Двигатель для межзвёздных перелётов

[alex_semenov]

Если бы можно было бы сделать излучатель с температурой 6кК - конечно, использовали бы его, и фотопреобразователи бы брали соотвествующие. Но ведь нельзя.
А раз так - нужно брать узкозонные ПП, которые соотвествуют технически реальной температуре.

Нет, нет инспектор. Факты не сходятся.
Я же описывал выше, что термофототехнологии даже пытаются лепить к СОЛНЕЧНОЙ энергетике. То есть, берут излучение солнца ( 6000 К) всё (до копейки) пытаются превратить в температуру ПОНИЖЕ (1500 - 3000 К) и вот с этого пониженного АЧТ, уже снимать термофотоэффект. И мол, так, КПД (количество световой энергии преобразованной в ток) даже вроде получатся выше, чем при использовании прямого фотопреобразования в ток сразу излучения АЧТ в 6000 К!
Хотя любые промежуточные преобразования - это ВСЕГДА потери! И сложность, и вес и значит и цена.
Но с этим почему-то играются!
Значит эффект (овчинка) окупается (выделка окупается)! И Аскет уже дал наводку. Действительно пик КПД у самых ходовых полупроводников находится на ~ 1 мкм излучении (50-70%). А в видимом спектре КПД преобразования падает (линейно с ростом длины волны). То есть это особенность именно тех полупроводников, которые мы используем. И других мы вроде пока не имеем. И не известно будем ли когда что-то иметь?
То есть для апалогетов солнечной энергетики тут - невезуха. Но нам самое то. Это подарок природы как раз!
Надо воспользоваться по-максимому!
Это - лазейка.

[Fall63]

Таки сделаю большое лирическое отступление. Смотрю тут многие интересные металлы упоминаются всуе. Для того чтобы придать побольше конструктива дискурсии, хочу обратить  ваше внимание, господа, на, назовем их так, "ложные друзья космоколонизатора". Это элементы с очень низкими кларками, но в силу особенности земной среды необычайно эффективно формирующие месторождения. То есть, именно для этих элементов может возникнуть ситуация, когда при исчерпании/жизни за пределами земли они сразу перейдут из категории "распространенные" в категорию "недоступные или почти недоступные", минуя стадию "редкости". Это все для того чтобы участники имели представление, что из этого может теоретически быть ограничивающими факторами в космической "бочке Либиха"

(кликните для показа/скрытия)

В первую очередь речь идет о пниктогенах - мышьяк, сурьма, висмут. У них коэффициенты обогащения одни из самых высоких среди вообще всех элементов. С другой стороны, на планетах земного типа они часто образуют месторождения сравнительно близко к поверхности (кроме висмута), не надо глубоко бурить.

Ртуть. Во многом аналогична пниктогенам, даже в мелочах вроде образования месторождений близ поверхности (находили ее даже на Луне, хотя надо думать что выделилась она при извержении дифференцированных пород, выброшенных с Земли Теей).

Молибден и вольфрам. Самые "вредные" из "друзей" современной цивилизации. Мало того что формируют большие залежи в специфических условиях (молибден на коротких специфических стадиях рифтогенеза, вольфрам - там в Китае вообще геологическая вольфрамовая аномалия в коре), так еще и залегают как правило глубоко, тяжеловато достать...

Олово тут занимает промежуточное положение - вроде бы можно из осколков деления получать, но фонит жутко и самое главное практически вечно.

Уран тут не упоминаю, так как для него важно не столько качество руд, сколько EROEI...
Из осколков деления урана можно получать все от селена до серебра и от теллура до тербия (два пика) , кроме ниобия. Из осколков более тяжелых актиноидов возможно также кадмий и индий.

Некоторые другие металлы при делении не нарабатываются, но они редки везде, в том числе и на Земле - ниобий, тантал, тяжелые лантаноиды.

В общем, As, Sb, Bi, W, Hg - ложные друзья колониста, их изобилие есть только на Земле

В контексте вышесказанного - вольфрам скорее всего надо будет заменить молибденом, с некоторым ухудшением теплофизических свойств.

[alex_semenov]

Это все для того чтобы участники имели представление, что из этого может теоретически быть ограничивающими факторами в космической "бочке Либиха"

Спасибо. Но данная тема - сейчас (именно сейчас) островок "близорукости". Тут о межзвездных переселениях в общем то сейчас мало думают. Тут узколобые инженеры. И в данный момент вообще рассматривается (у нас на стапеле) предельно приземлённая версия космолёта на самых что никакие "земных технологиях" и в духе, запустить бы первый и один, да побыстрее!

[Fall63]

приземлённая версия космолёта на самых что никакие "земных технологиях" и в духе, запустить бы первые и один, да побыстрее

Ну это понятно. Но все же важно заранее отметить, какие "витамины" в рационе надо сокращать, чтобы потом петух не клюнул внезапно в пятую точку...

[alex_semenov]

Дело в том, что в термофотопреобразовании мы делаем излучатель.
То есть, у солнца - спектр АЧТ, но вот у нами сделанного низкотемпературного излучателя удобный нам спектр.
Мы перераспределяем энергию по излучению уже на излучателе, а не пытаемся 4 типами полупроводника и 30 промежуточными слоями ловить размазанную по горбу спекта АЧТ энергию.

Да, это то я уловил!
Да, но как мы делаем излучение? Мы в основном ОТСЕКАЕМ ненужную часть спектра. Так? Брегговсий фильтр или зелкало, что делают? Они берут "колокол" АЧТ (что мы "сделали") и вырезают в нем полосу вокруг пика.
Идеальный бы случай  слелать монохром как у лазера. Но это не получится. Можно только "приблизиться" обрезов планковскую кривую по краям. Верно? Но изначально же мы всё равно получаем всю планковскую кривулю как она есть для АЧТ! И обрезанные края плюс то что попало на термо-фотопреобразователь но не попало в 50-70% - это всё потери. Плата второму началу. По формуле Сади Карно. Так?
Зы..
Да, я знаю. Брегговский фильтр немножко не так работать будет. Он отражая назад к лампе излучение не той длины, как бы гоняет его по кругу и сбежать оно может из "колбы" только когда попадёт в нужную полосу. Согласен. Это не потеря. Но вот на зеркале (потом)  - это потеря всё равно. Верно? Или брегговский фильтр сразу и изготавливает уже нужную полосу и зеркало вообще не должно ничего (по-сути) терять?

[alex_semenov]

Ну это понятно. Но все же важно заранее отметить, какие "витамины" в рационе надо сокращать, чтобы потом петух не клюнул внезапно в пятую точку...

Вообще самый ходовой витамин - 235. Его же даже рициклить не получается. Израсходовал (разделил) и ... всё! Это не вольфрам, не платина даже (которые можно попробовать пускать по кругу в техпроцессах, рициклить).  Я вообще считаю это ГЛАВНЫМ витамином для любой космической цивилизации -делящиеся актиноид. И его над экономить очень сильно. Даже 238-й - чудовищное богатство на самом деле!  В этом смысле ракета черпающая энергию из 235-го - страшно расточительна! Но иногда это стоит того. Так что вариант надо допилить.

[Sergey E.]

\[\varepsilon  = \eta \frac{P}{m} < \eta \frac{\sigma  \cdot {T^4} \cdot S}{\rho  \cdot V} = \eta \frac{\sigma  \cdot {T^4} \cdot 4\pi  \cdot {r^2}}{\rho  \cdot \frac{4}{3}\pi  \cdot {r^3}} = \eta \frac{3 \cdot \sigma  \cdot {T^4}}{\rho  \cdot r} \approx {10^{4 \pm \frac{1}{2}}}{\text{ Вт/кг}}\]

Реактор у нас ОСОБЫЙ. Очень прожорливый. Весь уран, который он сожрёт за всю свою жизнь в него не заправишь сразу. И перезаправлять по пути, останавливая, вынимая отработку и загружая свежую (как это принято тут у нас на Земле) - не поучится. Надо всё делать НА ХОДУ. Постепенно реактор загружать и постепенно выгружать.

С теплоносителем удельная по массе мощность мало меняется при больших размерах. Но в теплофотоэлектрогенераторе удельная по массе мощность обратно пропорциональна размеру при постоянной плотности, что ограничено снизу несколькими длинами свободного пробега рождающихся быстрых нейтронов. Поэтому должно быть много реакторов, а не один большой. Длина свободного пробега приблизительно считается по открытой информации https://www.oecd-nea.org/jcms/pl_44624/janis-books по простой зависимости\[ l \approx \frac{V}{S} = \frac{\frac{\nu  \cdot \mu }{\rho }}{\nu  \cdot {N_\text{A}} \cdot \sigma } = \frac{\mu }{\rho \cdot \sigma \cdot {N_\text{A}} } \]Получается для рождающихся быстрых в графите ~0,04 м и для тепловых (расчётная температура 5000 K больше поверхности) в энергопреобразователе ~0,02 м. Но при температуре ~2400 К есть пик ~3000 барн, обеспечивающий сверхмалую толщину делящегося ~0,00007 м и одновременно самоконтроль температуры, делающий ненужными подвижные элементы. Графитовые шары должны пересобираться для замены в них энергогранул, что вряд ли потребует слишком тяжёлого оборудования, учитывая малую скорость замены энергошаров.
Для большей эффективности наверное нужно несколько делящихся слоёв внутри шара, а не только в центре.

И в космической технике не место твёрдым конструкциям со стержнями, которые имеют много ненужных масс, там эффективнее пузыри и натянутые сети. В данном случае от корабля будут тянуться длинные бусы, то есть тонкие тросы соединяющие множество теплофотоэлектрогенераторов оптимального размера (для максимальной удельной по массе мощности) в виде длинных тросов. Вся конструкция имеет небольшое вращение, чтобы тросы образовали небольшое раскрытие конуса, внутри которого спереди назад исходит поток от двигателя.

Думаю над этим.... Гм...
Суть в чём? Почему мне не очень нравится идея множества маленьких реакторов? Реактор - это машина. И в ней масса всяких вспомогательных узлов. И опыт показывает что более крупная машина в целом и выигрывает по-крупному с этими "мелкими", "вспомогательными" затратами. То есть множество мелких ЭНЕРЕТИЧЕСКИХ машин никогда не дадут такую же выгоду как одна большая. Почему зелёная энергетика, я уверен, - лжетехнология, ЛЖЕэнергетика.
Но да. Ясно что в нашем случае реактора-лампы лучшая для него консистенция - мыльного пузыря....
И в этом случае замедлитель может быть и имеет смысл... Гм...
Ну если стенка "пузыря" совсем тонкая и нам нужно поднять сигму (сечение взаимодействия с нейтроном) что бы для нейтронов такая тонкая стенка стала заметной, то нейтрон лучше таки замедлить.
Но я бы в качестве замедлителя использовал бы ... газ. Внутри мыльного пузыря. Нет?

Повторяю вопрос реактор для 2500 к на быстрых или на медленных нейтронах? На медленных нейтронах большая масса замедлителя.

[alex_semenov]

Проблемы солнечных батарей тут чисто фундаментального характера.

Всё что ниже ширины запрещённой зоны полупроводника СБ не ловит. Вот вообще, свет не поглощает. Всё что выше ЗЗ, поглощается, но используется - просто по логике работы перехода только часть энергии, равная ширине ЗЗ. Остальное будет рассеяно. Вот для кремния 0.5эВ фотон бесполезен - пройдёт насквозь (если не будет бесполезно пойман свободным носителем заряда, но и тогда просто рассеется в тепло). А 2 эВ жёлто-зелёный свет - будет пойман. Но из его энергии будет использована только половина, тот самый 1+эВ, равный ширине запрещённой зоны. А вот из 3эВ фиолетового на пользу пойдёт уже только треть, а с УФ - всё ещё и ещё хуже.

То есть, идеальная солнечная батарея из кремния (математический ноль потерь на всё, ограничения только принципом работы) даст где-то 29% КПД для солнечного спектра.
А вот та же самая идеальная солнечная батарея, но под светом 1.1мкм лазера даст 100% КПД.

...
Поэтому спектр солнечной батареи приходится нарезать полосками - сначала "жрать" самый синий свет, остальное - проходит насквозь, потом - то, что краснее, потом - ещё краснее и т.д. Очевидно, что чем шире горб, тем больше потерь, тем сложнее его резать, тем шире полоска, тем больше потерь в каждой полосе.

В термофотопреобразовании мы можем сузить спектр излучателя.
Поэтому можем использовать двухпереходный или даже однопереходный фотопреобразователь, и всё равно иметь отличный КПД! Потому что нижнюю часть горба мы подведём под ширину ЗЗ, а верхняя недалеко у нас от нижней. Потери малы, и всё прекрасно.
Потери только на технических вещах - траты на путешествие пары, безызлучательные рекомбинации, сопротивления электродов, плохое поглощение, отражения и т.п. и т.д. С этим уже можно работать. И получать совсем иной результат, чем для солнца!

Вот! Теперь всё стало на свои места!
И то что прислал Аскет получило по-сути ясное логическое объяснение! Вот почему после пика (резкого подъема к пику) в инфракрасной зоне кпд падает линейно с ростом частоты (или уменьшением длины волны света)! Ну конечно! ЗЗ берёт только свою ширину а всё остальное - выкидывает! А так как более короткие фотоны болшая порция энергии, то ЗЗ просто не может взять всю эту порцию!
Спасибо!

[alex_semenov]

Повторяю вопрос реактор для 2500 к на быстрых или на медленных нейтронах? На медленных нейтронах большая масса замедлителя.

Нет разницы.
Зачем вообще используется в реакторах замедлитель, в курсе? Это вообще то варварская технология. Но по бедности ее использовали и по-сути мы сейчас топим ассигнациями печь... Что бы не обогощать уран слишком сильно. Первые реакторы (трансмутаторы для наработки плутония) вообще делались на природном уране. С 0.7% 235.
Суть в том, что замедленные нейтроны (тепловые,  ниже 1-10 эВ) существенно иначе "видят" 235 и 238 чем быстрые и средние.
Взято здесь:

Рис. 2.2. Зависимость сечений реакций радиационного захвата (σ ν), деления (σ f) и полного сечения (σ t) от энергии нейтронов. В области энергий 1–5000 эВ приведены лишь огибающие пиков каждой кривой

Медленные, тепловые нейтроны, условно, "плохо видят"  (захватываются) 238-м (которого в реакторе считай весь уран) и хорошо "видят"  (именно делят) 235! В итоге если их замедлить, можно получить цепной процесс даже на природном уране (очень чистый график или тяжёлая вода). При обогащении 2-5% по 235-му можно использовать уже простую воду или графит похуже (дешевле, в природном графите много бора, который очень сильно глотает нейтроны и небольшая примесь уже даёт эффект, это и сбило немцев с толку, когда они забраковали графит как замедлитель и взялись лишь за тяжелую воду). То есть под 3-5% обогащения и строятся самые дешёвые реакторы водно-водяные и графито-канальные (там есть нюансы еще и масса, но эти - ключевые).
Но. Если у вас в стержнях реакторе чистый (ну почти) 235-й, то вам нет нужды в этой игре в кошки-мышки с замедлителем. Нет у вас 238, с которым "я от бабушки ушел, я от дедушки ушёл.." Хотя, если мы сделаем реактор-пузырь с тонкой стенкой, то даже при стенке из чистого 235-го, она может оказаться настолько тонкой, что лучше бы нейтроны всё же замедлить (почему я и предложил пузырь надуть газом-замедлителем). Дело в том что сечение взаимодействия (просто из законов квантовой механики) с уменьшением скорости частиц растёт. И заметно растёт (это на графике выше хорошо видно. Там же шкалы - логарифмические). И свободный пробег быстрого нейтрона в том же 235 куда длинней медленного.

[alex_semenov]

У библиографа существенные замечания по реактору. Для реактора с температурой 2500 К нужен реактор на быстрых нейтронах? Вроде для медленных нейтронов слишком массивный замедлитель получается для проекта в котором предполагается получать более 2 киловатта на кг.

Замедлитель (если он и понадобится) - не думаю что проблема. В том же оксиде урана (если мы на него поставим) до 15% массы - кислород.
Ворпрос тут правильно поднимает Равлик.
Мощность нашего реактора-лампы - это ПОВЕРХНОСТЬ свечения S:



T у нас зафиксировано. Это ~ 3000 K. Значит задавать нужную тепловую мощность мы можем только увеличивая-уменьшая поверхность.
А масса реактора - это в общем то его плотность (усреднная) умноженная на объем.
У тела (скажем сферы или цилиндра) отношение поверхности к объему падает с ростом линейных размернов. То есть отношение мощности W которая пропорциональна S, к массе, которая пропорциональна V с ростом размера  R линейно падает:



То есть, больший по абсолютной мощности и размеру R реактор будет иметь ХУДШУЮ удельную мощность как "лампа" при прочих равных (в частности плотности) чем меньший. Поэтому Равлык и говорит что большие реакторы - плохо. Надо взять много маленьких. А мне этот ход не очень нравится...
Улавливаете засаду?
Но!
У нас еще есть плотность. Масса это объем на плотность. И мы можем поиграться, увеличивая размеры но, снижая плотность реактора. И таким образов выкрутить таки для крупных (относительно) реакторов нужную нам их удельную мощность. И тут и возникает задача, как понизить плотность реактора по максимуму? И при этом всё же получить для него критичность =1. Что бы он работал и грелся.
Для малого реактора это тоже важно. Получить критичность.
Но я же сказал, что для получения критичности делящегося материала (ДМ) оружейного качества нужно немного. 50 кг (17см в диаметре сфера) - это голый шар ²³⁵U. Но окруженный хорошим слоем отражателя масса ДМ просто понижается в 4 раза. То есть в такой реактор достаточно зарядить 12,5 кг. Другое дело что этот отражатель сожрёт всю выгоду от понижения массы критсборки за счет ДМ. Для бомбоделов это важно, а для нас - ненужно.
Но на критичность еще влияют как раз наличие замедлителя, форма (геометрия вообще), плотность. Плотность-тоже геометрия (элемент геометрии). Она влияет квадратично. Сжал в два раза - критичность поднялась в 4. Так же и в обратную сторону. Если при нормальной плотности сфера критична массой 50 кг, то если вы уменьшите ее плотность (дырок насверлите) то есть получите в два раза менее плотную сферу, то теперь вам нужно уже масса ДМ 200 кг что бы получить критичность=1.
НО! Это для обычного спектра нейтронов. Если же вы начнёте нейтроны замедлять (в дырки напихаете замедлителя), то у вас критичность начнёт возрастать и хорошо (см график выше). Тут всё играет значение. И форма и расположение (тех же стержней если это стержни или гранулы). Поэтому когда дело доходит до реальных сложно конфигурированных сборок, то уже простая аналитика не очень то и работает. Поэтому используют численные методы для расчета критичности данной конфигурации. Метод Монте-Карло, в частности, который придумал Станислов Улама после того как чуть не сдох от опухоли в мозгу... есть подозрение, что впервые он это применил для расчета композитных питов для ядерных бомб (используя такую почти детское устройство-вычислитель с колёсиками). Это было первое простое усложнение, которое уже аналитически плохо считалось (там же распределение плотности нейтронов в центре и к краям - разное).
А первые реакторы вообще не считались точно. Примерно, границу гарантированной безопасности определяли и всё. Их собирали и ме-е-е-е-дленно приближались к их критичности на практике (и уже из параметров реакторов, насколько вытянули управляющие стержни, определяли даже физические характеристики материалов). В общем, люди были с яйцами. Игрались с огнем...
Но теперь у каждого на столе стоит прибор, который может по-сути немыслимое в прошлом. Скажем, водородную бомбу рассчитать в два счёта! Фон-Нейману такие вычислительные мощности и не снились!  Но кто же ценит? Мы через него котиков рассматриваем (даже не порнуху. Психологи бьют в набат. Новые поколения реально теряет к сексу интерес! Им на самом деле не интересно даже ЭТО! Котитки! И достаточно!)

[равлик]

Согласен, что большая полая сфера лучше, чем много шаров при почти такой же удельной мощности. При чём именно из графита, с вкраплениями карбидов делящегося вещества, одновременно по четырём причинам. Обеспечивает достаточное замедление и удержание нейтронов при толщине 0,1…0,2 м. Имеет высокую теплопроводность. Неплохо сохраняет прочность при вкраплениях осколков деления. Обладает одной из наибольших температур плавления.

Внутренняя и наружная поверхности покрыты карбидом тантала-гафния для наименьшего испарения. Внутренний объём заполнен гелием для уменьшения испарения и улучшения замедления. Возможно немного криптона снаружи для создания давления для уменьшения испарения.
Но получится ли получить выгорание более ~10% даже если хватит прочности? Не начнут ли осколки внутри графита поглощать слишком много нейтронов? Даже если получится поддерживать постоянство скорости реакции за счёт изменения газов внутри сферы.

Будет ли вольфрам в галогенном газе лучше карбида тантала-гафния в инертном газе? Наверное будут близкие характеристики. Но нужно ещё смотреть, как они будут разрушаться в результате изотопных превращений от огромного потока тепловых нейтронов.

[Андрей Астрофизический]

Так Выкладываю Excel-табличку, которая находит (точно) параметры оптимальной одноступенчатой ракеты при заданнии ДВУХ исходных параметров.
1 Дистанция (св. годы)
2 Полезная удельная мощность пустой ракеты (Ватт/кг)

Блинский блин.
А что делать тем кто Excel-ем не пользуется вот уж много лет...?
Хмм ... и таки хотелось бы более гибко играться входными параметрами (включая и число ступеней?) и более точно находить оптимум.
Просто зашел в тему, пробежался.. Во-первых радует что тема ожила. Прям отлично
Во-вторых, alex_semenov во мне с новой силой пробудил свербящую идею таки переложить вот этот расчет оптимального межзвездного перелета на более удобоваримые современные рельсы, а не этот прости господи эксель.
Все-таки многие задачи современный ПК может решать тупо "в лоб" методом грубой силы, т.е. перебором. Но эксель для этого очень далеко не лучший инструмент...
В общем я наверное скоро (на днях?) таки сделаю инструмент по-лучше. Если опять меня чего-нибудь не отвлечет.

[Vavanzer]

И опыт показывает что более крупная машина в целом и выигрывает по-крупному с этими "мелкими", "вспомогательными" затратами. То есть множество мелких ЭНЕРЕТИЧЕСКИХ машин никогда не дадут такую же выгоду как одна большая.

  Хорошо сказано. Тем боле что площадь растёт пропорционально квадрату диаметра, а масса линейно, или чуть больше. Отсюда и выгода. Одна большая преобразующая сфера или цилиндр будет в 10 раз эффективнее при той же массе, чем 10 мелких!

Почему зелёная энергетика, я уверен, - лжетехнология, ЛЖЕэнергетика

Вот тут в корне не соглашусь. Нынешний мировой объём альтернативной энергетики сопоставим с уровнем добычи всей энергии старыми методами 30-40-летней давности, возможно уже даже превышает его. При том что потенциал ветров и солнечной энергетики только на Земле задействован на микроскопические доли процента. А самое главное, она непрерывна, возобновила и бесплатна, знай только собирай и преобразуй!
В космосе же площади не ограничены (по нынешним меркам). Зато запас ядерных изотопов на Земле очень ограничен, максимум на какие то вспомогательные цели их можно. А уголь и нефть с кислородом, понятное дело, не потащишь на орбитальный завод!)))
Плюс если запитывать все лазеры и отражатели для разгона кораблей, то только из космоса, собрав энергию Солнца.

[Vavanzer]

И тут и возникает задача, как понизить плотность реактора по максимуму? И при этом всё же получить для него критичность =1. Что бы он работал и грелся.

Полая сфера вам в помощь!))) Плюс лёгкие связующие компоненты, пористая микро или нано-структура.

Конечно цилиндрический полый стержень, типа трубы, намного интереснее в плане постепенной подачи внутрь фотоприемной сферы-печки. Да ещё и нарезанный на секции, с заглушеной серединой, как сигарета. Начинка в роли успокаивающего стержня реактора, а под конец , когда надо утилизировать - рабочее вещество для реактивного выброса.

[Vavanzer]

  Я вообще считаю это ГЛАВНЫМ витамином для любой космической цивилизации -делящиеся актиноид. И его над экономить очень сильно. Даже 238-й - чудовищное богатство на самом деле!  В этом смысле ракета черпающая энергию из 235-го - страшно расточительна!

  Вы только не поняли одного, что энергоёмкость этого главного витамина годится лишь для относительно быстрых межпланетных перелетов внутри звездной системы. И её  не хватит чтоб даже к ближайшей звезде заглянуть на огонёк!))

[Татарин]

Дело в том, что в термофотопреобразовании мы делаем излучатель.
То есть, у солнца - спектр АЧТ, но вот у нами сделанного низкотемпературного излучателя удобный нам спектр.
Мы перераспределяем энергию по излучению уже на излучателе, а не пытаемся 4 типами полупроводника и 30 промежуточными слоями ловить размазанную по горбу спекта АЧТ энергию.

Да, это то я уловил!

[/quote]
Нет, не уловили.

Да, но как мы делаем излучение? Мы в основном ОТСЕКАЕМ ненужную часть спектра. Так? Брегговсий фильтр или зелкало, что делают? Они берут "колокол" АЧТ (что мы "сделали") и вырезают в нем полосу вокруг пика.
Идеальный бы случай  слелать монохром как у лазера. Но это не получится. Можно только "приблизиться" обрезов планковскую кривую по краям. Верно? Но изначально же мы всё равно получаем всю планковскую кривулю как она есть для АЧТ! И обрезанные края плюс то что попало на термо-фотопреобразователь но не попало в 50-70% - это всё потери. Плата второму началу. По формуле Сади Карно. Так?
Зы..
Да, я знаю. Брегговский фильтр немножко не так работать будет. Он отражая назад к лампе излучение не той длины, как бы гоняет его по кругу и сбежать оно может из "колбы" только когда попадёт в нужную полосу. Согласен. Это не потеря. Но вот на зеркале (потом)  - это потеря всё равно. Верно? Или брегговский фильтр сразу и изготавливает уже нужную полосу и зеркало вообще не должно ничего (по-сути) терять?

Да, именно так.

Всё, что не входит в разрешённую зону брегговского фильтра (или фотонного кристалла, или любой другой метаструктуры, модулирующей спектр), не излучается, отражается обратно, остаётся в фильтре, в общем - остаётся в виде тепла, которое должно быть излучено в правильном диапазоне. Только малая часть тепла (в идеале - 0) должна излучаться вне избранной нами спектральной полосы (а в идеале - вообще ноль вне выбранной области к-пространства).

Именно так это и должно работать.

Именно так это и работает для термофотоэлектрического преобразования света солнца с концентратором.
Если что-то всё-таки ушло после всех этих мероприятий на внешние брегговские зеркала вне полосы - это потери, да. Но во-первых, это должны быть малые потери (если они большие, то нужно возвращаться к работе над излучателем). А во-вторых, это всё равно а) бесполезно для нашего фотопреобразователя, уже заточенного под узкую полосу, и б) вредно для него, потому что бесполезно его греет, а теплоотвод от него - тоже только излучением в космос, и поэтому дело непростое. Неправильный свет лучше откинуть в космос заранее, чем возиться с вредным поглощением и переизлучением этой бесполезной энергии.

[Татарин]

У библиографа существенные замечания по реактору. Для реактора с температурой 2500 К нужен реактор на быстрых нейтронах? Вроде для медленных нейтронов слишком массивный замедлитель получается для проекта в котором предполагается получать более 2 киловатта на кг.

При высоких температурах теряется выгода от замедления нейтрона.

Даже для полностью термализованного нейтрона сечение уже в разы ниже, чем было бы в ВВЭР. Кроме того, замедлитель - это масса, а наиболее эффективные замедлители - изотопы водорода - мы использовать при таких температурах не можем (ну или это сложно технически, по меньшей мере).

Кроме того, управлять реактивностью через отражение для относительно мощного реактора (где отношение поверхности к объёму меньше) мы можем только в небольших пределах, что накладывает на нас ограничения по запасу реактивности в зоне. Это можно бороть выгорающими поглотителями или более сложной системой управления реактивностью, но одно из решений - уход в быстрый спектр и формирование зоны частично из фертильных изотопов (урана-238). Часть нейтронов в начале будут тратиться на наработку плутония, компенсируя избыток топлива, в конце кампании задачу поглощения возьмут на себя наработанные осколки. То есть, идеология, близкая к "БРЕСТу" или реакторам-самоедам, только немного из других предпосылок и задач.
И, ессно, с выгораниями, скорее характерными для самоедов.

Тепловой спектр для горячего реактора, тем не менее возможен. Сотые-десятые эВа - это ещё те энергии, когда выгода от высоких сечений ещё перекрывает затраты на замедлитель. Кроме того, как уже сказано, очень приятно иметь саморегулировку реактора по температуре (а тут она всё ещё будет присутствовать) просто за счёт "нагрева" нейтронов и допплера.

Что по итогам - я не знаю. Наверное, быстрый спектр будет всё же выгоднее.

[Татарин]

О, ещё один диванный инженер -ядерщик!
Думаешь, сумеешь уговорить быстрые нейтроны отражаться от графита, а не замедляться
в нем?

Одно другому не мешает. Нет ничего плохого в том, если в графит будут летет быстрые, а обратно будут диффундировать медленные нейтроны, если это учтено в расчётах.

[Fall63]

А самое главное, она непрерывна, возобновила и бесплатна, знай только собирай и преобразуй!

(кликните для показа/скрытия)

Вот сейчас чуть "пацтул" не упал... Непрерывна где - только в космосе, и только солнечная... А словосочетание "бесплатная энергия" по степени примитивности находится на уровне "вечного двигателя". И припоминаю в какой-то теме (про ледники) уже видел от ВАс столь примитивную аргументацию по поводу зеленой энергетики. Имхо одно упоминание в научно строгих разделах всуе таких оборотов как "вечный двигатель" и "бесплатная энергия" достойно начислением процентов упомянувшему, за одно это словосочетание. Именно даже не за сам факт того что вы тут пытаетесь читателей индоктринировать, а именно за примитивность пропаганды из серии "пруфы, кому они вообще нужны?" Так что знайте, что распоцторанение научно-противоречащих суждений, тем более с сопутствующей аргументацией школьного уровня может быть чревато

[alex_semenov]

Нет, не уловили.

Татарин, который лучше любого незванного гостя... То как вы ДЕЛАЕТЕ излучение - я понял с ходу. Как-то подобно в романе Форварда накачивались солнечные лазеры. Брегговский концентратор вырезал только ту часть спектра солнечного света, которая нужна была для накачки и концентрировал это на стержень активной зоны. А остальное излучение просто пропускалось мимо. За счет этого достигалась (в романе) уникальная эффективность лазера и нужны были не очень большие радиаторы к ним (100% эффективности, разумеется, никакая машина иметь не может).
Брегговскими зеркалами и фильтрами я интересовался еще разрабатывая  гравицапу. Там даже есть расчёты по брегговской оптике в излучателях синтезированной апертуры.
То есть, вопрос оптики меня мало удивлял. Меня беспокоил вопрос, почему  один и тот же полупроводник в инфракрасной области может преобразовывать 55-70% света в ток, а в видимой всего 10-15%. Хотя казалось бы видимый квант "качственней". Он несёт куда больше энергии! Тем более что бумага от Аскета это прямо утверждает. Что пик (для таких то и таких то полупроводников) в районе ~ 1 мкм. А дальше с ростом частоты излучения, эффективность падает ЛИНЕЙНО. Потому и падает,  что фиксированная ширина запрещённой зоны не позволяет утилизировать всю энергию кванта. Излишек эВ уходит в паразитку.

Кстати.
Раз уже об этом зашла речь.
По поводу брегговского фильтра (как я это назвал "колбы") которая  выпускает только правильное тепловое излучение и возвращает обратно неправильное, пока то не станет правильным (только тогда выйдет).
Очень красиво.
Очень круто!
Настолько круто, что  житейский опыт инженера подсказывает: не бывает так круто! Природа такие фокусы просто так вам не дарит. Она обязательно за это возьмёт плату. И тогда вопрос: а чем?

Первая дурная мысль: брегговский фильтр вообще работать не будет (мол подарка и нет. Это - мнимость). В чём логика (ошибочная)? Что бы фильтр возвращал назад (на излучатель) энергию, он должен иметь температуру выше излучателя. Ну что бы передать тепло куда-то вы должны же передавать от более горячего к холодному. Значит (была мысль) сам фильтр должен быть нагрет не ниже излучателя 3000 К. А значит сам будет излучать во все стороны как такое тело! Какой же это фильтр?

Но ясно что это логично для АЧТ. Поглотителя-излучателя. Но не отражателя, пропускателя, преломителя. Линза, фокусирующая лучи солнца  чтобы поджечь древесину не обязана сама быть горячей как солнце и даже древесина в фокусном пятне. Она нагревается ровно настолько, насколько поглощает лучи, которые пропускает и преломляет. Так и брегговский фильтр-колба. Да она будет горячей (и излучать опять же непрерывный спектр АЧТ по Стефану-Больцману) но не 3000 К (как сам наш реактор). Можно прикинуть насколько, если знаем какой процент света она поглощает.
Тогда в чём подвох? А подвох (расплата, некая сложность) обязательно должен быть! Не бывает что бы совсем уж бесплатно!

В общем я наверное скоро (на днях?) таки сделаю инструмент по-лучше. Если опять меня чего-нибудь не отвлечет.

У меня было мало сомнений, что вы на эту мою табличку отреагируете именно так.
Ради бога! Если есть желание. Действительно это же правильная идея и она должна идти в массы. Мем же!
Так что - с богом! Даёшь ей наследников много и разных!

Про ступени. Да. Я по-началу считал что ступени ничего нам не дадут. Но теперь признаю- ошибался. Они хоть и не сильно улучшают ситуацюи (при 600 летнем полёте сокращают его на 100 лет) но всё же.
Очень большой плюс, что можно сократить работу каждого реактора до вменяемого срока ниже 100 лет!
Хотя, конечно, расплата за эти все плюсы - чудовищное массовое число.
Но это как раз похоже на мать-природу. На шару только в мышеловке...