Двигатель для межзвёздных перелётов

[alex_semenov]

По поводу конструктивна реактора если его сделать внутри полым с управляемым стержнем поглотителем то слой из 6 мм урана диаметром 45 см сможет обеспечить критичность? Компа прост щас нет чтобы считать сечение. Не в курсе?

Вы тоже видите что это "безумное" решение выглядит лучшим? А я с самого начала на это и намекал. Нам надо как-то "раскатать" реактор в фольгу.
Вопрос вы задаёте интересный.
Ну давайте прикидывать на лапоть.



Зависимость среднего числа нейтронов, испускаемых при делении от энергии нейтронов, вызывающих деление для различных ядер

Мы видим, что даже очень тепловые нейтроны дают коэффициент умножения для ²³⁵U  порядка 2,4. Ясно что если мы раскатаем уран тонким слоем по поверхности шара, то половина из этих нейтронов навсегда улетят наружу. То есть внутрь сферы полетят лишь  1.20 (мизерный процент застрянут в слое 3-6 мм, но это можно вообще пока не учитывать). Да, опять же далеко не все они пойдут в дело. Они могут просто тупо пролететь насквозь тонкой стенки с противоположной стороны, изнутри (3 мм? запросто!)... если их не замедлить. Чем они медленней, тем меньше шансов пролететь через те самые 3 мм. Хотя если сильно замедлить они будут там внутри болтаться пока... через 400 с не распадутся... Нужен некий баланс. Нам коэффициент умножения 1.20 не надо. У нас реактор. Нам надо 1.0..1. И есть подозрение, что правильно подобрав состав и плотность газа в сфере можно добиться желаемого. То есть 0.19... пропадут, а остальные таки поддержат цепной процесс.
Более того! Именно регулируя состав и плотность газа мы сможет тонок регулировать реактор. Никаких стержней нам не понадобится!
Но это - гипотеза.
Нужен более точный обнадёживающий расчёт.

Еще неприятность. 1.20 - это весь запас реактивности в таком случае. То есть мы не сможем тут добиться большой степени выгорания топлива.  Даже если все полетевшие внутрь нейтроны вызовут деление где-то на поверхности (так тонко и хорошо будет работать газ-замедлитель-регулятор внурти сферы), мы сможем выжечь только 17% от заложенного урана. Одну шестую. Это  плохо. Это очень плохо!
Можно, конечно попробовать плутоний... Но .... Хотя....

Я раньше считал для беррилия и углерода получал что теплопроводности достаточно без перегрева реактора.
Но видимо нужно делать полую сферу из урана с регулирующим стержнем в центре но только половина нейтронов улетает наружу.

Не знаю. Я считал на ходу, на коленку и получил так. Тут типичная ошибка - спутать радиус с диаметром. Такая ошибка работает в пользу считаемой идеи. Хотя...  l я посчитал вычитая радиус из радиуса или диаметр из диаметра?...  Всё верно. Радиус из радиуса...
В формуле теплопроводности всё линейно поэтому много зависит от коэффициента теплопроводности. Но всё равно, как-то некрасиво заполнять сферу тупо массой, когда мы на всём экономим. Хочется "воздушног" решения же!

[alex_semenov]

На самом деле я тут высказал очень умозрительную и стрёмную идею. Был бы тут @AlexAV он бы точно с ходу сказал где я затупил и почему это невозможно. Но я пока нахожусь в прекраснодушних иллюзиях. 
Первое что надо точно пороверить. Есть ли ситуация, когда нейтрон с некоторой энергией (и сечением) делит уран в стенке толщиной всего 3-6 мм свероятностю заметно выше 50%.
Эта задача, сродне вот этой (тут и вся математика но надо взять другое сечение и нет никакого сжатия, это только в бомбе):



Тут считается вероятность деления темпера из 238-го урана термоядерными нейтронами. Но точно такая же задача у нас. Захватить и поделить в  то-о-о-нком листе 235 нейтрон, видимо, очень хорошо замедленный. Ну что бы прореагировало 80-90%... И вообще такое возможно?  Если нет (окажется что нужны сантиметры 235 урана даже для очень замедленных нейтронов) то вся идея  -псу под хвост. Не стоит и  продолжать.

[alex_semenov]

Заодно,сразу, можете прикинуть плотность нейтронного потока и флюенс

А картинка выше какую задачу решала?
* * *

Значит так. Посчитал кое-что. Перековал мечи на орала. Получилось тик в тик.



Для того чтобы 200 барные нейтроны перехватывались тонкой стенкой урнана-235 на 90% (то есть приводили к делению в 90% случаев, хотя хватило бы и 80%) достаточно стенки толщиной 2.4 мм.
Почему 200 барн? Потому что такое сечение деления нейтронами урана-235 при энергии порядка 0,1 эВ.



Почему 0.1 эВ, а не 0.01 (там вообще до 1000 барн!)
Потому что 1 эВ это температура в  11 604 К
Значит ~0.1 эВ это 1000 - 2000 К. Охладить нейтроны до меньшей температуры мы не можем в нашем горячем реакторе. В более холодном реакторе (при комнатной температуре нейтронов и реактора) мы вообще могли бы иметь стенку урана в 0.5 мм!!!

И так. Если мы сделаем сферу со стенкой 3 или более мм из U-235 и создадим внутри условия (закачав туда подходящий газ под подходящим давлением) для замедления и термолизации нейтронов, то мы запустим реактор.
Интересно что у такого реактора будет хороший коэффициент температурной отрицательной реактивности. То есть он по-идее должен хорошо самостабилировать свою работу через темпераруру. Температура упала, нейтроны охладились больше, реактивность возросла, пошёл нагрев. Реактор и газ нагрелся, реактивность упала...
Интересно девки пляшут!
Пустотелый реактор! Тонкая оболочка а внутри замедляющий и регулирующий газ!
Как-то и не верится даже!
Где-то должна быть засада (не бывает всё хорошо)... Возможно в замедляющем газе?...
Гм...

[alex_semenov]

Где-то должна быть засада (не бывает всё хорошо)... Возможно в замедляющем газе?...
Гм...

Ну конечно же! Вспомним нейтронную бомбу! Хотя там, конечно, нейтроны на порядок энергичней чем от деления...



... но в воздухе при атмосферном давлении нейтроны пробегают достаточно далеко (до километра-полтора) прежде чем среда их полностью поглотит или рассеет (термализует). То есть, нам в полую сферу нужно будет или закачать газ под очень большим давлением или использовать какой-нибудь специфический газ с хорошим сечением рассеивания, а скорей всего и то и другое.
На худой конец, можно тупо вставить ядро из конденсированной среды, того же графита! Скажем, пористого.
Кстати. Эта идея не так уж и плоха... Гм... Вернее все они вместе...

Кстати, блин, вот же полная инструкция в википедии!
И даже табличка с подходящими нам параметрами замедления от 1 МэВ до 0.1 эВ! Тик в тик то что надо!

В графите L_b 43 см. Это значит что мы должны плотно набить всю сферу графитом.... Гм... Плохо. Это слишком тяжёлое решение... Это за 200 кг графита точно!
Или?
У нас слишком маленький единичный реактор...


А вообще разнообразие материалов и газов (бериллий? литий? гелий?) дают пространство для манёвра. Кстати, бериллий еще может нейтроны и размножать.Литий тоже. Мелочь, но может быть важная. Бор-10 нейтроны может поглащать (и выделять дополнительную энергию) тоже может пригодиться. То есть, концепция по-идее годная!
Просто никому в голову не приходило делать реактор шиворот-на-выворот, чтобы он не грел внутри, а светил наружу, в вакуум!

[alex_semenov]

Газообразный литий-7, кипит при 1340С и не поглощает нейтроны. Сечение взаимодействия 0,03 барна.
для тепловых нейтронов.

Ага. Да. Собственно, вот есть картинка  отсюда (там и хороший график для сечений деления урана-плутония, сетка логарифмическая хорошо нанесена):



Сплошное- сечение упругого рассеивания, пунктиром - поглащение. В общем, вот тебе мальчик мяч, бери - и в скач! Всё есть. Садись и считай!

[alex_semenov]

Замедлять нейтроны надо минимум до 1 ев чтобы не было области колебаний сечения их. это 70% типичной толщины слоя замедлителя указанной в таблице в вики

Разумеется. Надо замедлить чем больше тем лучше. Тогда точно наткнувшись на стенку нейтрон в ней вызовет деление. Так что нужно не больше 0.1 эВ. На самом деле этим можно очень хорошо управлять, хотя это статистика, но она хорошо предсказывается. И среду внутри для улучшения эффекта можно сделать негомогенной. Центр сделать плотней (пористный наполнитель, например), ближе к стенке оставить газ.
Тут нужно методом Монте-карло искать конфигурацию. Но идея в целом очень хорошо вырисовывается.

[alex_semenov]

Для тех кто тут случайно одним глазом и не следит за петляниями местной коллективной конструкторской мысли.
Возникла необходимость в реакторе, весь делящийся материал которого находится снаружи.
Это возможно?
Да, отвечает смелая, молодая (слегка радикулит,слегка холецистит), конструкторская мысль!
 



Главная идея - добиться баланса нейтронов из поколения в поколение (без нарастания и затухания). Пусть в точке А произошло деление. Так как стенка ДМ тонкая, а поверхность почти плоская, с большой точностью можно сказать что половина нейтронов улетит наружу и потеряется, а половина улетит внутрь сферы не разделив в окрестности ни одного ядра U-235.
Число вторичных нейтронов в случае урана-235  их 2,4, в случае плутония до 2,8.   То есть внутрь сферы полетит больше 1 нейтрона на деление.  Часть этих нейтронов всё равно могут потеряться. Но условия таковы что по-крайней мере 1 нейтрон замедлится с 1 МэВ до 0,1 эВ и попадёт на стенку из тонкого делящегося материала изнутри сферы в некой точке Б. И вот тут мы уже посчитали что из-за того что сечение взаимодействия его из ~1 барна  в начале, теперь стало  ~ 200 барн, тонкая стенка его почти наверняка "не пропустит" наружу. С вероятностью 90% этот нейтрон вызовет деление. В итоге мы получим самоподдерживающися цепной процесс.
Разумеется, ключевая сложность, потерять как можно меньше нейтронов, которые полетели внутрь. Для этого нужен очень качественно подобранный замедлитель. Использование плутония сильно бы облегчило бы задачу из-за большего количества нейтонов, рождающихся при делении плутония.
Если нам не хватит совсем немного нейтронов, скажем 0.01 на деления, мы могли бы попробовать чуть-чуть размножать нейтроны внутри замедлителя. Но это - запасное решение на всякий случай. Пока же, даже для U-235 вполне мыслимо свести баланс. Хотя всегда есть поглощение нейтронов на любом замедлителе, плюс чисто статистические потери незамедленных блуждающих нейтронов из сферы. Так что надо еще более точно считать.
Я специально нарисовал среду ближе к центру как бы плотнее. Интуиция подсказывает, что если замедляющую среду сделать так, это улучшит вероятность необходимых нам событий.

[alex_semenov]

И в центре раздвигающийся цилиндр поглотителя нейтронов(тут тоже гадолиний 157? или еще слой замедлителя надо городить на нем) управляемый датчиком температуры реактора.

Поглотитель не понадобится. У нас и так цепной процесс будет "дышать на ладан". Тоньше надо действовать. Тоньше!

Одна плохая вещь. Запас реактивности у такого реактора совсем дрянь.
То есть идея поместить всё топливо в реактор сразу с этой идеей плохо стыкуется.
А вот идея Штерна с постепенно вдвигаемым в активную зону топливом тут бы была в самый раз.
Ведь нарисованная тут окружность совсем не обязана быть сферой.
Это может быть и ... тонкостенный цилиндр в разрезе.
Нет?

[alex_semenov]

Если топливо - газ, многие проблемы упраздняются.

Да что вы говорите?!!!
 
Для начала, что вы называете топливом в данном случае? Мы же об ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМ реакторе для ионного двигателя говорим. В курсе? Вы предлагаете газообразный уран-235?
У Келдыша с этим бились 50 лет. Всё - до задницы.
Крепкий орешек газофазный ЯРД. Реактор - тем более. Да и не нужен нам настолько ГОРЯЧИЙ реактор, чтобы переходить от куда более удобной конденсированной среды реактора к безумной газовой активной зоне!

Вы явно не понимаете замысел. Наш реактор должен производить инфрокрасный свет. Много такого света! Очень много. И только его. И чем с более высокой удельной мощностью (ватт/кг) тем лучше. За что и идёт битва. Мы по-сути тут конструируем искусственное солнце с температурой поверхности 2000 К. И сильно больше нам не надо.

[alex_semenov]

Здравствуйте коллеги, давно хотел спросить у вас, представим себе такую ситуацию: в нашу эпоху ( то есть при нашей жизни ) к нашей системе приблизилась другая, пусть это будет красный карлик с тремя - четырьмя планетами, и по мере сближения она подходит на расстояние в 1 световой год, после чего начнёт удалятся, так вот , вопрос такой: РЕАЛЬНО ЛИ В БЛИЖАЙШИЕ ГОДЫ СОЗДАТЬ И ОТПРАВИТЬ В ЭТУ СИСТЕМУ НАПРИМЕР АВТОМАТИЧЕСКИЙ ЗОНД ДЛЯ ЕЁ ИЗУЧЕНИЯ? КОТОРЫЙ ПРИБЫЛ БЫ ТУДА В РЕАЛИСТИЧНЫЕ СРОКИ (20-40 ЛЕТ) НА КАКОЙ ИЗ ПРЕДСТАВЛЕННЫХ ЗДЕСЬ СИЛОВЫХ УСТАНОВОК МОЖНО БЫЛО БЫ СОЗДАТЬ ТАКОЙ ЗОНД?

20-40 лет - нереалистично.
Как насчёт 140 лет?

Но 140 лет - это еще напильником работать и работать!  Если вот сейчас и сразу, то 514 лет. Так что лучше не спешить.

Ни на какой! Тема давно скатилась в завуалированный стеб и троллинг с элементами графомании. Когда наберется 1000 страниц надо будет издать и продавать на Бетта Кентавра в отделе гуморесок.

Дуракам и неспециалистам недоделанную работу не показывают. Слышали такое? Так чего тогда суёте свой нос сюда?
Люди тут в поте лица трудятся.
Рожают концепции.
А вас, видимо, жаба душит?
Обычно всегда такие есть.
 

[alex_semenov]

Один световой год ... 140 лет?  Побойтесь бога, это не просто много, это неприлично много. Никуда не годится.

Если бы вы с нами тут чуть раньше перемещали как можно быстрей  гружёный состав  электровозом на дистанцию ВСЕГО 1км, то вы бы поняли что ничего необычного тут нет.
Разумеется, мы говорим о конвенцональных средствах перемещения в космосе, которые не запрещены Московским договором 1963 года... То есть об ионных многоступенчатых ракетах с ядерной силовой установкой. Они тут сейчас обсуждаются как единственный  разумный вариант.
Да можно надеяться на лучшее. Но рассчитывать надо на худшее.

Видимо исследования космоса за пределами нашей системы так и останутся уделом телескопов на ближайшие десятилети это точно.

Не видимо, а так и будет.
И нечего соваться в воду, не зная броду.
Не то что десятилетия, столетия мы никуда не будем соваться! Но работать над проблемой всё равно надо. В частности надо работать над проектами, мол, вот завтра уже летим. Как будем лететь до А Центавры?
376 лет - разумный оптимизм (и надо еще добиться этого) на известных технологиях.

[alex_semenov]

Идея оч интересная.
Но зачем?

Потому что по-идее реактор имеет мощность 800 000 ватт, а массу 90 кг. Считайте удельную мощность под ~9 000 ватт/кг.
Да, это только тепловая. И тем не менее.  Всё это битва за удельную мощность энергоустановки. И если идея заработает мы можем рассчитывать на совсем невероятную удельную мощность реактора. Скажем, 20 000 ватт/кг.
Дело в том, что изначально полумеровый шар-реактор  массой  90 кг - это очень маленький и чересчур плотный шар. И при масштабировании идеи вверх мы можем рассчитывать получить куда лучшие удельные мощности. А это - задел для роста удельной мощности и всей энергоустановки.

[alex_semenov]

Появился наш Бармалейкин и не вникнув в обсуждаемые идеи, сразу же стал фонтанировать своими...

Кстати, плотность (концентрацию) газообразного  поглотителя/замедлителя можно регулировать подачей извне.

Да, это и предполагалось изначально.
Но вы, как мне кажется, совершенно не поняли в чём изюминка обсуждаемого.  Посмотрите еще раз. Вот классический "космический реактор" очень большой мощности. РД-0410. Он охлаждается потоком водорода, которые через него протекает. Поэтому он компактный и мощный. Если бы вся его мощность отводилась в космос тепловым излучением, с поверхности нагретой до 2000 К, нам понадобилась бы сфера диаметром более 8 м, раскалённая до бела (таблица цветов каления и температур преведена):



Поэтому, по-сути встаёт вопрос. Как отвести тепло на такую большую поверхность от очень компактного ПО САМОЙ СВОЕЙ ПРИРОДЕ ядерного реактора?
И вот этапы наших страданй-исканий на примере полуметровой сферы тепловой мощность всего 800 ктв, как запланировал это Сергей Елистратов для своего проекта:



Мы видим что если сам реактор с оружейным ураном-235 сделать КАК ОБЫЧНО, то надо его поместить в центр этой сферы в виде сферы 18-19 см. Красным на рисунке a. Тогда мы получим традиционным способом критичность (способов управлять процессом- масса). Но у нас возникает проблема с отводом тепла на поверхность (см варианты c, d) что бы там его излучить с температурой 2000 К. Если делать как в варианте a (тупо радиационный перенос от внутренней сферы к внешней), ядро будет слишком горячим. Да, можно что-то нагородить внутри, организовать некий транспорт и понизить температуру ядра, но это масса, это тепловые (жаровые) трубы, это хитрая и ломкая механика. И всё это при температурах более 2000 К.
Нужно проостое и хитрое решение.
Очевидная мысль, что если бы (ах если бы, ах если бы не жизнь была а песня бы!) мы всё  ядерное топливо поместили на поверхности сферы, то мы бы получили лучшее в термодинамическом и механическом смысле решение. Но если 45 кг урана раскатать по поверхности полуметровой сферы, то мы получим слой в 3 мм толщиной, рисунок b. Будет ли такой реактор критичным? Можно ли  сделать такой вот ПЛОСКИЙ или надутый "реактор" настоящим реактором?
Если да, то у нас есть прорывное, ультимативное решение для данного конкретного случая термофотопреобразовательного источника энергии в космосе (да и не только).
Вот за это и была битва последние пару страниц.
Если теперь увеличить полуметровый шар до 1 м  (2 раза) или 4 м, (8 раз)  то мы увеличим при той же температуре 2000 К мощность в 4-64 раз (квадратично). При этом, масса оболочки (то есть топлива) тоже возрастёт квадратично. Ясный пень (ее можно было бы снизить если бы мы снизили ее рабочую температуру, так как ограничителем необходимой толщины является температура замедленных, то есть термализованных нейтронов). Температурный режим останется тот же. Но, самое интересное, что объем внутри сферы возрастёт и значит мы можем понизить плотность замедляющей среды там, то есть сохранить ее массу по-сути прежней (если не снизить используя другой замедлитель).
То есть. Масштабируя такой реактор вверх, мы улучшаем его весовые характеристики. Не ухудшаем - точно.
Именно потому что мы его вывернули наизнанку и надули как воздушный шарик, массаракша!
 

Осталось появиться тут настоящим спецам по реакторам (А где  @AlexAV, командующий?) и мой замечательный шарик... лопнуть!


 

Между прочим, если схема сработает, то можно было бы такой шарик, только тоньше и холоднее поместить в фокус его "ситечка"...
Нет?



Тут вместо плоского паруса (который заставить делиться еще неизвестно как, нужна антриматерия или что-то похожее), круглый, тонкий, надувной по-сути шарик-реактор, с  тонкой поверхностью которого, во все стороны летят осколки деления со скоростью ~15 000 км/с. Да, половина летит внутрь шара и явно вязнет в замедлителе. Но... Лес рубят - щепки летят... т. Сталин...

То есть идею можно было бы проэкстрополировать на более радикальный вариант двигателя с прямой реакцией осколков деления. Хотя это действительно слишком уж радикально (толщина стенки должна быть действительно ничтожной).

[alex_semenov]

Пока думал и писал, хитроумный Семёнов и так похожее нарисовал.

На самом деле ракета на прямом использовании импульса осколков деления никогда не закрывается окончательно.



К ней возвращаются всякий раз... Поэтому я в своей схеме всех перспективных идей для межзвездных полётов, эту идею тоже оставил как перспективную (под номером 5).



Но что бы осколки деления не сливали свою кинетическую энергию в тепло, нужен очень тонкий слой делящегося материала:



То есть, что бы 40% осколков вылетали наружу, толщина фольги (или размер пылинки) урана или плутония должны быть порядка 10 мкм. То есть 0.01 мм. И это огромная проблема. Тут даже очень холодные нейтроны будут проходить насквозь. Не зря парус на осколках деления пытаются простимулировать к делению потоком антиматерии.



Есть надежда как-то использовать термоядерные (хотя они слишком быстрые) нейтроны. Но опять таки, это всё "незрелые" технологии, если не сказать грубее...

[alex_semenov]

А, кстати, чем народу не нравится идея термофотопреобразователя?
Вот посмотрите:



Термофотовольтаж КПД имеет на равне с циклом Стирлинга и Брайтона (правда при более высокой температуре нагревателя)!

Если получится эту концепцию сделать лёгче на порядок остальных схем (а предпосылки к этому есть, не зря на графике этой технологии нет, новая она)...



то это действительно прорыв в существующих уже технологиях!

[alex_semenov]

Итак реактор фотоэлемент.
Реакторы 0.8 метра на 600 кг веса на 24 года работы из смеси оксида беррилия и урана 235 с температурой поверхности 2100 кельвинов с откачкой газа прореагировавшего из нутри, пустотелые с цилиндром поглотителя нейтронов для регуляции температуры.
Ионные двигатели на 860 км в секунду с автофагом весом 100 кг на 1 реактор и полезной мощностью 530 киловатт на полный вес в 1220 кг одной разгонной ступени.
Фотоэлементы на 1000 квадратных метров на 1 реактор с расстоянием между реакторами в 32 метра, с двойным тонкопленочным зеркалом в 15 метрах от фотоэлемента.
Вес фотоэлементов с зеркалами 500 кг, вырабатывают 640 киловатт при реакторе на 2 мегаватта.
Далеко позади 130 тонной конструкции блок с полезной нагрузкой в коконе электромагнита на 17 тесла. Весом 10 тонн вместе с магнитом.
10 ступеней разгона и 10 ступеней торможения. Одна ступень - 12 % веса и 24 года работы начальный вес 130 тонн, конечный 10 тонн.
Разгон 240 лет до 1070 км в сек и столько же торможение. Полет на 4.3 световых года 1500 лет, на 10 световых лет 3000 лет. Быстрее ни как пока.

Я, смотрю, мы с вами поменялись концепциями...



Вы начинали с относительно быстрого лёгкого зонда (пол тонны полезной нагрузки) с чисто исследовательской миссией и желательно побыстрей, 200-400 лет.  Теперь я страдаю этой идеей. Вы же переключились на длительные (тысячи лет в пути) корабли-сеятели... Штерновская программа по-сути. С которой я тут и начинал ионную тягу.

[alex_semenov]

Итак реактор фотоэлемент.
Реакторы 0.8 метра на 600 кг веса на 24 года работы из смеси оксида беррилия и урана 235 с температурой поверхности 2100 кельвинов с откачкой газа прореагировавшего из нутри, пустотелые с цилиндром поглотителя нейтронов для регуляции температуры.
Ионные двигатели на 860 км в секунду с автофагом весом 100 кг на 1 реактор и полезной мощностью 530 киловатт на полный вес в 1220 кг одной разгонной ступени.
Фотоэлементы на 1000 квадратных метров на 1 реактор с расстоянием между реакторами в 32 метра, с двойным тонкопленочным зеркалом в 15 метрах от фотоэлемента.
Вес фотоэлементов с зеркалами 500 кг, вырабатывают 640 киловатт при реакторе на 2 мегаватта.
Далеко позади 130 тонной конструкции блок с полезной нагрузкой в коконе электромагнита на 17 тесла. Весом 10 тонн вместе с магнитом.
10 ступеней разгона и 10 ступеней торможения. Одна ступень - 12 % веса и 24 года работы начальный вес 130 тонн, конечный 10 тонн.
Разгон 240 лет до 1070 км в сек и столько же торможение. Полет на 4.3 световых года 1500 лет, на 10 световых лет 3000 лет. Быстрее ни как пока.

@cryon,  сел пересчитать ваш проект и удивлён его скромность! Действительно, шар-реактор диаметром 0.8 м при температуре поверхности 2046,6 К будет выдавать 2 МВт тепла. Но поле из фотоэлементов вокруг него в 1000 м² снимет лишь 640 квт!  То есть тепловой КПД системы 32%. Почему так мало? Почему не уверенные 40%?
Но это - ладно.
Что меня удивило больше всего! 640 кВт  тока с 1000 м² фотопанелей, это всего 640 ватт/м² Так мало?  Я рассчитывал бы на... порядок больше!!!  Простите, ваши фотоэлементы работают по-сути с вырезанной полосой инфракрасного, низкоэнергетического спектра (почти как с лучом лазера).  Какой собственный кпд фотоэлементов у вас? Мы вроде уже выяснили,что по-сути главным ограничителем  плотности энергии на фотоэлемент является та часть излучения, которая не будет превращена в ток и отражена, но будет поглощена элементом и, поэтому пойдёт на нагрев фотоэлемента. И элемент будет нагреваться до тех пор, пока эта поглащаемая энергия не начнёт  излучаться поверхностью элемента обратно как чёрнотельный поток из-за нагревания того. И тут ограничитель - рабочая температура фотоэлемента. На чём мы остановились тут когда-то? Какая возможна максимальная температура термофотоэлемента? Вы вроде говорили что где-то получили до 600 К, нет?
Смотрите. По Стефану-Больцману метр квадратный поверхности при "комнатной" температуре 300 К с одной стороны (я считаю так ибо знаю как это у меня будет расположено) в космос может сливать 359 Ватт тепла. Значит если это даже 10% от падающего потока, то падающий поток составляет 3600 ватт/м². И если термофотоэлемент преобразовывает 80% падающей на него вырезанной полосы инфракрасного света в ток (10% отражает, 10% поглащается и греет фотоэлемент) мы должен снимать током 2880 ватт/м²!  То есть в 4,5 раза больше чем у вас!
Но если мы позволим структуре фотоэлемента работать при температуре 600 К, то при прочих принятых выше условиях, мы можем снимать ток в ... 58 киловатт/м²! В 91 раз больше!
Давайте возьмем более скромные условия 400 К (127 С). Я всё равно получаю 11.6 кBт/м²!!! В 18 раз лучше чем вы закладываете в свой проект! То есть, вы явно на порядок занизили параметры фотопреобразователей!
Я и рассчитывал примерно на такие высокие характеристики как ~10 ватт/м²!
Сергей, куда делся ваш термофотооптимизм? Ко мне перетёк?
 

Я тут прикинул. Мне КРОВЬ С НОСА, нужна рабочая температура фотопреобразователей в 217 С! То есть съем тока 25 квт/м²! Вынь да полжь!!!  кстати, даже как отводить эту энергию - проблема даже при 220 В напряжении это 114А... но напряжение с фотопреобразователя едва 5 В, кажется?

[alex_semenov]

Вы настолько уверены что за ближайшие 300 лет не найдут способа?

Я уверен что не найдут. Почти нет никаких шансов, что физика нам что-то подарит этакое... Именно потому что предыдущие 300 лет физика развивалась семимильными шагами и можно сказать она по-сути вся кончилась.
Да, есть тёмная материя, энергия... бла-бла-бла... Фундаментальные наши теории - лоскутное одеяло. Эклектика. Нет общей теории всего... Бла-бла-бла...
Но это всё ерунда. Все сколько-нибудь значимые для использования эффекты мы уже знаем и имеем их объяснение.
То есть техника, механика, термодинамика, электричество и магнетизм, в общем, все мыслимые машины и механизмы, - всё что может быть построено до конца вселенной может быть уже сейчас нами воображено и даже посчитано. Горизонт возможного для нас сейчас уже максимально открыт!
Если что-то нельзя, значит это будет никогда нельзя...
Да, тут скажут. Это недоказуемо. Разумеется.
Это моё ИМХО.
Но я религиозно-звериной серьезностью (то есть со всей самоиронией) потрясаю бородищей, и утверждаю что сие - истина.
У нас всё есть! И глупо ждать новых милостей от природы!



Это я и называю "знаниевым фундаментализмом". Хорошие учебники физики содержат весь фундамент для сколь угодно сложных и необычных машин-сооружений в будущем сколь угодно развитых цивилизаий.
Да, можно ожитать открытий в ближайшие 300 лет в биологии, в медицине, в нейро-компютерных науках, в общем в ИИ, можно ожидать открытий в социальных науках (не можно а нужно! тут конь не валялся, тут одни мифы!). То есть следующие 300 лет так называемого НТР перехода человечества это будет развитие "тонких" наук. Гуманитарных... А технические... Они всё... Они дали нам всё что могли.
То что у нас остаются вопросы к небу (в астрофизике например), ну так это - очевидно!
Никакая наука никогда не кончится. Она просто выходит в своём развитии на плато насыщения ....



... и дальше будет так вот асимптотически вечно приближаться к истине. Ясный пень. Но практике от этого по-сути никакой пользы больше не будет.

[alex_semenov]

Мой термофотооптимизм это диоды оптического диапазона которые дадут 60% кпд

Почему так мало? Мы же тут разбирали теорию! Блин... хрен же еще найдёшь где!... И там речь уверенно шла о 80% КПД при правильно вырезанном излучении! Почему  у вас так мало?  Всего 60%? Как вы собираетесь тогда получить общий КПД 32%?
Насколько я понимаю, высокий до 40% КПД термофотопреобразователю прочат именно из-за высокого под 90% КПД самих фотопреобразователей! Потому что минимум половина всего теплового излучения будет отфильтровано брегговскими фильтрами и зеркалами!
Кстати. Заметьте. Схема предполагает ДВА оптических преобразование. Фильтрацию на просвет и отражение. И поэтому получается достаточно узкая полоса. А в вашей схеме предусмотрено только отражение.

И, кстати для всей этой нашей тонкой оптики остаётся открытым фундаментальный вопрос, как эти все кристаллические структуры будут работать в прямом потоке нейтронов (и не хилом потоке!)

[alex_semenov]

Кстати. Вот тут вот  Равлик (который почему-то ушёл от нас) на самом деле уже предлагал нам схему тонкого реактора, который я, придурок, "изобрёл"  сизнова (идея давно сидела в голове но сесть и что-то сам посчитать никак не мог собраться)...

https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,82348.msg5753070.html#msg5753070

Он тут говорит что весь делящийся материал можно вынести на поверхность тонким слоем. Но я начисто всё забыл! Сейчас полез смотреть по сохранённым реперам про фотовольтаж... Да, я всё-таки забываю. 70% - это чуть ли не лучший случай даже при монохромном лазере.
Да, теория показывает красиво...



вот тут.