все рано или поздно пролетят сквозь внутреннюю сферу (произведут ли они деление при этом или нет – ключевая загвоздка).
В случае же "ситечка" облучаемая нейтронами поверхность- плоскость. А это значит нужно нейтроны еще и направить. При этом фокус  с замедлителем (гелием) тут не проходит.
Я верно рассуждаю?

1-1.5 нейтронов, что полетели внутрь пузыря замедлятся и почти гарантированно рано или поздно попадут обратно на стенку. Стенка тонкая (микроны). Но если у нас очень медленные нейтроны

Время жизни нейтрона - менее 890 с. Очень медленные нейтроны имеют скорость около метра в секунду. Мало это или достаточно - решайте сами: мотороллер, что называется, не мой.

Спасибо Ратус! По-моему важное замечание. Хотя как мне кажется вы берете уж слишком медненные нейтроны (сверххолодные). Вряд ли накачанная гелием сфера сможет так сильно замедлить нейтроны. Ну разве что центральный источник нейтронов (без него не обойтись в любом случае) будет их поставлять (но в гелиевом газовом замедлителе они в любом случае ускорятся так как вступят в тепловое равновесие с ним)? Но все равно надо учитывать и эту тонкость. Так как габариты сферы будут действительно солидными (я точно не считал, но по предыдущим прикидкам мне кажется от десятков до сотен метров или даже можно помыслить километровый размер для тяжелого корабля).  А средняя длина пробега нейтронов будет квадратом от габарита. То есть 10 м радиус - 100 метров пробег в замедлителе. Успеет ли нейтрон добежать до стенки? Действительно интересный вопрос чтобы им принебречь.