Телескопы покупают здесь


A A A A Автор Тема: Долгосрочные перспективы ресурсного обеспечения технически развитой цивилизации  (Прочитано 839314 раз)

mbrane и 5 Гостей просматривают эту тему.

Оффлайн pkl

  • *****
  • Сообщений: 5 255
  • Благодарностей: 59
    • Сообщения от pkl
Для катализа должно хватить элементов, добываемых попутно, там же всё тонкие напыления используют.

На самом деле не так уж и мало, для более-менее массовых процессов собственно каталитические материалы расходуются десятками, сотнями, а то и тысячами тонн. Даже по очень дорогим каталитическим материалам вроде родия, который очень сильно экономят, расход по сумме получается очень существенный (конкретно около 80% всего добываемого родия расходуется на катализаторы, а это около 24 тонн, для такого редкого элемента - это много).
Если удастся добиться хотя бы 50% рециклинга /а все химические предприятия будут крупными, т.к. будут привязаны к относительно немногочисленным источникам дешёвой энергии и организовать централизованный сбор и пререработку катализаторов будет относительно просто/, то потребное количество родия снижается до 12 т. Так же может быть и с другими элементами.
Celestron PowerSeeker 114 EQ, но хочется большего

Сверхцивилизация - это цивилизация, овладевшая всеми практически значимыми технологиями, которые вообще допустимы законами природы.

Оффлайн pkl

  • *****
  • Сообщений: 5 255
  • Благодарностей: 59
    • Сообщения от pkl
Для катализа должно хватить элементов, добываемых попутно, там же всё тонкие напыления используют.
Тонкие то они тонкие : но они изнашиваются серой отравляются
Снимаем и отвозим на переработку.
Celestron PowerSeeker 114 EQ, но хочется большего

Сверхцивилизация - это цивилизация, овладевшая всеми практически значимыми технологиями, которые вообще допустимы законами природы.

Оффлайн pkl

  • *****
  • Сообщений: 5 255
  • Благодарностей: 59
    • Сообщения от pkl
Если в регионе расположения электростанции недостаточно биомассы(пустыня,открытый океан, проливы выше субтропиков и т.д.), а ЛЭП в регион с ея избытком строить смысла нет, то остаётся производство неорганического топлива и реагентов из воздуха и окружающего неорганического вещества, регенерация металлического топлива из порошка оксидов.
Конечно, но... пустыню, скорее всего, придётся озеленять. Открытый океан? Надо смотреть где, мне вот кажется, огромные лагуны атоллов в центре Тихого и Индийского океанов могут сгодиться для выращивания биомассы на топливо.
Celestron PowerSeeker 114 EQ, но хочется большего

Сверхцивилизация - это цивилизация, овладевшая всеми практически значимыми технологиями, которые вообще допустимы законами природы.

Оффлайн AlexAV

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 10 477
  • Благодарностей: 565
    • Сообщения от AlexAV
Снимаем и отвозим на переработку.

Вот с катализаторами так очень не всегда получается. В том смысле, что там часто наблюдается очень существенный унос активного вещества, которое необратимо теряется с производимым продуктом. Переработка отработанного катализатора из-за наличия таких потерь полностью вернуть активное вещество, затраченное на его производство, в результате не позволяет.

Цитата
Если удастся добиться хотя бы 50% рециклинга /а все химические предприятия будут крупными, т.к. будут привязаны к относительно немногочисленным источникам дешёвой энергии и организовать централизованный сбор и пререработку катализаторов будет относительно просто/, то потребное количество родия снижается до 12 т. Так же может быть и с другими элементами.

Отработанный родий-содержащий катализатор и так никто не выбрасывает. Родий вообще-то и сейчас очень дорогой металл. Так что в этой цифре потребления максимально технически возможная степень рециклинга уже заложена. За счёт этого тут далее уже ничего не улучшишь.

Оффлайн pkl

  • *****
  • Сообщений: 5 255
  • Благодарностей: 59
    • Сообщения от pkl
Углеродистая сталь - точно нет, по удельной прочности она проигрывает дюрали в разы, экономические параметры самолета из такого материала, если он вообще взлетит, будут совсем ужасны. Сложнолегированные же стали требуют для своего производства много никеля, хрома, а часто и молибдена с ванадием. По удельной прочности могут существенно превышать углеродистую сталь, но рассматривать их в данном контексте из-за проблем с доступностью лигатур смысла не имеет.
В конструкции Т-4 активно использовалась сталь. Правда я не знаю, какая именно, может, действительно сложнолегированная. Не суть, сейчас всё равно идёт переход на стекло- и углепластики.

Вот что с двигателями делать... интересно, можно ли, чисто теоретически, сделать двигатель из какой-то керамики? :-[
Celestron PowerSeeker 114 EQ, но хочется большего

Сверхцивилизация - это цивилизация, овладевшая всеми практически значимыми технологиями, которые вообще допустимы законами природы.

Оффлайн pkl

  • *****
  • Сообщений: 5 255
  • Благодарностей: 59
    • Сообщения от pkl
Вот с катализаторами так очень не всегда получается. В том смысле, что там часто наблюдается очень существенный унос активного вещества, которое необратимо теряется с производимым продуктом. Переработка отработанного катализатора из-за наличия таких потерь полностью вернуть активное вещество, затраченное на его производство, в результате не позволяет.
В таком случае придётся компенсировать добычей из окружающей среды, тут уж ничего не поделаешь.
Celestron PowerSeeker 114 EQ, но хочется большего

Сверхцивилизация - это цивилизация, овладевшая всеми практически значимыми технологиями, которые вообще допустимы законами природы.

Оффлайн AlexAV

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 10 477
  • Благодарностей: 565
    • Сообщения от AlexAV
В конструкции Т-4 активно использовалась сталь.

Там точно не обычная конструкционная сталь вроде Ст3, а какая-то сложнолегированная.

Цитата
Вот что с двигателями делать... интересно, можно ли, чисто теоретически, сделать двигатель из какой-то керамики?

Теоретически можно (оксидные керамики химически абсолютно устойчивы к воздействию воздуха и продуктов сгорания при высоких температурах, и жаростойкость керамик на основе корунда или магний-алюминиевой шпинели вполне может конкурировать с суперсплавами). На практике удачного опыта нет. Главная проблема - склонность оксидных керамик к хрупкому разрушению.
« Последнее редактирование: 12 Июн 2021 [20:00:27] от AlexAV »

Оффлайн Скеп-тик

  • *****
  • Сообщений: 9 265
  • Благодарностей: 506
  • Упираюсь и тяну...
    • Сообщения от Скеп-тик
Нет, одним кальцием тут не обойдешься, без бария оксидный катод не работает.
Читал про нанолампы (может, даже в этой теме, не помню).  Их особенность - из-за малых размеров подогрев катода незначителен (первая-вторая сотня градусов), и может быть внешним. Так же мало анодное напряжение - до 20 вольт.
Катод делается из металла или оксида с незначительной работой выхода электронов. Анод - с большой работой выхода электронов. Если катод сделать из европия, вроде работают без подогрева при комнатной температуре.  :-[
(Красный- катод, чёрный - анод, синий - сетка, напротив острия - дырка)
« Последнее редактирование: 12 Июн 2021 [21:14:45] от Скеп-тик »

Оффлайн crazy_terraformer

  • *****
  • Сообщений: 11 191
  • Благодарностей: 336
  • AdAstraPerAspera! Вот там мы и будем!Или не будем!
    • Сообщения от crazy_terraformer
Кстати поэтому мне идея с азотнокислым выщелачиванием не особо нравится. Сейчас неизвестен ни один достаточно хороший (пригодный для промышленного применения) катализатор окисления аммиака в оксиды азота, кроме платино-родиевого. И это может создать очень серьёзные проблемы с её производством (обходные пути придумать можно, но это будут те ещё пляски с бубном и такая кислота будет очень дорогой, это если связывать азот через аммиак).
Нитрогеназы как-то приспособить?
Ннапыльн%х тpапинкахъ далиокихъ плонеттъ пайдиомь мы чьюжымь вна абедъ!

Следи за собой! Будь осторожен!(с)

Онлайн mbrane

  • *****
  • Сообщений: 13 628
  • Благодарностей: 292
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от mbrane
А куда ты денешься, если меди и серебра тупо нет?
Ты мне сказки не расказуй. Ты мне покажи как это сделать физически...
Проволоку прокатывать.


Ты с алюминиевой проволкой работал. Как ее согнуть? . Как спаять?

Оффлайн crazy_terraformer

  • *****
  • Сообщений: 11 191
  • Благодарностей: 336
  • AdAstraPerAspera! Вот там мы и будем!Или не будем!
    • Сообщения от crazy_terraformer
Горячие части турбин делают из жаропрочных суперсплавов, а там состав что-то вроде такого (основа - никель, в таблице указаны все компоненты кроме никеля, содержание никеля соответственно 100% минус сумма содержания компонент приведенных в таблице):
.....
А там все - и кобальт, и молибден, и вольфрам, и ниобий, и рений. Не говоря уж о никеле, который является основным компонентом большинства сплавов. Причём этих суперсплавов в авиационной турбине очень много, процентов  так 40 массы двигателя. И без этого всего реактивный самолёт (да и вообще любой самолет с газотурбинным двигателем) не полетит.
А если использовать титановый сплав и криогенное охлаждение — жидкий метан( водород)?
Ннапыльн%х тpапинкахъ далиокихъ плонеттъ пайдиомь мы чьюжымь вна абедъ!

Следи за собой! Будь осторожен!(с)

Оффлайн AlexAV

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 10 477
  • Благодарностей: 565
    • Сообщения от AlexAV
А если использовать титановый сплав

Практически ни один титановый сплав не может работать в окислительной среде выше 700 градусов. Для горячей части газовой турбины это категорически мало.

криогенное охлаждение — жидкий метан( водород)

Эффективное охлаждение многих элементов горячей части турбины затруднено или невозможно.

Оффлайн crazy_terraformer

  • *****
  • Сообщений: 11 191
  • Благодарностей: 336
  • AdAstraPerAspera! Вот там мы и будем!Или не будем!
    • Сообщения от crazy_terraformer
Значит, тогда на поршневых двигателях поднимаемся выше и врубаем ракетные.
Обнаружил, что страницы под спойлером не загрузились, а отредактировать этот старый пост невозможно.
http://articles.adsabs.harvard.edu/full/1988LPI....19..831N

Цитата
Title: "K-Frac + REEP-Frac": A New Understanding of KREEP in Terms of Granite and Phosphate Petrogenesis
Authors: Neal, C. R. & Taylor, L. A.
Journal: Abstracts of the Lunar and Planetary Science Conference, volume 19, page 831, (1988)
Bibliographic Code: 1988LPI....19..831N
(кликните для показа/скрытия)

(кликните для показа/скрытия)
Гафния кларка в KREEP-породах оказалось 35-40 ppm против 3 ppm в земной коре. 35-40 г/тонну мелочь, а приятно. Будет из чего рельсотроны делать и катоды для ЭРД.
Бария очень много 1000-1500 ppm=1-1,5 кг/тонну, считай руда бария. Кларк в земной коре Ba 425-600 согласно википедии.
По массе К2О-1%, Р2О5-1%, т.е. по 10кг каждого на тонну. Тория 19-20 ppm, против 9,6-13 ppm в земной коре, но всё равно маловато, хотя его концентрация должна быть выше в фосфатных зёрнах. Так что реголит или размолотая KREEP-порода подаётся обогащению в центрифуге....
Витлокиты Луны содержат 7500 ppm лантана и 220 ppm лютеция против 30ppm La и 0,5 ppm Lu в земной коре.
« Последнее редактирование: 13 Июн 2021 [04:07:56] от crazy_terraformer »
Ннапыльн%х тpапинкахъ далиокихъ плонеттъ пайдиомь мы чьюжымь вна абедъ!

Следи за собой! Будь осторожен!(с)

Оффлайн AlexAV

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 10 477
  • Благодарностей: 565
    • Сообщения от AlexAV
Нет, одним кальцием тут не обойдешься, без бария оксидный катод не работает.

Если не обойтись без бария, никеля

Посмотрел, что пишут в литературе. Барий все же можно заменить стронцием. В Зильберман М.М.  Термоэлектронные оксидно-никелевые катоды упомянается возможность использования состава 40% SrO - 60% CaO. У стронция по крайней мере есть более-менее очевидный биогенный источник. Из целестина (сульфата стронция) состоят скелеты акантарий ( https://en.wikipedia.org/wiki/Acantharea ).

Работает при более высокой температуре, чем барийсодержащие составы, но работает (приблизительно такие же эмиссионные характеристики как бариевый катод при 1180 К, стронциевый дает при 1300К). Но температура работы стронциевого оксидного катода все ещё значительно ниже температуры плавления никеля (и железа). В качестве материала керна и губки оксидных катодов сейчас применяют практически исключительно никель, однако каких то очевидных противопоказаний мешающих тут заменить никель на железо высокой чистоты не видно (железо инертно к рассматриваемым оксидам и и скорость его испарения при рассматриваемой температуре даже ниже, чем у никеля, единственно механическая прочность железа в рассматриваемых условиях значительно меньше, чем у никеля). Тут правда могут быть какие-то технологические сложности с созданием железной губки достаточной чистоты, в отличии от никеля железо (особенно губка с развитой поверхностью) легко окисляется.

Впрочем даже в этом случае избавиться от никеля полностью не получится, так как без него надежный герметичный спай стекла и металла все равно не сделать (ну или возиться со ртутью и делать ртутные жидкие уплотнители, тогда можно без и никеля в данном узле).
« Последнее редактирование: 13 Июн 2021 [02:07:48] от AlexAV »

Оффлайн библиограф

  • *****
  • Сообщений: 9 330
  • Благодарностей: 759
    • Сообщения от библиограф
Цитата
Впрочем даже в этом случае избавиться от никеля полностью не получится, так как без него надежный герметичный спай стекла и металла все равно не сделать
В обычные стекла для химической посуды искусные стеклодувы  вваривают титан даже на горелке
Есть даже специальная группа электровакуумных стекол - титановые стекла, их можно сваривать с титаном без проблем. 
В вакуумной камере - или в аргоне вполне можно вакуумноплотно впаять в стекло любой тугоплавкий металл - цирконий, или тантал, даже обычное железо.
Главное, чтобы были равные коэффициенты расширения стекла и металла.
« Последнее редактирование: 13 Июн 2021 [07:09:29] от библиограф »


Оффлайн AlexAV

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 10 477
  • Благодарностей: 565
    • Сообщения от AlexAV
Главное, чтобы были равные коэффициенты расширения стекла и металла.

А для ответственных мест - ещё чтобы и производная коэффициента расширения по температуре совпадала. Титан с 23-им стеклом имеет близкие коэффициенты расширения, но не идеально. У 23 стекла 9.3 10-6 К-1, а у титана при 20 градусов 8.2 10-6 К-1. Ну и температурная температурного зависимость коэффициента расширения у 23 стекла и титана различается. Титан пропаять через стекло можно, а вот гарантировать герметичность такого спая при больших перепадах температур - нет.

Сплав железо-никель (и тем более железо-никель-кобальт) тут уникален тем, что меня соотношение железа и никеля в сплаве можно очень-очень точно подогнать коэффициент теплового расширения стекла и сплава, а подбирая марку стекла - и производные коэффициента теплового расширения по температуре.



Для ответственных узлов, где герметичность очень критична (особенно работающих с большим перепадом температур) альтернатив сплавам железо-никель по сути нет (не считая сплавов платиновых металлов, где тоже можно довольно гибко управлять коэффициентом теплового расширения сплава для того чтобы его можно было очень точно подогнать под коэффициент теплового расширения заданного стекла).
« Последнее редактирование: 13 Июн 2021 [14:02:03] от AlexAV »

Оффлайн AlexAV

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 10 477
  • Благодарностей: 565
    • Сообщения от AlexAV
Нитрогеназы как-то приспособить?

Тогда уж  аммиакмонооксигеназу. Вообще что-то подобное я и имел ввиду. Т.е. использовать бактерий нитрификаторов и нитрит-окисляющих. Так биологически можно аммиак почти количественно окислить до нитрата без потребности в каких-то труднодоступных катализаторах. Проблема тут в том, что растут эти бактерии в нейтральной и слабощелочной среде и на выходе будет получаться не азотная кислота, а нитрат чего-то там (кальция, натрия или аммония в зависимости от того чем мы будем поддерживать постоянное значение pH - известняком, содой или избыточным количеством аммиака).

Если нам нужен не этот нитрат, а собственно азотная кислота, то нитрат нужно будет как-то в неё превращать. Скажем путем перегонки с серной кислотой, но такая азотная кислота заведомо получится достаточно дорогой.

Оффлайн -Asket-

  • *****
  • Сообщений: 3 760
  • Благодарностей: 374
  • Шапочка из фольги - последний бастион разума
    • Сообщения от -Asket-
Цитата
У стронция по крайней мере есть более-менее очевидный биогенный источник. Из целестина (сульфата стронция) состоят скелеты акантарий ( https://en.wikipedia.org/wiki/Acantharea ).
Из сульфата бария (барита) в чистом виде скелеты не формируются, но кристаллы барита выявлены у ряда простейших и харовых водорослей, работают грузиками в составе органелл статолитов обеспечивающих гравитропизм.
Geomicrobiology of Eukaryotic Microorganisms
Non-Skeletal Biomineralization by Eukaryotes: Matters of Moment and Gravity
Не теряйте мужества - худшее впереди!
Пессимист считает, что хуже, чем есть, быть не может, а оптимист утверждает, что бывает и хуже.

Оффлайн AlexAV

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 10 477
  • Благодарностей: 565
    • Сообщения от AlexAV
В вакуумной камере - или в аргоне вполне можно вакуумноплотно впаять в стекло любой тугоплавкий металл - цирконий, или тантал, даже обычное железо.

Впрочем если линейный коэффициенты расширения металла и стекла будут хорошо подогнаны друг под друга, то в любом случае должно удовлетворительно работать. В конце концов диапазон нормальных колебаний температуры колбы электровакуумного прибора не такой большой, чтобы различного рода нелинейности тут играли критическую роль. В конце-концов если колба радиолампы греется больше 150 градусов - значит скорее всего надо как-то по-другому делать её охлаждения, а в интервале температур 0 - 150 и стекло и металл в плане теплового расширения обычно ведут себя более-менее линейно.

В этом случае под титан вполне можно подобрать стекло с коэффициентом теплового расширения ровно в среднем по заданному интервалу  температур коэффициенту теплового расширения титана. Что-нибудь состава Na2O-CaO-MgO-SiO2.

Под чистое железо подобрать тяжелее, но можно, что-то состава K2O-CaO-SiO2 с повышенным содержанием калия (если верить формуле Аппен что-то вроде (содержание в мольных процентах) 17% K2O, 12.5% CaO, 70.5% SiO2).

В общем получает, что какая-то вероятность собрать работающую радиолампу при наличии железа, натрия, магния, кальция, натрия, калия (того что точно доступно)  + стронция и, возможно, титана (того что менее доступно, но какие-то источники просматриваются) похоже все же имеется.
« Последнее редактирование: 13 Июн 2021 [23:30:05] от AlexAV »

Оффлайн crazy_terraformer

  • *****
  • Сообщений: 11 191
  • Благодарностей: 336
  • AdAstraPerAspera! Вот там мы и будем!Или не будем!
    • Сообщения от crazy_terraformer
Для ответственных узлов, где герметичность очень критична (особенно работающих с большим перепадом температур) альтернатив сплавам железо-никель по сути нет (не считая сплавов платиновых металлов, где тоже можно довольно гибко управлять коэффициентом теплового расширения сплава для того чтобы его можно было очень точно подогнать под коэффициент теплового расширения заданного стекла).
А керамику какую-нибудь вместо стекла подобрать можно?
Ннапыльн%х тpапинкахъ далиокихъ плонеттъ пайдиомь мы чьюжымь вна абедъ!

Следи за собой! Будь осторожен!(с)