Двигатель для межзвёздных перелётов

[ВадимZero]

Т.е. Вы хотите сказать, что в ЖРД газы не давят на заднюю стенку камеры сгорания?  (Кстати, часто встречается описание принципа реактивного движения именно через давление на заднюю стенку)

Для реактивного движения нужен отброс массы. Само по себе давление не имеет значения.

И пробочное соотношение у меня тоже разное -

Если не изменяет память у вас там глубина амбиполярного барьера разная.

но не из за "ассиметрии импульса"

Под асимметрией импульс я имею ввиду, что вылетаемые продукты реакции протоны и альфа частицы имеют сильно разный импульс(в расчете на еденицу массы), что очень плохо для кпд. Эту проблему можно было бы решить применив реакцию p +Li7 или D+Li6. Но что то мне подсказывает что эта реакция туго идет. Потому я подумал возможно имеет смысл использовать амбиполярный реактор чисто как источник энергии с высоким КПД, который уже в свою очередь будет питать ионники. Что бы тем самым достичь максимального КПД при реактивном движении.

[AlexAV]

то бы критиковать мою работу надо критиковать сам принцип открытых ловушек (а через ОЛ вообще всю теорию магнитного удержания!

Да ладно "всю теорию магнитных ловушек". Если бы вы говорили о D-T - стоило бы согласиться. А вот у всего остального - проблемы не в удержание плазмы, точнее не только в удержание плазмы, а в излучение. В сверхоптимистических допущениях (без шлака и мусора со стенок) здесь (у He-3-D) минимум на излучение тормозное и синхротронное уходит 30% мощности (в сравнение у D-T - 1%).  На самом деле уже здесь есть моменты которые надо внимательно рассматривать. Скажем во всех практически без исключения работах которые встречались по теме синхротронное излучение оценивается по формуле Трубникова (а она для однородного цилиндра с плазмой), а не реального стационарного профиля. Это конечно даст отличие только в виде коэффициента порядка единицы, и для D-T явно не критично, а вот для  He-3-D даже ошибка в оценках в несколько раз уже может убить всю идею.

Да и само предположение что в ловушке будет находится только чистая He-3-D плазма без золы и атомов эмитируемых с элементов конструкции - невероятно оптимистическое. Практически недостижимое. А здесь даже в этом случае всё срастается еле-еле, почти без запаса прочности. При этом в существующих системах та же эмиссия с элементов конструкции существенно повышает эффективный заряд плазмы и в несколько раз увеличивает потери на тормозное излучение. Для He-3-D это вообще может быть фатально. Или, если даже не фатально, сделает излучение абсолютно преобладающим каналом потери энергии плазмы. Это ещё позволяет такой реактор рассматривать с точки зрения энергетики, но полностью закроет его как двигатель.

Т.е.:
- до сих пор нет достаточно убедительных моделей, которые дали бы достаточные основания считать реактор на He-3-D вообще работоспособным (а такие модели должны обязательно включать накопление золы и реальный учёт процесса катодного распыления элементов конструкции плазмой реактора), те модели которые есть не учитывают данные факторы (особенно мусор со стенок), что неизбежно даёт слишком оптимистичные выводы (но даже так всё получается на гране)
-даже если работает - нужны точные оценки доли потерь энергии на излучение, они и в идеальных условиях очень высоки, и при учёте прочих факторов (а все они работают только на её увеличение) они вполне могут закрыть для системы двигательную нишу.

И никакого опровержения теории магнитного удержания.

[Wyvern]

Т.е.:
- до сих пор нет достаточно убедительных моделей, которые дали бы достаточные основания считать реактор на He-3-D вообще работоспособным (а такие модели должны обязательно включать накопление золы и реальный учёт процесса катодного распыления элементов конструкции плазмой реактора), те модели которые есть не учитывают данные факторы (особенно мусор со стенок), что неизбежно даёт слишком оптимистичные выводы (но даже так всё получается на гране)

Вы это, простите, сами вычислили? Или можете привести соответствующую работу? Потому, что в серьезных работах рассматривается даже вариант DD реакторов с селективным  накоплением He3 - а это реакция с гораздо меньшим сечением, более жесткими условиями и большими потерями на излучение.
И да - есть теоретический предел стационарной реакции от потерь на излучение - он лежит как раз сразу за DD. Т.е. всякие там бор-водородные и прочие невозможны даже теоритически, потери на излучение всегда больше, чем выделяемая в реакции. Не надо забывать, что потери на рентген жестко связанны не столько с температурой, сколько с Z (в современных термоядерных установках потери на рентген связанны в основном с примесями)

[Wyvern]

Для реактивного движения нужен отброс массы. Само по себе давление не имеет значения....

Тем не менее, есть и такое объяснение. Оно не неверно, а не корректно

Под асимметрией импульс я имею ввиду, что вылетаемые продукты реакции протоны и альфа частицы имеют сильно разный импульс(в расчете на еденицу массы), что очень плохо для кпд.

Честно говоря опять не понял, что Вы имеете ввиду? %(  У РДТТ с металлизированным топливом (где окислы металла вообще идут в конденсированной фазе) эта разница в импульсе на порядки больше - и ничо, летают как то... %)

[Wyvern]

нет проблемы накопления продуктов реакции

Это относится только к пробкотрону без амбиполярного запирания. А вы рассматриваете тип ловушки, где эта проблема как раз есть и носит если не катастрофический, то очень серьёзный характер. Собственно разобрана она например здесь.

Внимательно прочитав предоставленную Вами статью обратил внимание на то, что речь идет о сравнении DT и DHe3 при равной плотности плазмы  Фактически это сродни попытке ответить в IXX веке на вопрос: "А как будет выглядеть газовая турбина если ее сделать аналогично паровой машине Уатта?" %)

[ВадимZero]

Честно говоря опять не понял, что Вы имеете ввиду? %(  У РДТТ с металлизированным топливом (где окислы металла вообще идут в конденсированной фазе) эта разница в импульсе на порядки больше - и ничо, летают как то... %)

У химических двигателей нет не какого серьезного разброса в импульсе. Все продукты реакции вылетают из сопла с примерно одинаковой скоростью.

[AlexAV]

Т.е. всякие там бор-водородные и прочие невозможны даже теоритически, потери на излучение всегда больше, чем выделяемая в реакции. Не надо забывать, что потери на рентген жестко связанны не столько с температурой, сколько с Z (в современных термоядерных установках потери на рентген связанны в основном с примесями)

С этими как раз всё просто и понятно.  Эти варианты просто абсолютно неработоспособны. Даже в тонкости лезть не надо.

Или можете привести соответствующую работу?

Да посмотрим хотя бы классическую работу D. DUCHS, G. HAAS, D. FFIRSCH and H. VERNICKEL//JOURNAL OF NUCLEAR MATERIALS. 1974. 5. 3. 102-106. Там об экзотике ни слова, зато показывается что даже для D-T распыление конструкции - большая проблема, решаемая, но проблема. Из современных материалов только очень немногие материалы вроде углеситалов проходят. Но это D-T, у которой излучение вообще не слишком велико. И? Ни в одной по сути работе по альтернативным топливам эту проблему даже не упоминают (я по крайней мере такой не видел). И это при том, что очевидно она будет являться одной из самых тяжёлых для такого реактора (из-за относительно низкой скорости и высокой температуры все эти альтернативные топлива к мусору куда чувствительнее D-T).

Вообще в силу немейстримности этого направления используемые в работах модели часто очень просты и упускают многие существенные для физики процесса явления. И уже в силу этого уязвимы для критики. В этом смысле они несколько напоминают ранние сверхоптимистичные работы по термоядерной проблеме.

Внимательно прочитав предоставленную Вами статью обратил внимание на то, что речь идет о сравнении DT и DHe3 при равной плотности плазмы

И? Вполне адекватная плотность. Кроме того, а что радикально изменится если её изменить? При росте давления тормозное не меняется (по отношению к термоядерной мощности), а у синхротронного лишь немного падает коэффициент выхода, но весьма слабо. А с учётом, что в сильных полях его спектр будет смещаться из микроволновой в терагерцовую  и даже (особенно с учётом гармоник) ИК область, где коэффициенты отражения меньше, ещё непонятно в какую сторону это сыграет. Что вы конкретно имеете ввиду?

Вот скажем неоднородность профиля плазмы (а это очень сильно уширяет полосу синхротронного излучения) покопать интересно. Этот фактор может на результаты повлиять весьма существенно. Правда только в минус... А просто изменение давления ответ изменит несильно.

[Wyvern]

Да посмотрим хотя бы классическую работу D. DUCHS, G. HAAS, D. FFIRSCH and H. VERNICKEL//JOURNAL OF NUCLEAR MATERIALS. 1974. 5. 3. 102-106.
......
Вообще в силу немейстримности этого направления используемые в работах модели часто очень просты и упускают многие существенные для физики процесса явления.
.....
И? Вполне адекватная плотность.
......
Вот скажем неоднородность профиля плазмы (а это очень сильно уширяет полосу синхротронного излучения) покопать интересно.

Работы 1974 года смотреть не надо
....
"Мейстримность-немейстримность" - а работы по открытым ловушкам идут и весьма интенсивно. Установки работают, ученые - пишут и проектируют ( http://2010.atomexpo.ru/mediafiles/u/files/Present/9.2._Kruglyakov.pdf ; http://news.ngs.ru/more/2013022/  ;  http://www.inp.nsk.su/news/rss/2011_60_11_Beklemishev.pdf  ) Кроме того, многие неспециалисты забывают, что вообще то результаты полученные на токамаках и стеллараторах вполне можно применить и на других типах ловушек (верно и обратное)
.....
Там МИНИМАЛЬНАЯ плотность из возможных. В соответствии с этим, ввиду меньшего сечения - и меньше энерговыделение. И, опять же, соответственно - лезут проблемы с долей излучения по отношению к Q
.....
Существует множество МАЛОИЗВЕСТНЫХ направлений в области УТС. Например вот это: http://technomag.edu.ru/doc/117768.html Одно из самых перспективных. с учетом того, что пучки нейтралов нужны в любом варианте УТС. 

[Wyvern]

.... У РДТТ с металлизированным топливом (где окислы металла вообще идут в конденсированной фазе) эта разница в импульсе на порядки больше - и ничо, летают как то... %)

У химических двигателей нет не какого серьезного разброса в импульсе. Все продукты реакции вылетают из сопла с примерно одинаковой скоростью.

Вы написали сие не подумав...

[ВадимZero]

.... У РДТТ с металлизированным топливом (где окислы металла вообще идут в конденсированной фазе) эта разница в импульсе на порядки больше - и ничо, летают как то... %)

У химических двигателей нет не какого серьезного разброса в импульсе. Все продукты реакции вылетают из сопла с примерно одинаковой скоростью.

Вы написали сие не подумав...

Думаю что это вы не подумали, когда увидели некий знак равенства между фазовым состоянием вещества в выхлопе химического РД и скоростью истечения.

[AlexAV]

Работы 1974 года смотреть не надо

Надо. Описанная там проблема никуда не делась и актуальная и сегодня. Мусор и как следствие рост эффективного заряда - огромная головная боль и современных установок.

"Мейстримность-немейстримность" - а работы по открытым ловушкам идут и весьма интенсивно.

Ну... Я где-то что-то сказал именно об открытых ловушках, как системе удержания? Это вы по какой-то причине поставили знак равенства между открытыми ловушками и экзотическим топливом.

Открытые ловушки - очень перспективное направление. Вот только отсюда совершенно никак не выводится, то что там удастся жечь что-то кроме D-T. Для D-T - да, не спорю, нужно обеспечить только удержание плазмы. И всё упомянутое (зола, мусор, тонкости с синхротронным излучение и т.д.) или вообще не важны или представляют собой решаемую проблему. Для He-3-D и D-D одним удержанием дело не ограничивается. Все эти тонкие вопросы с излучением, эмиссией, квазистационарным составом плазмы - начинают радикальным образом влиять даже при идеальном удержание плазмы. Это проблема вообще совершенно иного класса сложности. Не в ловушке дело, точнее не только в ловушке.

Так что призываю прекратить ставить знак равенства между открытыми ловушками и He-3-D. Если открытая ловушка даже почти идеально удерживает плазму, и этого ещё не следует что там будет гореть всякая экзотика (т.е. что-то отличное от D-T).

И, опять же, соответственно - лезут проблемы с долей излучения по отношению к Q

Доля излучения с давлением вообще связана не очень сильно. Для тормозного вообще никак, для синхротронного зависимость есть, но в первом приближение только как B^-1/2. Что с учётом смещения спектра в более коротковолновую область вообще не факт что позволит получить сколько-нибудь заметный выигрышь.

Так что здесь прошу вас пояснить конкретный физический механизм, который позволит вам сильно снизить долю излучения с ростом поля.

[Wyvern]

.....
Думаю что это вы не подумали, когда увидели некий знак равенства между фазовым состоянием вещества в выхлопе химического РД и скоростью истечения.

Скорость истечения в первом приближении равна как общеизвестно sqrt(T/M) В случае наличия сконденсированной фазы (т.е.проще говоря - твердых КУСОЧКОВ, хоть и микроскопических) М возрастает до величин в тысячи и десятки тысяч... Сделайте выводы.

[Wyvern]

Ну... Я где-то что-то сказал именно об открытых ловушках, как системе удержания? Это вы по какой-то причине поставили знак равенства между открытыми ловушками и экзотическим топливом......
....
Так что здесь прошу вас пояснить конкретный физический механизм, который позволит вам сильно снизить долю излучения с ростом поля.

А они плотно взаимосвязаны Плотней некуда - в классических токамаках и стеллараторах никакие реакции кроме DT вообще не возможны. По причине малой бетта.
....
Прикиньте по формулам насколько возрастет ДОЛЯ (не интенсивность, а ДОЛЯ при постоянной температуре!) излучения при увеличении поля, скажем в два, четыре и восемь раз - будете приятно удивлены

[ВадимZero]

В случае наличия сконденсированной фазы (т.е.проще говоря - твердых КУСОЧКОВ, хоть и микроскопических) М возрастает до величин в тысячи и десятки тысяч... Сделайте выводы.

Давление газа сообщает этим кусочкам(микроскопическим) скорость почти равную скорости истечения общего потока. Потому в химических РД скорость истечения всех компонент практически одинаковая.

[AlexAV]

А они плотно взаимосвязаны  Плотней некуда - в классических токамаках и стеллараторах никакие реакции кроме DT вообще не возможны. По причине малой бетта.

Вы путаете бетту и давление. Бетта - это отношение гидродинамического давления к давлению поля. И да, влияет сильно. А вот полное давление (при фиксированном бетта) - весьма слабо.

Прикиньте по формулам насколько возрастет ДОЛЯ (не интенсивность, а ДОЛЯ при постоянной температуре!) излучения при увеличении поля, скажем в два, четыре и восемь раз - будете приятно удивлены

Да, хорошо. Пусть W_tn - термоядерная мощность, W_t - тормозное излучение, W_s - синхротронное, B - поле.

И так.  W_tn ~ B⁴. W_t ~ B⁴.

W_s = ФW₀, где

W₀ = nT_e/t, t=(3m³c⁵)/(4e²B²) (n - плотность плазмы и очевидно n~B²). Т.е. W₀~B⁴.

Ф = 17(Т_е/mc2)^3/2(Bd/ena)^1/2 (d - коэффициент поглощения экрана для излучения, a - толщина плазменного шнура).

Теперь наложим ограничение на толщину плазменного шнура. Очевидно мощность с единицы длинны не может быть больше некоторого предела, иначе расплавятся стенки, т.е. a²B⁴ = const. Значит a~B^-2. Итого, Ф~B^1/2, а W_s~B^5/2.

И получаем долю потерь на излучение:

(W_t + W_s)/W_tn = b₁+b₂ (B/B₀)^1/2. b₁- отношение тормозного излучения к термоядерной мощности, b₂ - отношение синхротронного излучения к термоядерной мощности в поле B₀.

Итого несколько контринтуитивный вывод - потери на излучения вырастут (сообщением ранее я просто забыл, что надо масштабировать и толщину шнура ). Так что как-то не очень удивлён.


 

[Проходящий Кот]

При полете на исходном проэкте Курилова для использования ренгеновского излучения от взрыва заряда предлагалось специальное Зеркало.
В ловушках для него нет места.....

[Андрей Курилов]

При полете на исходном проэкте Курилова для использования ренгеновского излучения от взрыва заряда предлагалось специальное Зеркало.

Бросьте, это было так давно, что сейчас мне уже искренне стыдно за это.
Многослойное хитрое зеркало могло быть использовано только как одноразовый коллиматор рентгеновского импульса, т.е. только как оружие массового поражения, но не как движитель.

[Проходящий Кот]

Тоесть только в самом заряде?

[Wyvern]

Да, хорошо. Пусть W_tn - термоядерная мощность, W_t - тормозное излучение, W_s - синхротронное, B - поле.

И так.

Чего то не понимаю - или я, или Вы.
Тормозное излучение: n*Z^2*sqtrT
Где здесь вообще связь с магнитным полем? Если увеличивается магнитное поле, то можно увеличить давление плазмы: либо увеличить температуру, либо концентрацию, либо и то и другое. Если мы увеличиваем ТОЛЬКО концентрацию, то излучения растет (растет n) НО и удельная термоядерная мощность тоже растет линейно ДОЛЯ остается та же самая
Синхротронное излучение же естественно растет с увеличением магнитного поля. НО! Если мы увеличиваем ПЛОТНОСТЬ, то так же линейно растет и ПОГЛОЩАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ плазмы. Синхротронное излучение вообще вовне излучается только достаточно тонким внешним слоем плазмоида - идущие из центра поглощается самой плазмой. И вполне может даже статься, что в определенных режимах мы получим СНИЖЕНИЕ синхротронного излучения вовне. В абсолютных величинах оно конечно возрастет - но нас то интересует ПОТЕРИ ВОВНЕ...
Как то так...

[Wyvern]

В случае наличия сконденсированной фазы (т.е.проще говоря - твердых КУСОЧКОВ, хоть и микроскопических) М возрастает до величин в тысячи и десятки тысяч... Сделайте выводы.

Давление газа сообщает этим кусочкам(микроскопическим) скорость почти равную скорости истечения общего потока. Потому в химических РД скорость истечения всех компонент практически одинаковая.

Разберитесь, пожалуйста, вначале, что такое скорость истечения/удельный импульс/удельная тяга Потом поговорим.