Двигатель для межзвёздных перелётов

[alex_semenov]

Объясняю с другой стороны.Пусть в ядерном триггере 10 моль плутонья239 (2.39 кг). При подрыве и коэффициенте выгорания 20% это условно даст 2 х 10моль х 20% = 4 моль нейтронов. Теперь вы при идеальных условиях таким триггером можете разделить 4 моль лития-6. Но это всего 32 грамма Li6D. Второе поколение нейтронов, допустим, будет на 1/4 меньше (оптимистично) и на втором шаге удастся разделить уже 24 грамма, потом - 18 грамм, 13.5г, 10г, 7г, 5г, 4г и т.д. пока реакция не заглохнет. Итого вы потратили больше 2 кг плутонья239 чтобы сжечь всего грамм 100 Li6D.

Да, но тогда для полной гармонии вам нужно разбавить дейтерид-лития-6 на 25% дейтеритом-лития-7. НА 25%!!! Но не более же!!! Вы же утверждаете что чем больше дейтерита-лития-7 тем лучше (как я вас понимаю). Луше не будет. Есть, видимо оптимум. И вряд ли он более 50% (по литию-7).
Что касается зажигалки, то она вообще МИЗЕРНАЯ, если помните (по массе). Ее вообще можно не учитывать в балансе.

[Андрей Курилов]

То есть, происходит УДВОЕНИЕ нейтронов.

При делении плутонья239 происходит даже утроение. Ну и что? Всё равно коэффициент выгорания далёк до 100%. При этом если бы ядро плутонья239 при делении давало бы 10 нейтронов, то коэффициент выгорания был бы значительно выше, хоть и приближался бы к 100% асимптотически.

Луше не будет. Есть, видимо оптимум.

Будет, потому что не придётся обогащать литий для совершенно незначительного повышения калорийности.

[alex_semenov]

Ну и что? Всё равно коэффициент выгорания далёк до 100%.

Выгорание далеко от 100 процентов потому что критическая масса распадается раньше, чем успеет выгореть все топливо. Тут причина не в нехватке нейтронов а в нехватке времени удержания!
Нейтроны тут - никаким боком!

[Андрей Курилов]

Выгорание далеко от 100 процентов потому что критическая масса распадается раньше, чем успеет выгореть все топливо. Тут причина не в нехватке нейтронов а в нехватке времени удержания!
Нейтроны тут - никаким боком!

Да неужели? А если подумать ещё раз - ?
Удержание для чего нужно, по вашему - ?

[Андрей Курилов]

Послушайте. Я точно знаю что т.н. "баланс нейтронов" - очень острая проблема как в продвинутых зарядах, так и в реакторах. И что увеличение мгновенного флукса горячих нейтронов в бомбе в 2 раза повысит коэффициент выгорания раза в 1.5 (и, соответственно, энерговыделение тоже).

Именно поэтому даже в сугубо ядерные заряды вкладывают некоторое кол-во ДТ-смеси в сердцевину. Это позволяет очень значительно повысить энерговыделение при той же массе урана/плутония.

[alex_semenov]

Будет, потому что не придётся обогащать литий для совершенно незначительного повышения калорийности.

Ну обогощать с 7,5% до 50% или даже 70% - это не так уж и дорого как с 0.7% до 90% (Уран 235)
Еще плюс - нет лишней утечки энергии через нейтроны. Хотя, есть подозрение что эти лишние нейтроны не такие уж и энергетичные...

[alex_semenov]

Послушайте. Я точно знаю что т.н. "баланс нейтронов" - очень острая проблема как в продвинутых зарядах, так и в реакторах. И что увеличение мгновенного флукса горячих нейтронов в бомбе в 2 раза повысит коэффициент выгорания раза в 1.5 (и, соответственно, энерговыделение тоже).

Наш спор может разрешить только эксперт. Или более скурпулезный расчет. Скажем куда у вас исчезают 25% нейтронов? Какой свободный пробег нейтрона в плазме заряда? Если миллиметры (а кажется AlexAV где-то раньше это говорил) то какие к черту 25% потери нейтронов?

Андрей. Вы хотите вот что сказать. Коэффициент выгорания термоядерного топлива в первую очередь определяется коэффициентом конвертации лития в тритий. Так?
Если конвертировалось 10%, то и выгорело 5%.
Если конвертировалось 70% то и выгорело … скажем 50%. 
То есть главная причина почему в бомбе не выгорает все термоядерное горючее - нехватка трития? Тритий не успевает наработаться? И поэтому оптимум энерговыделения лежит далеко за отметкой 100% литий-7?

Если это действительно так - я соглашусь. Но тут может быть очень по-разному. Вполне может быть, что нейтронов даже от реакции лития-6-го достаточно, а причина неполного выгорания - в другом (не достаточно долгое удержание термоядерной плазмы, например, и "рассасывание" критерия Лоусона).

[Андрей Курилов]

Хотя, есть подозрение что эти лишние нейтроны не такие уж и энергетичные...

Да, это следующее, о чём я хотел сказать.

Скажем куда у вас исчезают 25% нейтронов? Какой свободный пробег нейтрона в плазме заряда?

Из "допустим".

Если миллиметры (а кажется AlexAV где-то раньше это говорил) то какие к черту 25% потери нейтронов?

Есть другие варианты реакции с литием.

Вполне может быть, что нейтронов даже от реакции лития-6-го достаточно.

Да не может быть. Потому что на каждый затраченный нейтрон на каждом шаге будет меньше 1 нейтрона на выходе. Цепная реакция в Li6D будет всегда затухающей. И даже когда нейтронов "достаточно", выгорает далеко не всё, потому что реакция становится всё равно затухающей, когда топлива становится мало и оно разлетается. Но если нейтронов "более чем предостаточно" степень выгорания будет всё-таки больше.

[Андрей Курилов]

Вообще, это - частности. Просто не уточняйте, что у вас за дейтерид лития. Берите калорийность 160 ТДж/кг (40 кт/кг) и не отвлекайтесь больше на моё занудство

[alex_semenov]

Да не может быть. Потому что на каждый затраченный нейтрон на каждом шаге будет меньше 1 нейтрона на выходе. Цепная реакция в Li6D будет всегда затухающей. И даже когда нейтронов "достаточно", выгорает далеко не всё, потому что реакция становится всё равно затухающей, когда топлива становится мало и оно разлетается. Но если нейтронов "более чем предостаточно" степень выгорания будет всё-таки больше.

И тем не менее. Я не понимаю этого. Если у вас теряется 25% нейтронов, то зачем вам компенсировать их нехватку повышением числа нейтронов более чем на 25%?  Зачем вам лития-7 более чем 25% (в данном случае)?

Я вот что отмечу. Цепная реакция деления чем отличается от термоядерного синтеза?
Тем, что в цепном процессе выделение энергии растет ПО ЭКСПОНЕНТЕ. А в термоядерном заряде условия для синтеза (критерий Лоусона) появляются сразу и для всего горючего сразу (ступенькой). Да, пока там только литий - ничего не горит. Но суть вот в чем.

Если удержание условий для термоядерного синтеза в бомбе происходит, скажем на порядок дольше чем "цепной процесс" полной конвертации лития в тритий, то прав я.

Если же наоборот, завершение псевдо-цепного процесса конветрации лития в тритий или хотя бы половины его (ибо это логистическая кривая)  длится на порядок дольше чем сохраняется условие для синтеза (скажем тоже  половины реагентов) то правы вы.

[alex_semenov]

Вообще, это - частности. Просто не уточняйте, что у вас за дейтерид лития. Берите калорийность 160 ТДж/кг (40 кт/кг) и не отвлекайтесь больше на моё занудство

Да, я тоже себе поставил галочку. Мол, можно тут пойти так. Но все же инересно понять как же на самом деле?
Жалко AlexAV нет, он  бы нас точно помирил!

[Андрей Курилов]

И тем не менее. Я не понимаю этого. Если у вас теряется 25% нейтронов, то зачем вам компенсировать их нехватку повышением числа нейтронов более чем на 25%?  Зачем вам лития-7 более чем 25% (в данном случае)?

Потому что литий-7 даст не 2 нейтрона, а меньше. Ибо он также теряет нейтроны.

Если удержание условий для термоядерного синтеза в бомбе происходит, скажем на порядок дольше чем "цепной процесс" полной конвертации лития в тритий, то прав я.

Полной конвертации лития в тритий у вас не будет в любом случае. Сделав сильный избыток нейтронов вы можете добиться лишь более высокой степени расщепления лития.

[alex_semenov]

Так, идем дальше.
Смотрите.
Я опираюсь на это пост
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,110326.msg2557361.html#msg2557361
Цитирую его здесь.

Как ГРУБО оценить необходимую толщину толкателя?

Если грубо и на пальцах, то скорость абляции толкателя ограничена скоростью звука в исходящем флюида, а давление имеет порядок



\rho_a – плотность вещества толкателя.

Скорость потока за сходящейся ударной волной порядка



\rho_0 –плотность невозмущённого вещества заряда (можно принять плотность жидкого дейтерия).

Соответственно толщину слоя толкателя к радиусу заряда можно оценить как:



Т.е. порядка 10% от радиуса сферы.

Я решил использовать эту оценку.
Плотность дейтерида лития 880 кг/м2
Урана, свинца и железа - тоже легко найти.
Предположим сферическую форму заряда.

K_0 = калорийность чистого топлива (возьмем 40 кт/кг) при этом для начала предположим 100% выгорание.

Энергия заряда:



\rho _0 - плотность дейтерита лития.

Масса всего заряда (мы считаем только заряд и толкатель, хотя это неверно, есть еще световой канал и собственно ядерный триггер):



Здесь \rho _1 - плотность материала толкателя.
h- толщина стенки толкателя, мы считаем по оценке, предложенной AlexAV

Тогда калорийность  уже теперь "ядра заряда" будет W/(M1+M2) и вычисляется:



Все это теперь можно домножить на коэфициент выгорания для пущей умности.
Но что интересно?
Если я нигде не нахамутал, то калорийность от мощности заряда не зависит (мощность прекрасно масштабируется) и при K0 принятой 40 кт/кг я получаю

Для урана 2.7 кт/кг
Для  свинца 3.4 кт/кг
Для стали 4 кт/кг.

Прикольно? То что чем меньше плотность толкателя, тем легче он в итоге получается.
Но все равно удельная мощность ядра УЖЕ ниже чем у дедушки Тейлора.
То есть толкатель, скорей всего и есть  главный "поедатель" калорийности заряда.

[alex_semenov]

Возможно, что тейлоровский предел получен для "ГРЯЗНОЙ" схемы?
То есть уран-238 толкателя сам является третьей ступенью и добавляет порядка половины энергии? Тогда мы действительн получаем 5-6 кт/кг. Триггер и световой канал - это массы в пределах огрубления оценки массы толкателя. Где-то так?
Помните?
Кузькина мать была бы в два раза мощней, если бы стакан толкателя ей сделали бы из урана а не из свинца.

[вячеслав27]

Коллеги может сначала определимся куда нам лететь?

[alex_semenov]

Коллеги может сначала определимся куда нам лететь?

Нет! Мы тут в кочегарке. У двигателя!



Мы не на мостике!
 

[Андрей Курилов]

Александр, я проникся вашей печалью насчёт Тэйлора. А что если скрестить ЛТЯРД с ядерным триггером? Возможно требования к толкателю будут менее жёськими?

Что-нибудь вроде  тонкостенного плутониевого пузырька с твёрдым дейтерием внутри... Ядерная имплозия. Пусть плутоний выгорает хотя бы на 0.001 долю, главное обжать дейтерий, а уж нейтроны от т/я реакции запустят положительную обратную связь...

[вячеслав27]

может проще открыть сверхсветовое движение типа варпа чем мучится с двигателями?

[vika vorobyeva]

Откройте

[вячеслав27]

я это к тому говорю, что смотреть на эти мучения и попытки вытянуть из двигателей максимум ради ближайших звезд невозможно.