Двигатель для межзвёздных перелётов

[Vavanzer]

Идея превосходна!
Сумеете посчитать защиту, чтобы доза за все время полета не превысила 10000 Грэй?
Сколько онa будет весить?

Зачем её считать! В параллельных мирах сновидений и грёз радиации не существует, да и фотоэлементы ей не подвержены, даже если вдруг обнаружится!
Все бы АЭС на таком техпроцессе работали бы!

Вот радиоизотопную лампочку с более спокойными продуктами распада и лёгкой защитой можно прикинуть. Для межпланетных миссий, возвратных, циклических, пролётных... Есть же тритиевые и кобальтовые "вечные" фонарики на люминофорах. Чудики даже пробовали к ним фотоэлементы приделывать. Какие то микроватты получали. Раз в год даже телефон хватает зарядить, если накопитель без саморазряда!))

[alex_semenov]

В фантазиях и мечтах. А мож и все тыщщи лет даже!)))

Нет, позиция, конечно занята идеальная...

А вдруг полетит?
Как глупо ваше ёрничение  будет тогда смотреться?
А ведь шансы что ваше ёрничение прочтут лет через 500 очень даже есть!
 
Еще раз. Для тех кто на бронепоезде.
Фотоэлементы будут радиационной  ТЕНИ. Раз.
Два. На самом деле нельзя исключить возможность их репарации.
Три. При 8 ступенях, даже при полёте на 15 св. лет. (предельный оптимизм) время работы каждой ступени - 63,7 лет.

[Vavanzer]

А вдруг полетит?
Как глупо ваше ёрничение  будет тогда смотреться?
А ведь шансы что ваше ёрничение прочтут лет через 500 очень даже есть!

  Я мож за 12 лет , проведенных на этом форуме, может и устарел безнадёжно... Но за это время много узнал интересного в разных областях науки и техники, кое что воплощал в железе, сталкивался с реалиями жизни. Теперь , даже будучи обывателем, поверхностные идеи (да и вообще любые)  подвергаю жестким стресс-тестам, что по сути в норме среди серьёзного научной инженерного сообщества. А раньше тоже голова кипела от идей непродуманых. Особенно после чтения новостей в стиле "британские учёные" что то там опять придумали...

Еще раз. Для тех кто на бронепоезде.
Фотоэлементы будут радиационной  ТЕНИ. Раз.

Как будет эта радиационная тень работать, и при этом излучать свет при температуре 3000К?

Кстати да... Можно поискать инфу об испаряемости сильно нагретых материалов!
Мне почему то видится такой расклад, что в шаре с фотоприемниками будет заметная конвекция, тк ракета на работающем реакторе будет двигаться с ускорением. Значит конденсация на поверхность фотоэлементов (или их защитных стекол) всеж будет. Они в итоге потеряют эффективность, перегреются и развалятся.

Далее, радиационная защита. Сколь она протянет, если через неё пройдут тонны ядерного топлива. Или ещё вагон сменных защит с собой цеплять? Там итак энергоувооруженность и удельный импульс смешной, для межзвёздных миссий...

[Vavanzer]

Три. При 8 ступенях, даже при полёте на 15 св. лет. (предельный оптимизм) время работы каждой ступени - 63,7 лет.

Сделайте стендовый эксперимент, как я предлагал, без радиоактивных элементов. На предмет испытания материалов оболочки реактора на прочность при длительной работе (5-7 лет при температуре 3000К) в замкнутой сфере из фотоприемников.

А на досуге, изучите конструктивные  особенности ритегов, что там, как там, с какими проблемами стклкивались при их создании и эксплуатации. Это при том что там нет выделения нейтронов. Только альфа, бета, гамма, рентген и газовое распухание.

[Vavanzer]

А чтобы добавить оптимизма в тему, вспомнилось вдруг про советскую лампочку...
Когда то зачитавшись статейками о сознательном занижении ресурса различных приборов, набрел на истории о том, что людям попадались лампочки каких то там лохматых сталинских годов, которые не менялись десятилетиями. Потому что у них была нормальная спираль, без "подставы", и правильное наполнение газами. Т.е, лампа накаливания, сделанная " по уму", да ещё и плавно включаемая, имеет срок службы многие годы. Выходит, что вольфрам при 2500-2600К (или цельсиях?) вполне себе живёт нормально, при наличии правильной атмосферы внутри лампы.
Т.е, теоретически возможно создание кожуха реактора и внешней среды для него, когда испарение будет сведено к минимуму на многие годы непрерывной работы.
Если его будет греть какой нибудь мирный изотоп, с хорошим газоотведением, то эта штуковина оч даже неплохо должна работать. Если же "злой" изотоп, то он приведёт к трансмутации и защиты, и внутренней атмосферы и фотоэлементов, в конце концов.

[Ulkolainen]

«Столетняя лампа» (англ. Centennial Light или Centennial Light Bulb) — лампа накаливания, находящаяся в пожарной части города Ливермор, Калифорния и, по некоторым сведениям, горящая с 1901 года до настоящего времени с небольшими перерывами[1]. Предполагается, что необычно высокий ресурс лампе обеспечила в основном работа на малой мощности — в глубоком недокале, при очень низком КПД.

[alex_semenov]

Как будет эта радиационная тень работать, и при этом излучать свет при температуре 3000К?

ТАК:

Вы не видите как?
Тут же всё чётко и ясно нарисовано! Термофотопанели полностью находятся в радиационной тени.

[alex_semenov]

А чтобы добавить оптимизма в тему, вспомнилось вдруг про советскую лампочку...

Еще раз показываю схему йодного транспорта в галогенной лампе:



Галогенная лампа. Погуглите, почитайте. В народе "галогенка". Это лампа накаливания, отличающая повышенной яркостью свечения (температурой вольфрамовой спирали) и длительностью работы.  Вольфрамовая нить в такой лампе не испаряется. Верней достигнув в колбе нужной концентрации паров, вы добиваетесь того что  испарившийся вольфрам будет ОСЕДАТЬ на расколённую до 3000 К поверхность. На холодной поверхности весь оседающий там вольфрам окисляется, а на горячей выделяется. На самом деле вы можете не просто сохранять раскалённую поверхность от испарения, вы можете ее НАРАЩИВАТЬ. Осаживать тот же вольфрам на поверхность урановых стержней. Процессом легко управлять. То есть вопрос испарения металла, можно сказать закрыт.

[Vavanzer]

Это лампа накаливания, отличающая повышенной яркостью свечения (температурой вольфрамовой спирали) и длительностью работы.  Вольфрамовая нить в такой лампе не испаряется.

Знаю я их))) На машине меняю по несколько раз в год!))) Да и в прожекторах тоже они сгорали только в путь.
Её разве что в дефорсированом варианте гонять! Как ту самую "столетнюю" лампу...

 Кстати, закономерный вопрос. К процессу ревитализации вольфрамовой оболочки.  А не получится ли так, что со временем вольфрам сконденсируется как попало, криво, пористо, да ещё и в каких нибудь областях отдельных, обнажив другие. Тк будет некоторая тяга, и прочие неравномерности.
Плюс, с потерей толщины защиты , эти места будут греться и испаряться сильнее, чем те, у которых слой станет толще, и будет нарастать в толстых местах ещё более усиленно, тк температура там ниже. И так до тех пор пока защита не прогорит до дыр! А там уже реактор начнёт поджариваться))

[Vavanzer]

Вы не видите как?
Тут же всё чётко и ясно нарисовано! Термофотопанели полностью находятся в радиационной тени.

  Разглядел.
Во первых, в глаза бросается лишний элемент (а значит и масса) в виде зеркал. Во вторых, как ни крути, это определённые потери (1%). В третьих, фотоэлементы вплотную к радиоактивным стержням.

Стержни надо делать из кусков - секций. Тк реакция будет забегать за пределы защиты.

Что если рассмотреть и посчитать версию попроще, на каком нибудь радиоизотопе. Регулировать температуру и яркость его легко с помощью изменения расстояний между фрагментами.

[Vavanzer]

...Короч, берём подходящий радиоизотопных, который имеет нормальную энергоёмкость и не излучает особо опасных компонентов. Регулировка простая. Защита тоже.
Сначала разносим его куски подальше, чтоб не пережарились. И по мере распада и потери мощности их сближаем, чтоб уменьшить площадь излучения, и сохранить спектр.
 Для постепенного истечения топлива это даже в плюс. Масса ракеты уменьшается, мощность реактора тоже, и соответственно снижению мощности, уменьшается количество выбрасываемой массы, с сохранением скорости истечения. Весь движок по мере износа работает во все более щадящем режиме по мере разгона.

Ну а тормозить уже "как получится", а то и вообще не тормозить, как New Horizonts и Вояджеры! Для начала и так сойдёт!

[Татарин]

  Вот тут вопрос интересный. Что будете делать с жесткими излучениями большой интенсивности?

Зачем с ними что-то делать? От прямого облучения защитит теневая защита, от рассеянного - зеркала, именно для этого им и нужно быть тонкими.

Вам не кажется странным, что в гражданской атомной энергетике до сих пор не перешли на прямое преобразование, раз оно такое простое, на первый взгляд, да ещё и имеет КПД выше 50% !))) Да ещё можно и охлаждающую панели воду кипятить и загнать в турбину, и тем самым поднять КПД  АЭС до 70%!?
Это была бы огромная экономия на генераторах и охлаждающей системе. Атвы сразу викосмос неизведанную не обкатанную технологию хотите отправить, которая и на Земле  очень в тему была бы.

Нет, имея самое поверхностное знакомство с тем, что такое современная атомная гражданская отрасль, это не кажется странным. Вот ни разу.

Сейчас атом - это не то, чтобы консервативная, это гипер-, ультра-, сверх- и супер- консервативная отрасль. Чисто как пример: свинец (или его сплав с висмутом) как теплоноситель даёт всем известные существенные выгоды в реакторах на быстрых нейтронах и не имеет каких-то критических или даже значимых недостатков в сравнении с натрием.
Для военных эта технология (с легкоплавким сплавом) была опробована и показала себя отлично (за исключением хорошо понятных недостатков конкретной конструкции, не технологии). Хорошо известны материалы, работающие с этими металлами до высоких температур. Они опробованы под облучением длительное время.
Свинец как теплоноситель в перспективных гражданских быстрых реакторах предложен где-то 40 лет назад.
30 лет назад его выбрали как одну из перспективных технологий в России и независимо в рамках Gen4.
20 лет назад предложили эскизный проект реактора БРЕСТ.
И только пару лет назад "Росатомнадзор" выдал лицензию на строительство 300МВт опытно-демонстрационного реактора. Который будет построен где-то к концу 20-х, поработает ещё лет 10, и потом по результатам начнут строить опытный экземпляр реактора на 1200МВт. Примерно к 50-м годам по опыту эксплуатации этого будещего реактора технология будет готова к тиражированию.
При этом программа яро и жёстко критикуется внутри отрасли за необоснованность и слишком быстрое продвижение (традиционно начинать с относительно маломощного на десяток МВт).
Натрий как теплоноситель прошёл тот же путь начиная с БР-2, просто начал его раньше, в 60-х.

Если кто-то думает, что это СССР/Россия такие тормоза, то нет. В других странах всё ещё хуже (кроме Китая, они отстают, но двигаются чуть(!) быстрее). И местами даже гораздо хуже. И не из-за недостатка финансирования.

...
И это  - просто замена теплоносителя с одного металла на другой. В традиционной схеме с парогенератором, паровыми турбинами, известной и сейчас уже более-менее просчитыаемой физикой активной зоны и т.п.

Масштабы перестраховок (ну или, если по-доброму, контроля за безопасностью) в нынешнем гражданском атоме таковы, что там любое движение в сторону от колеи требует каких-то фантастических затрат.
Ну, если это не поисковая "бумажная" работа на "задел". А такая для термофотопреобразования есть.

Просто у атомщиков "своя атмосфЭра".

Исключением, наверное, сейчас как раз могут быть вояки и (сильно в меньшей мере) как раз космос. Они могут себе позволить эксперименты, уход от мейнстрима... да даже аварии в какой-то мере. Поэтому если реакторы с термофото появятся вообще, скорее всего, они появятся для вояк или для космоса.

...
Ну и есть технические резоны. Главный из которых - теплоизоляция, которую очень легко сделать в вакууме для машины, живущей при малых ускорениях, и очень сложно сделать на Земле, с воздухом и гравитацией.
Например, держалка раскалённой активной зоны при 1 "же" будет проводить тепло, и когда речь о тысячах К, и тоннах с вакуумной конструкцией снаружи, это ТА ЕЩЁ конструкция. В космосе - проще: растянул на угленити, и пусть себе висит. Ускорения порядка "же" мы не рассматриваем, они нереальны, а при реальных относительно малых ускорениях именно эта конструкция очень сильно выигрывает по сравнению с Землёй.

[Татарин]

А чтобы добавить оптимизма в тему, вспомнилось вдруг про советскую лампочку...
Когда то зачитавшись статейками о сознательном занижении ресурса различных приборов, набрел на истории о том, что людям попадались лампочки каких то там лохматых сталинских годов, которые не менялись десятилетиями. Потому что у них была нормальная спираль, без "подставы", и правильное наполнение газами. Т.е, лампа накаливания, сделанная " по уму", да ещё и плавно включаемая, имеет срок службы многие годы. Выходит, что вольфрам при 2500-2600К (или цельсиях?) вполне себе живёт нормально, при наличии правильной атмосферы внутри лампы.

Это та самая правда, которая по сути ложь.

Главная причина чуть меньшего ресурса нынешних ламп - "перекал" и чуть более высокий КПД в сравнении со старыми.
Плюс игры статистики. До сегодняшнего дня дожили некоторые старые лампы, абсолютное большинство их, 99.9999% - всё же сгорело. Те, что горят сегодня, прошли жесточайший естественный отбор.
Поэтому когда какая-то старая лампочка продолжает гореть сейчас - это лампочка уже избранная из сотен тысяч подобных, и скорее всего, работающая в щадящих условиях.

Хотя, конечно, и недокал тут сколько-то играет, и чуть более дорогая массивная спираль... ну и плавное включение тоже рулит, да.

[Vavanzer]

Хотя, конечно, и недокал тут сколько-то играет, и чуть более дорогая массивная спираль... ну и плавное включение тоже рулит, да.

Есть ещё важный фактор плохого напряжения, особенно характерный для советских времён, да и в нашеьвремя тоже нередко встречается. Когда 150-180 вольт - норма жизни. Там даже плавное включение не нужно.
  Но в любом случае, тема хорошая. Подобрав оптимальный состав и параметры, можно сделать "столетнюю лампочку". Тем боле если это просто теплопроводщая защитная  оболочка, которой не грозит перегрузка в момент холодного старта!)

[Vavanzer]

Свинец как теплоноситель в перспективных гражданских быстрых реакторах предложен где-то 40 лет назад.

Свинец с вращающимися генераторами мы точно не потащим. Иначе все это полетит со скоростью улитки.

Например, держалка раскалённой активной зоны при 1 "же" будет проводить тепло, и когда речь о тысячах К, и тоннах с вакуумной конструкцией снаружи, это ТА ЕЩЁ конструкция. В космосе - проще: растянул на угленити, и пусть себе висит. Ускорения порядка "же" мы не рассматриваем, они нереальны, а при реальных относительно малых ускорениях именно эта конструкция очень сильно выигрывает по сравнению с Землёй.

Так лампочки как то работают, на держалках. Даже по 100 лет. И держалок хватает чтоб вынести удельную мощность от температуры порядка 3000К !
Если уповать на какой нибудь гипотетический орбитальный завод , да ещё и атомных реакторов... Тут точно нескольких жизней не хватит, пока эти фантазии реализуются. Чтоб потом ещё лет 300-400 изготовленный там ядерный драндулет бороздил просторы Вселенной со скоростью черепахи (по межзвёздным меркам)!

[alex_semenov]

Сейчас атом - это не то, чтобы консервативная, это гипер-, ультра-, сверх- и супер- консервативная отрасль.

Наша цивилизация - цивилизаци Тагоры. С 70х как бы чего не вышло? "Сбалансированное развитие". Последние пол века под лозунгом ускоряющегося прогресса мы чудовищно тормозили почти во всех отраслях. Одну отрасль (информационные технологии) мы напротив разогнали до такого предела, что по-сути "не в коня корм". Ай-Ти технлоги, все эти гаждеты - заколачивание микроскопоми гвоздей. И на самом деле гуманитарный вред от этого не меньше чем от последствий полномасштабной ядерной войны, которую мы якобы избежали (просто последствия себя проявляют очень медленно и опосредовано но лет через 30 проявят себя на все 100%).
Так вот. Из всех торможений, самое сильное и очевидное торможение пережили две отрасли. Космос и Атом. Особенно досталось Атому. Такого чудовищного застоя надо поискать в истории человечества. Хотя и космос тоже пол века - бег на месте. Общеукрепляющий.
Ничего необычного в этом нет. Мы в середине второго цивилизационного фазового перехода. И в прошлый раз (расцвет бронзового века) было абсолютно так же. Многие технологии (прежде всего железа) просто застопорились и не развивались. Той гиперглобализации они были не нужны. Бронза устраивала всех. Прежде всего власть предержащим. Этой гиперглобализации атом и космос тоже были не нужны. Но это пройдет. Всё кончается. Гиперглобализация имеет свойство кончаться быстро. Я бы сказал очень быстро. Я думаю, мы уже начали наблюдать этот ужасный конец.
Но это так. Лирическое отступление.

Например, держалка раскалённой активной зоны при 1 "же" будет проводить тепло, и когда речь о тысячах К, и тоннах с вакуумной конструкцией снаружи, это ТА ЕЩЁ конструкция. В космосе - проще: растянул на угленити, и пусть себе висит. Ускорения порядка "же" мы не рассматриваем, они нереальны, а при реальных относительно малых ускорениях именно эта конструкция очень сильно выигрывает по сравнению с Землёй.

Татарин, и вы предлагаете как Равлик повесить всё-таки нагретый реактор на нитях?
Гм...
А сами нити МЕЖДУ чем натянуть? Толстыми железными прутами работающими на сжатие?
Ну подумайте...
Кстати. 
В самой ранней "юности" я рассматривал идею "самонапряженных" контструкций в космосе с помощю магнитрых полей.



Это типа попытка поставить паруса на магнитных мачтах. Используя раздувание и расталкивание двух токовых петель.
Ну разве что так подвесить и реактор?

[Татарин]

Вот радиоизотопную лампочку с более спокойными продуктами распада и лёгкой защитой можно прикинуть. Для межпланетных миссий, возвратных, циклических, пролётных... Есть же тритиевые и кобальтовые "вечные" фонарики на люминофорах. Чудики даже пробовали к ним фотоэлементы приделывать. Какие то микроватты получали. Раз в год даже телефон хватает зарядить, если накопитель без саморазряда!))

Кобальтовых не бывает. Кобальт-60 как раз наихудший для лампочки изотоп.

Тритий и никель-63.

...но темой просто не занимались. Фотопреобразователи вызрели сильно позднее, чем ТЭГ, к моменту, когда Человечество в целом уже наигралось атомными игрушками. Да и в большинстве земных применений просто солнечная батарея не так уж хуже, чем та же солнечная батарея + дорогущий изотопный источник света (даже если это стронций-иттриевый источник).
В универе я занимался как раз катодолюминофорами (соотвественно, идеальными кандидатами на преобразование энергии бета-активного изотопа в свет). Мой научный руководитель как раз успел сделать идеальный красный люминофор к тому моменту, когда кинескопы стали никому не нужны вообще.
Это одна из моих идей-фикс, которую я не имел и не имею возможности довести до ума: твёрдый раствор сульфидов стронция и бария с церием, где стронций был бы самым массовым и дешёвым, при этом относительно безопасным осколком деления - стронцием-90.
Сульфиды щелочноземельных металлов очень радиационно-стойки, какие-то проблемы им могут доставить только нейтроны, а появление в решётке иттрия вместно стронция слабо влияет на светимость (хотя меняет спектр).
Квантовый выход люминофора - порядка 1, а полный КПД преобразования в свет - более 70%.

В итоге можно сделать не эти игрушки со светящимся порошком, а по образцу и подобию РИ-500 (простой греющейся болванки из титаната стронция, которая использовалась в серийных советских РИТЭГах) нормальную радиоизотопную лампу ватт на 300-400. Если при этом использовать вывод света зеркалами (стронций-иттрий всё-таки сильно "светится" релаксационной гаммой и рентгеном и может убивать полупроводники достаточно быстро), то получается полный аналог РИТЭГ, только с в разы более высоким КПД. Ну а раз высоким КПД, то и меньшей мощностью РИ на ту же задачу, меньшим теплоотводом, меньшей биозащитой и массой, ценой и т.п. и т.д. 20-30% КПД от полной мощности для такого устройства это сейчас звучит фантастикой.

Это офигенная ядерная батарейка.

Поэтому я смотрю на темы с бетовольтаикой как на отсталые игры не с тем и не так. Бетавольтаика, просто в силу сложности изготовления структуры и большой стоимости изотопов, никогда не будет мощной. Термопреобразование с ТЭГ - не будет эффективным, а машинное - надёжным.
Прямое преобразование ИИ в свет, а света в ток - проще, эффективнее и надёжнее всего.

[Vavanzer]

Так вот. Из всех торможений, самое сильное и очевидное торможение пережили две отрасли. Космос и Атом. Особенно досталось Атому

   В Росатоме [----] что сейчас вытворяют. У них столько уникальных разработок, судя по публикациям. Отрасль выжила. Правда все это в массы не внедряется. Ну кроме реактора на быстрых нейтронах, в котором до последнего сомневались многие консервативщики.
 Космос тоже не стоит на месте, тут правда америкосы впереди планеты всей. Удивительные вещи вытворяют, но как то медленно. А все уперлось в керосиновые ракеты, и дальше прогресс не пошёл.

[Татарин]

Свинец с вращающимися генераторами мы точно не потащим. Иначе все это полетит со скоростью улитки.

Да при чём тут свинец?
Свинец тут был просто как пример скорости внедрения чего-то нового в атомной отрасли. Хоть чего-то.
Вот - просто переход на другой металл. А он занял десятилетия и десятки миллиардов рублей (уже! а никакого гражданского реактора ещё не построено).

Так лампочки как то работают, на держалках.

У лампочек спираль не весит тонны и десятки тонн.

Орбитальный завод не нужен. Нет же никаких проблем держать выключенную и холодную зону как угодно - при постройке, зарядке, выводе на орбиту... Это вот после включения её нужно теплоизолировать.

[Vavanzer]

Это одна из моих идей-фикс, которую я не имел и не имею возможности довести до ума: твёрдый раствор сульфидов стронция и бария с церием, где стронций был бы самым массовым и дешёвым, при этом относительно безопасным осколком деления - стронцием-90.
Сульфиды щелочноземельных металлов очень радиационно-стойки, какие-то проблемы им могут доставить только нейтроны, а появление в решётке иттрия вместно стронция слабо влияет на светимость (хотя меняет спектр).
Квантовый выход люминофора - порядка 1, а полный КПД преобразования в свет - более 70%.

Отлично, сорадуюсь такому достижению!) Хорошая разработка. То что надо, даже для обычной энергетики!

то получается полный аналог РИТЭГ, только с в разы более высоким КПД. Ну а раз высоким КПД, то и меньшей мощностью РИ на ту же задачу, меньшим теплоотводом, меньшей биозащитой и массой, ценой и т.п. и т.д. 20-30% КПД от полной мощности для такого устройства это сейчас звучит фантастикой.

  Это видимо уже не фантастика, а нынешние реалии.

Поэтому я смотрю на темы с бетовольтаикой

  Я как то пару лет назад в ходе "научного запоя" полез вотвсе эти темы с энергетикой. Возникла потребность в автономном источнике электроэнергии, не зависящего от погоды. Понятно, что с радиацией на бытовом уровне никто связываться не будет. Но просто под шумок изучить для общего развития было интересно, заодно и помечтать.
В тч и все эти альфа-бета улавливатели. Но, как оказалось, их выхлоп мизерный. Вольт дофигища, амер совсем микро-дозы. Суммарная мощность микроскопическая, КПД и процент полезно сгорающего топлива тож совсем мизер. Понятно почему эта тема отвалилась и не получила должного развития, кроме совсем узких сфер...

А вот преобразование ИК в электричество не механическим методом, в тч и через преобразование в "оптику" с последующей подачей на фотоэлементы - это хорошая тема.
Вот бы ещё дальний ИК  трансформировать в ближний... Наверняка это реально, просто видимо этим толком не занимались.
Если это получится, то энтропия пойдёт вспять, бестолковая энергия длинных фотонов снова вернётся в оборот.