Ядерная энергия в космонавтике

[Golossvyshe]

И ведь были уже советские наработки…

О работах в СССР по ЯЭУ.

(кликните для показа/скрытия)

"Решением Государственной комиссии при СМ СССР по ВПВ N 58 от 12.02.1986 г. было принято решение о проведении ЛКИ КА "Плазма-А" с ЯЭУ "Топаз-1". К проведению ЛКИ были подготовлены два экземпляра ЯЭУ (N22 и N23), отличающиеся материалом катодов ЭГК: катоды изделия N22 выполнены из молибдена, а N23 - из молибдена, покрытого вольфрамом.
ЯЭУ N22 была запущена на радиационно безопасную стационарную круговую орбиту высотой 800 км 2.02.1987 г. и отработала на орбите в составе КА "Плазма-А" ("Космос-1818") в течении 142 суток. Показано соответствие характеристик ЯЭУ в течении заданного трёхмесячного ресурса.
ЯЭУ N23 была запущена на радиационно безопасную стационарную круговую орбиту высотой 800 км 10.07.1987 г. и отработала на орбите в составе КА "Плазма-А" (Космос-1867) в течении 343 суток. Показано соответствие характеристик ЯЭУ в течении полугода работы. В дальнейшем в течении последующего полугода мощность ЯЭУ плавно снижалась вследствие деградационных процессов в РП, но была достаточна для питания всех систем КА (в конце стационарной работы составила 2,73 кВт).
Прекращение работы ЯЭУ в обоих случаях было вызвано, в основном, окончанием запасов рабочего тела (цезия) и выделением водорода из полости замедлителя, явившегося катализатором деградационных процессов в РП. Замена комплекта ЭГК с эмиттерными узлами из монокристаллического молибдена в ЯЭУ N22 на комплект ЭГК с вольфрамовыми покрытиями в ЯЭУ N23 привело к увеличению к.п.д. ЯЭУ в 1,05-1,07 раза.
Параллельно работам с ЯЭУ "Топаз-1" проводились работы по созданию ЯЭУ "Топаз-2". В ходе работ было изготовлено и испытано более 18 полномасштабных головных блоков энергоустановки, 7 из которых (Я-20, Я-23, Э-31, Я-24, Я-81, Я-82, Э-38) прошли ядерные энергетические испытания.
Кроме того, с целью доведения ресурса работы установки до 1,5 лет, была создана новая модернизированная конструкция реактора с увеличенным числом ЭГК в активной зоне (с 31 до 37). Было изготовлено 10 экземпляров головных блоков такой ЯЭУ (В-71 - для холодных и динамических испытаний с последующими электроэнергетическими испытаниями на комплексном стенде "Байкал-1"; Я-81, Э-37, Я-82 - для ЯЭИ продолжительностью до 1,5 лет; Э-39, Э-40, Э-41- для ЛКИ, Э-38-как резервный; Э-43, Э-44). При испытаниях образца Я-24 был достигнут небывалый в отечественной и зарубежной практике ресурс проведения ЯЭИ полномасштабного опытного образца космической ЯЭУ - 12500 часов.
К 1988 году установка «Енисей» прошла полный цикл наземных испытаний, необходимых перед этапом летных конструкторских испытаний (ЛКИ) в составе КА, подтвердив требуемые по ТЗ параметры и ресурс 1,5 года с возможностью достижения ресурса не менее 3 лет."
В связи с прекращением работ по КА, для которого предназначалась ЯЭУ "Топаз-2", работы по ЯЭУ были прекращены на стадии наземных испытаний.

Спасибо, очень кстати напомнили.

Вольно или невольно, но на ум приходят древние строки: "какой светильник Разума угас"...

"Не то что нынешнее племя"

[Golossvyshe]

Плутоний-238 хорош тем, что не даёт проникающего гамма-излучения, в отличие от "отвальных" цезия-137 и стронция-90, которые как раз сильно излучают проникающую гамму.

Да и пусть себе излучают. Электроника в исполнении спейс такое вполне выдерживает, это ж не быстрые реакторные нейтроны.

Ну на крайний случай можно урановый экран установить. Экран-диск толщиной 20 мм снизит облучение в 1000 раз, летайте на здоровье.

Не. Не получается так.

А возьмите-ка и посчитайте.

При толщине 20 мм урановый экран потянет 40 г/см2. На 0,1 м2 это всего 40 кг.
Это я взял завышенные цифры повсюду – и площадь, и толщину экрана.

Во-первых, энергия распада цезия и стронция меньше энергии распада плутония на порядок.

Вообще не вопрос. Просто в ТВЭЛе будет в разы больше изотопа, только и делов.

p.s. Цезий и особенно стронций хороши тем, что запасы сырья тут неограничены (естественно, для потребностей космонавтики).
Но, опять-таки, тут нужно работать. А нафига? Если есть установка лепить отмазки, плутоний-238 само то.
"Кирпич бар - раствор йок, раствор бар - кирпич йок, сиди-кури"

[Golossvyshe]

Вам не лень работать бесплатным лектором общества "знание"?

Чтобы вы не задавали вопросы, свидетельствующие о глубоком невежестве!

О как!

А не заметили, что я не задавал тут вам никаких вопросов? 

Затем, что серийно выпускавшийся генератор Бета, на Sr-90, для питания навигационных огней в Арктике, при
электрической мощности 10 Вт весил полтонны, защита из свинца и урана

А давайте вы самостоятельно распишете, почему космический РИТЭГ будет гораздо менее массивным? И более мощным при той же загрузке изотопов.

[Кремальера]

"Кирпич бар - раствор йок, раствор бар - кирпич йок, сиди-кури"

Лучше на наречии Хань.Ибо только они в обозримой перспективе будут заниматься атомом в космосе.И то скорее по инерции ,в угоду концепции "насолить белым лаоваям".

[библиограф]

А не заметили, что я не задавал тут вам никаких вопросов?

Вам явно изменяет память! Вы писали в ответе 290:

Но зачем упираться конкретно в плутоний? Есть стронций-90, есть цезий 137... Уж в них-то недостатка нет.

Или же вы, как фельдкурат  Отто Кац из "Похождений бравого солдата Швейка" обращались к шкафу и фикусу?

Изотопные генераторы для наземных применений - все на Sr-90, космические - на Рu-238; почему так - надо интересоваться
у инженеров, их разрабатывавших. Значит, защиту не сделать легкой, увы!    

[Golossvyshe]

Лучше на наречии Хань.Ибо только они в обозримой перспективе будут заниматься атомом в космосе.И то скорее по инерции ,в угоду концепции "насолить белым лаоваям".

А мне кажется, и они не станут.
У китайцев впереди светят вполне серьёзные проблемы - не до праздных глупостей будет.

И вообще, как говорят в Одессе "ша! уже никто никуда не идёт"
И "нерва" и "топазы" - всё пошло прахом.
Болтовня одна осталась... Более или менее весёлые картинки.

[Golossvyshe]

А не заметили, что я не задавал тут вам никаких вопросов?

Вам явно изменяет память! Вы писали в ответе 290:

Но зачем упираться конкретно в плутоний? Есть стронций-90, есть цезий 137... Уж в них-то недостатка нет.

Риторический вопрос
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B8%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%B2%D0%BE%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%81

Или же вы, как фельдкурат  Отто Кац из "Похождений бравого солдата Швейка" обращались к шкафу и фикусу?

Ну вот, не всё же не понимаете.
Кое-что всё-таки понимаете.

Изотопные генераторы для наземных применений - все на Sr-90, космические - на Рu-238; почему так - надо интересоваться
у инженеров, их разрабатывавших. Значит, защиту не сделать легкой, увы!

"Кирпич бар - раствор йок. Сиди-кури" (с)

Вот ежели бы было много Pu-238, так ребята бы - ух! Всё сделали и везде полетели. На атомной тяге, ага.
Они ж не виноватые, что раствор не подвозят.   

[crazy_terraformer]

Или же вы, как фельдкурат  Отто Кац

Так и хочется песню запеть.
Фельдкурат удалой.
Бедна сакля твоя...

Затем, что серийно выпускавшийся генератор Бета, на Sr-90, для питания навигационных огней в Арктике, при
электрической мощности 10 Вт весил полтонны, защита из свинца и урана

А давайте вы самостоятельно распишете, почему космический РИТЭГ будет гораздо менее массивным? И более мощным при той же загрузке изотопов.

Менее массивным - так как защищаться от излучения можно только одним экраном, а не огораживать со всех сторон защитой. Вопрос с защитой от этого агрегата до запуска на Земле - съёмный кожух и манипуляторы(роботы, автоматы).
Более мощным - вопрос, т.к. в космосе тепло сбрасывается излучением, а на Земле есть плотная атмосфера. Тут же возникает вопрос с разницей масс систем охлаждения в космосе и на Земле.

[Golossvyshe]

Менее массивным - так как защищаться от излучения можно только одним экраном, а не огораживать со всех сторон защитой.

Всё верно. И нормы облучения для людей и электроники класса спейс радикально разнятся. И никто не позволит использовать открытый урановый стакан для какого-то бакена.
В итоге вместо компактного уранового экрана-диска – толстенная свинцовая бочка.

Более мощным - вопрос, т.к. в космосе тепло сбрасывается излучением, а на Земле есть плотная атмосфера. Тут же возникает вопрос с разницей масс систем охлаждения в космосе и на Земле.

Да всё просто. КПД полупроводниковых термоэлементов (какие применяются в атомных батарейках типа вышеописанных) порядка 1,5% и даже менее. Для термоэмиссионных КПД, ЕМНИП, может доходить до 6-7%
Кстати, анод там раскалён тоже неслабо (хоть и не как катод-эмиттер, разумеется), так что проблем со сбросом тепла в вакууме нету.

Но, повторюсь, РИТЭГ – это отнюдь не оптимальное решение. Я даже сомневаюсь, что такую штуку в горячем виде (притом с мощной радиацией, если там применить стронций) допустят к установке на ракету.

Другое дело реакторы (типа «Топазов»). И мощность другая, и регулируется, и запускается он уже на орбите. До пуска к нему можно  людям подходить – у неотработанного урана радиация небольшая.

p.s. Тут уважаемый Маска скинул заметку по «Топазам». Вот добавка https://jiht.ru/science/temp/0013_0021_(2)_%D0%9A%D0%B0%D0%B9%D0%B1%D1%8B%D1%88%D0%B5%D0%B2_ID17061.pdf
Только всё это ностальжи, не более. Ничего в реале давно нету.

[библиограф]

Да всё просто. КПД полупроводниковых термоэлементов (какие применяются в атомных батарейках типа вышеописанных) порядка 1,5% и даже менее.

Нет, для Бета-М - КПД 3.9%

И никто не позволит использовать открытый урановый стакан для какого-то бакена.
В итоге вместо компактного уранового экрана-диска – толстенная свинцовая бочка.

Вашего позволения, конечно, позабыли спросить,  поэтому урановый стакан использовали
Посмотрите внимательно на рисунок в сообщении 292 - там внутренний защитный  стакан - из урана,
наружный - свинцовый.
Обедненный уран не стоит почти ничего, а за счёт экономии в размерах получается существенное уменьшение веса
свинцовой защиты. Снаружи вплотную к генератору радиометр показывает 10 мР/час
Лет десять назад тоже был случай - гопники разобрали РИТЭГ на маяке на мысе Колганпя, на Финском заливе, (он был
в домике на фото)  утащили и свинцовую и урановую защиту, сами элементы со стронцием выбросили тут же.
ФСБ бросилось искать, но никого и ничего не нашли - грабители получили по несколько тысяч рентген и не смогли
порадоваться удаче, поскольку  умерли по дороге на пункт приема металлов...

[Golossvyshe]

Да всё просто. КПД полупроводниковых термоэлементов (какие применяются в атомных батарейках типа вышеописанных) порядка 1,5% и даже менее.

Нет, для Бета-М - КПД 3.9%

И никто не позволит использовать открытый урановый стакан для какого-то бакена.
В итоге вместо компактного уранового экрана-диска – толстенная свинцовая бочка.

Вашего позволения, конечно, позабыли спросить,

Ну вашего-то наверняка спросили, верно?

Я не пойму, вам удовольствие доставляет хамить?

Посмотрите внимательно на рисунок в сообщении 292 - там внутренний защитный  стакан - из урана,
наружный - свинцовый.

А что так?
Делали бы сплошь урановый. Для гамма-лучей 0,2 см слой половинного ослабления, вместо 1,7 см для свинца.
Вы ж разрешили голый уран использовать. И не стоит он совсем ничего.

Короче, из темы я ушёл, и жалею, что вообще встрял.

Сразу вспоминается анекдот про лекцию в колхозном клубе и забредшего на ту лекцию городского дачника.

[библиограф]

А что так?
Делали бы сплошь урановый. Для гамма-лучей 0,2 см слой половинного ослабления, вместо 1,7 см для свинца.

Могли бы и сами сообразить, что  внутренний стакан защиты сделан из урана по конструктивным соображениям - он является не только защитой, но и теплопроводом. Термоэлектрические батареи расположены у одного торца тепловыделяющего блока, он
нагрет до 400С, свинец просто расплавился бы
А если внешняя защита не свинцовая, а урановая - то чем будем защищаться от гамма-излучения сотни килограммов урана?
Отопление радием в 2000 году французская открытка 1910 года

[Андрей Астрофизический]

французская открытка 1910 года

О радиоактивности были еще не в курсе?)

[библиограф]

 Вообще-то, ещё в 1901 году Анри Бекерель и Пьер Кюри уже наблюдали физиологическое действие радиации:
Это случайно по­чувствовал на себе еще Бекке­рель. Вернее, о физиологическом действии радиации первыми со­общили немецкие ученые Вальхоф и Гизель в 1900 году, но это не насторожило ученых, ра­ботавших с радием. Через год, когда супруги Кюри по крохам собрали свой первый дециграмм радия, Беккерель должен был вы­ступать на конференции с сооб­щением о свойствах радиоактив­ных веществ. Ему пришла в голо­ву мысль, что неплохо было бы продемонстрировать интенсив­ность излучения радия с помо­щью свечения фосфорецирующе-го экрана. Он попросил у Кюри несколько дециграммов хлори­стого бария, в котором содержа­лась примесь радия. Следова­тельно, самого радия там было вообще мизерное количество. Утром он получил обещанную посылку— маленькую стеклян­ную трубочку с несколькими кри­сталликами; трубочка была гер­метически закрыта и завернута в черную бумагу. Обрадованный Беккерель положил ее в правый карман жилета и проходил так до вечера, до открытия конфе­ренции. Он продемонстрировал вечером свой эффектный опыт: экран светился, даже когда Бек­керель поворачивался к нему спиной, то есть лучи радия про­ходили сквозь его тело.
Но вскоре выяснилось, что и радий продемонстрировал кое-что новое из своих свойств. Через десять дней на коже, на том месте, где расположен жи­летный карман, Беккерель обна­ружил красное пятно, превратив­шееся вскоре в язву. Анри при­мчался к Кюри пожаловаться: «Я очень люблю радий, но я на него в обиде».
Оказалось, что Пьер также уже имел возможность убедиться в коварстве выделенного ими элемента. Он умышленно решил испытать его на себе; он прикла­дывал ампулу с радием к руке и вскоре констатировал, что ко­жа покраснела, что это похоже на ожог, но болит не очень силь­но; а потом ожог превратился в рану, которую врачи принялись лечить, как и рану Беккереля, пе­ревязками; а через сорок дней ра­на стала затягиваться; а еще че­рез десять осталось небольшое пятно, имеющее сероватый цвет, что указывает на глубокое омер­твение тканей. Эти наблюдения над собой Пьер Кюри преспо­койно описал в статье, которую отправил в «Доклады Академии наук» одновременно с аналогич­ным сообщением Беккереля.
Мутагенное действие излучения радия также обнаружил Пьер Кюри - он облучал лягушачью икру и наблюдал появление
уродств у головастиков.
Но удивительные свойства нового вещества производили на впечатлительную и доверчивую публику того времени такое
сильное впечатление, что об опасности радиации как-то забывали...
Впрочем, ещё недавно обогреватели с Pu-238 предполагали применять для обогрева водолазов

[OratorFree]

МОСКВА, 11 мар – РИА Новости. Предприятия КБ "Арсенал" (входит в "Роскосмос") и "Красная звезда" (входит в "Росатом") удалили со своих сайтов данные о разработке ядерных источников энергии для применения в космической технике.

[Dem]

Вообще-то, ещё в 1901 году Анри Бекерель и Пьер Кюри уже наблюдали физиологическое действие радиации

Ну надо отметить, что это был обычный точечный ожог, просто объёмный, а не поверхности кожи.
Лучевая болезнь же - это поражение всей тушки, с другими эффектами.

[библиограф]

 Не следует забывать, что рентгеновы лучи открыли в 1896 и немедленно начали применять
в медицине. Поскольку первоначально для диагностики использовалась не рентгенография
а рентгеноскопия - врач, наблюдавший изображение на флюоресцирующем экране получал
значительную дозу облучения, которая, естественно вызывала всевозможные расстройства.
Лучевой дерматит был описан, как заболевание от переоблучения, уже в середине 1896, а в 1902
году первые попытки дозиметрического контроля - примерно 10 рентген в день , кусок рентгеновской
пленки в кармане врача должен был засвечиваться за неделю. Понятно, жизнь радиологов была недолгой!
На Мемориале Радиологии в Гамбурге, открытом в 1936 -  фамилии 359 ученых и врачей, ставших
жертвами радиации.
Сходство между рентгеновскими и гамма-лучами физиками было установлено с момента открытия радия,
поэтому  опасность обращения с радием для учёных была очевидна, но безопасностью зачастую
пренебрегали.
Мадам Кюри писала:
Радиоактивное загрязнение лаборатории было таким, что в ней невозможно было иметь ни одного
вполне изолированного электрически прибора, воздух был проводником. 

[Vadims]

"Роскосмос" оштрафовал Центр Келдыша за задержку создания ядерного модуля

https://ria.ru/20190319/1551936182.html

[gals]

Это единственное, что может делать Горшков.

[Valerij56]

Мегаваттный же реактор (вменяемый) в космосе может быть только термоэмиссионным.

   
Я больше доверяю мнению центра Келдыша. Технически есть разные решения, но реактор для ЯЭРД уже, мне кажется, опоздал навсегда. Просто уже на подходе пульсирующий термоядерный двигатель, а это совсем другие возможности. Но для его запуска нужно море энергии - и здесь мегаватник пригодится.
   

И собирать это всё на орбите не получится. Нет таких технологий, нет такой космической техники. На седьмом десятке лет космической эры – и нихрена нету.

   
Сейчас дешевеет доступ на орбиту - а значит всё будет, и весьма скоро.
   

Много лет и много-много миллиардов зелени – и это всё для каких-то АМС? Любой минфин пошлёт учёных очкариков с такими заявами далеко и быстро.

   
АМС бывают разные, некоторые будут настолько интересны частникам, что они их профинансируют.
   

И ведь были уже советские наработки…

Время бездарно и, наверное, уже безнадёжно упущено. Все современные прожектусы (особенно наглые – аж с турбинами!) и вся эта деятельность стартаперов – не более чем способ нарубить бабла. А для старперов ещё и потянуть время до пенсии.

До лётных изделий дело, очевидно, не дойдёт. Но для потрепаться на форумах да развести госбюджет на бабло – да, прожектусы вполне сгодятся.

   
Если доживёте - шляпу свою съедите?