Двигатель для межзвёздных перелётов

[noxx77]

Астронавтам перед заморозкой(анабиоз, криосон) вероятно придётся пожить несколько лет в закрытом биоме, где воздух, вода и еда не будут содержать радиоизотопов, в частности  40K, 235U, 230Th, 229Th , 228Th, 87Rb, 14C.

Лучше их исходно выращивать в изотопно контролируемой среде.

[Fall63]

Астронавтам перед заморозкой(анабиоз, криосон) вероятно придётся пожить несколько лет в закрытом биоме, где воздух, вода и еда не будут содержать радиоизотопов

crazy_terraformer

Углерод без ¹⁴C содержится только в ископаемой органике вроде как ( которую сейчас интенсивно расходуют) . В залежах метаногидратов такой углерод есть?

Калий, думалось мне, можно заменить цезием

И тут все не так просто. Если на корабле не будут использоваться делящиеся материалы - тогда все ОК. В противном случае нужно не допускать утечек радиогенного цезия , в особенности изотопа ¹³⁵Cs с большим периодом полураспада...

[bob]

Астронавтам перед заморозкой(анабиоз, криосон) вероятно придётся пожить несколько лет в закрытом биоме, где воздух, вода и еда не будут содержать радиоизотопов, в частности  40K, 235U, 230Th, 229Th , 228Th, 87Rb, 14C.

Лучше их исходно выращивать в изотопно контролируемой среде.

Да, в инкубаторах. Заодно не страшно будет в гибернаторе.  Бройлеры это давно знают.

[crazy_terraformer]

корованы с навьюченными коровами - не редкость в постапокалиптических рпг

Ну, корову, положим, не очень-то навьючишь, а вот быка - вполне. На них даже пахали в Войну, когда всех лошадей на фронт забрали.

Обсуждение воловьей тяги в теме "Двигатель для межзвёздных перелётов" - не только вполне топично, но и очень символично!

Тогда надо грабить быкованы или волованы, вот! Их бин айне граммар Наци!

[crazy_terraformer]

Астронавтам перед заморозкой(анабиоз, криосон) вероятно придётся пожить несколько лет в закрытом биоме, где воздух, вода и еда не будут содержать радиоизотопов

crazy_terraformer

Углерод без ¹⁴C содержится только в ископаемой органике вроде как ( которую сейчас интенсивно расходуют) . В залежах метаногидратов такой углерод есть?

Метаногидраты -ископаемая органика .
Изотоп ¹⁴С

Помимо стабильных изотопов углерода в природе встречается изотоп ¹⁴C. Он образуется при облучении ¹⁴N нейтронами по следующей реакции:

₇¹⁴N + ₀¹n → ₆¹⁴C + ¹₁ H.

Кроме азотной реакции, ¹⁴C может образовываться при нейтронном облучении изотопа кислорода ¹⁷O по реакции ¹⁷₈O + n → ¹⁴₆C + α, однако в атмосфере содержание ¹⁷O крайне мало и этот путь образования ¹⁴C учитывается только в ядерных технологиях.

В природе ¹⁴C образуется в атмосфере из атмосферного азота под действием космического излучения. С небольшой скоростью углерод-14 образуется и в земной коре.

Равновесное содержание ¹⁴C в земной атмосфере и биосфере по отношению к стабильному углероду составляет ~10⁻¹².

С началом ядерной эры образование ¹⁴C при ядерных взрывах стало одним из значимых факторов радиационного загрязнения, поскольку углерод участвует в обмене веществ живого организма и может накапливаться в нем.

C-14

Распад

Углерод-14 претерпевает β−-распад, в результате распада образуется стабильный нуклид 14N (выделяемая энергия 156,476(4) кэВ[1]):

      ₆¹⁴C→₇¹⁴N + e⁻ + ¯v_e.

Скорость распада не зависит от химических и физических свойств окружения. Грамм атмосферного углерода содержит около 1,5×10⁻¹² г углерода-14 и излучает около 0,6 бета-частиц в секунду за счёт распада этого изотопа. Следует отметить, что с этой же скоростью углерод-14 распадается и в человеческом теле; каждую секунду в организме человека происходит несколько тысяч распадов. Ввиду малой энергии образующихся бета-частиц мощность эквивалентной дозы внутреннего облучения, получаемого по этому каналу (0,01 мЗв/год, или 0,001 бэр/год), невелика по сравнению с мощностью дозы от внутреннего калия-40 (0,39 мЗв/год)[11]. Средняя удельная активность углерода-14 живой биомассы на суше в 2009 году составляла 238 Бк на 1 кг углерода, близко к значениям до бомбового пика (226 Бк/кг C; 1950)[12].
Использование
Радиоизотопное датирование
Углерод-14 постоянно образуется в атмосфере из азота-14 под воздействием космических лучей. Для современного уровня космической активности можно оценить относительное содержание углерода-14 по отношению к «обычному» (углероду-12) в атмосфере как примерно 1:10¹². Как и обычный углерод, ¹⁴C вступает в реакцию с кислородом, образуя углекислый газ, который нужен растениям в процессе фотосинтеза. Люди и различные животные затем потребляют растения и изготовленные из них продукты в пищу, усваивая таким образом и углерод-14. При этом соотношения концентраций изотопов углерода [¹⁴C]: [¹³C]: [¹²C] сохраняются практически такими же, как в атмосфере; изотопное фракционирование в биохимических реакциях изменяет эти соотношения лишь на несколько промилле, что может быть учтено[13]

Калий, думалось мне, можно заменить цезием

И тут все не так просто. Если на корабле не будут использоваться делящиеся материалы - тогда все ОК. В противном случае нужно не допускать утечек радиогенного цезия , в особенности изотопа ¹³⁵Cs с большим периодом полураспада...

Полагаю, отсеки с радиоактивными материалами можно отделить от остальных отсеков космическим пространством, а держаться они будут вместе за счёт прочных дублированных ферм и балок. Остаются такие маленькие проблемы - нейтроны из реактора(или термоядерных зарядов) и космические лучи, но они решаемы....

[noxx77]

Может уже куда-нибудь в звездолётное СЖО переползём? Тема интересная, но оффтоп же!

[sharp]

Может уже куда-нибудь в звездолётное СЖО переползём? Тема интересная, но оффтоп же!

Тема не в первый раз уходит в оффтоп в эту сторону Можно сказать, традиция. Это отражено даже в оглавлении в первом посте, например: "113 Биосфера корабля поколений и его ресурсы".

[noxx77]

Не, ну, если не оффтоп, то от радиации можно продумать следующие меры:
1) генетическая модификация экипажа с усилением механизмов репарации генетических и прочих повреждений
2) выращивание в изотопном инкубаторе
3) создание стабильно-изотопной среды на корабле
4) оптимизация радиационной защиты в пределах массы корабля
5) разработка медикаментозных, хирургических и аппаратных средств лечения лучевых повреждений.

[bob]

1) генетическая модификация экипажа с усилением механизмов репарации генетических и прочих повреждений
2) выращивание в изотопном инкубаторе

Последний довод.

[Fall63]

генетическая модификация экипажа с усилением механизмов репарации генетических и прочих повреждений

А возможно ли создать человека со столь высоким иммунитетом к радиации? Существует довольно много факторов иммунитета к ионизирующему излучению :
1) синтез меланина в тканях (поглощает свободные радикалы)
2) синтез соединений , способствующих выведению радиоактивных элементов из организма (тех элементов , которые не играют значимой биологической роли)  - не годится для ⁴⁰K и ¹⁴C
3) увеличение содержания марганца и снижение содержания железа - препятствует образованию активных форм кислорода
4) увеличение активности генов , ответственных за репарацию (то что вы писали)
Но в основном это все обнаружено у простых организмов (бактерии , грибы , иногда насекомые). Возможно , в связи с низким уровнем радиации на Земле во всем этом не было эволюционной необходимости  , но если понадобится - не факт , что все эти механизмы окажутся подходящими для человеческого организма. Все равно будет какой-то предел радиоадаптации.

[crazy_terraformer]

3) увеличение содержания марганца и снижение содержания железа - препятствует образованию активных форм кислорода

Прально! Надо вместо крови гемолифу , а вместо железа медь ! Даёшь настоящих аристократов!

[Fall63]

3) увеличение содержания марганца и снижение содержания железа - препятствует образованию активных форм кислорода

Прально! Надо вместо крови гемолифу , а вместо железа медь ! Даёшь настоящих аристократов!

Так я ж написал , что у человека не получится стать насекомым заменить железо на марганец .

не факт , что все эти механизмы окажутся подходящими для человеческого организма

[crazy_terraformer]

3) увеличение содержания марганца и снижение содержания железа - препятствует образованию активных форм кислорода

Прально! Надо вместо крови гемолифу , а вместо железа медь ! Даёшь настоящих аристократов!

Так я ж написал , что у человека не получится стать насекомым заменить железо на марганец .

не факт , что все эти механизмы окажутся подходящими для человеческого организма

Какой-такой человек?! Это будет Homo astronauticus c эластичными костями из коллагена, белков паутины; с голубой кровью - гемолимфой; со способностью к регенерации различных тканей, органов, конечностей; со способностью обратимо останавливать метаболизм тела и клеток при низких температурах; со способностями переносить заморозку и размораживание без разрушения клеток и расслаивания тканей, без серьёзных и необратимых последствий для функционирования организма, без потери памяти о жизни до заморозки и квалификации по специальности, без изменения личности. Вероятно, этот организм должен будет способен некоторое значимое время(до 1-го часа и более) переносить недостаток или отсутствие кислорода без потерь нейронов, а даже может при этом впадать в некую форму стазиса, из которой его можно будет вывести сделав искусственное дыхание.

[alex_semenov]

C 1 мая! Днем трудящихся и мира!
Я тут сляпал аппликацию (нужный набор картинок оказался под рукой) ... старенькое но как-то очень уж актуальненько получилось...



Собственно, кто молод и не знает. В позднем СССР было такое развлечение - бардовская песня. И всякая там интеллигенция развлекалась, собираясь в всякие там КСП- клуб самодеятельной песни. Особенно этим страдали всякие альпинисты и туристы. В общем то это был такой тихий рассадник незлобной заразы. В частности и эта пародия на колыбельную.

Звучало это именно вот так (хорошее видио):

МУЗЫКАЛЬНАЯ ПАУЗА

Слушать до конца. Сначала исполняется оригинал, а потом пародия. Так обычно за столом или у костра и было... Мой товарищ когда учился в МВТУ им. Баумана, Вадим Тетка (куда более музыкально одаренный) услышав ее от меня, очень загорелся в свое время ее юмором. Он восхищенно захлебывался от смеха, мол это же их гимн! Мол это же они - те самые инженеры. Мол, это же они - те самые ИТР-ы! Проняло его это тогда. Не знаю, есть ли люди способные сейчас эту тонкость уловить?
Да, теперь смешно.
И грустно... Немного.
 
Слова у разных вариантов разные. Я вот тут нашел много отличий. В народе ходили разные варианты. Но я постарался приблизить текст к тому, что знал много-много лет назад.
Как все возвращается на круги своя...
Да уж... как там? "чтобы что-то понять в России, надо жить долго..." (с)
 

[alex_semenov]

Кстати. Чего заходил.
Появились некотоные намеки на секрет атомного воздушно-реактивного двигателя.

http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=7927





Конечно не межзвездные двигатели...
Но все лучше чем гравицапы обсуждать.
Секрет, помимо хитрого расположения турбины (это - мелочи) в хитрых шаровых твелах, как я понял. Про них все все время говорят.
У америкосов я даже увидел где-то модели "плавания" шариков в воздушном потоке. Хитрая идея... Логичная. У немцев в 60-х реактор на таких твэ-лах работал. Именно высокотемпературный и ГАЗО-охлаждаемый. И технология хорошо себя зарекомендовала. То есть все сходится. Идея давно витает в воздухе. Но только наши инженеры, только наши итэ-эры постарались для ребять для мышат и лягушат...

Я думаю все же самая хитрая хитрость не только в термостойкости шариков но и в авторегуляции. Такой энергетически нагруженный реактор просто обязан сам себя глушить физически при перегреве. То есть его критичность должна автоматом снижаться в подкритичность как только температура превысила норму (скажем 1300 К). Тогда эту  бешено-опасную штуку есть надежда оседлать и на ней полететь.

PS (ЗЫ)
Просто в сети появляется столько феерически-тонких "спецов" (которые не отличают воздушно-реактивный от ракетного двигателя) утверждающих что "атомной ракеты Пу" нет и быть не может, что это просто уже даже перестает веселить.
Вот например умник вещает: http://www.youtube.com/watch?v=YpSAW_Bew7s#
Даже в книжки умные тычет... И такого - очень много в сети.

[Александр Овчар]

но и в авторегуляции

Центробежной силой? Или больше температура-больше давление-больше концентрация/плотность замедлителя?
Попробуйте мысленно представить коаксиально 3 в 1 : ротор, турбина, генератор.
Ротор (горячий)= неподвижная деталь. Чисто по ТРИЗ.  Турбины нет, но функции ее исполняются.

[alex_semenov]

Центробежной силой? Или больше температура-больше давление-больше концентрация/плотность замедлителя?

Нет нет. Все эти меры (как и автоматическое управление стержнями) будут слишком медленными. Запаздывающими при таком выделении энергии.
Идея авторегуляции реактора не новая и фактически, давно уже применяется во всех реакторах (в той или иной мере).
Суть в том, что критическая "масса", то есть условие критичности реактора, помимо всего прочего (концентрация, габариты, геометрия, примеси) сильно зависит и от сечения деления:



А сечение, как мы видим, сильно зависит от энергии нейтронов. То есть от их температуры. А их температура в случае реактора - от температуры рабочей зоны. Так как нейтроны в реакторе прежде чем разделить следующий атом термализуются - то есть вступают в термодинамическое равновесие со средой - замедлителем, теплоносителем...  Для чего реактор и делают гетерогенным. Что бы нейтроны побыстрей покидали тяжелый уран и термализовались в легком замедлителе.
То есть, у реактора есть его рабочая температура при которой в нем поддерживается критичность. Если температура поднялась, сечение упало, критичность снизилась. Это у всех реакторов. Это называется отрицательный температурный коэффициент реактивности.
Вопрос лишь в динамике данного процесса.
В большинстве реакторов этот эффект самоостановки срабатывает слишком поздно. Когда реактор уже начал разрушаться, когда выделилось катастрофически много энергии. Особенно это будет проявятся именно для таких вот энергонасыщенных (много ватт/см3) реакторов. Для них организовать такой отрицательный коэффициент, думаю, задача не из легких. То есть не очевидная.
Первый реактор, который проектировался под самоглушение без разрушение - ТРИГА, разработанный Дженерал Атомик в 1957-м году. Дайсон был главным теоретиком проекта.



Это исследовательский реактор который в принципе нельзя взорвать. Его и используют именно так. "Варварски" выдергивают стержни. Реактор идет в разгон и ... сам себя глушит. Получается вспышка, импульс нейтронов. Им облучают образцы. Получается очень чистый опыт (нет накопления промежуточных изотопов) и на таком реакторе нельзя наработать оруженый плутоний для бомбы. Задолбаешься стержни дергать что бы хотя бы миллиграмм наработать. Поэтому такой реактор поставлялся во все страны мира кому непопадя. Мол, для науки - можно, для производства оружия - нельзя.
ТРИГА - самая удачная ядерная продукция Дженерал Атомик (а теперь эти инженеры строят ударные и разведывательные дроны).
Трига - большой реактор. То есть с малой удельной мощностью и поэтому очень ИНЕРЦИОННЫЙ. В нем организовать хороший отрицательный коэффициент реактивности было относительно просто. Дайсон все посчитал "на коленке". А вот сделать это для маленького и злого реактора - это отдельная задача. И как этого добились наши - вопрос видимо остается в большом секрете.
Я слышал что поводом была авария с критической сборкой в результате которой погиб эксперементатор (поймал смертельную дозу) в середины 1990-х. Мол, там наблюдали интересный эффект когда температур сборки осцилировала. Исследовали эффект и нашли интересную механику. Не знаю насколько эта легенда правдива. Возможно от части.
В любом случае для подобных реакторов очень важно чтобы они сами себя глушили при превышении температуры выше нормы. И делали это очень быстро, пока не разрушились. А разрушаться они будут очень очень быстро. Это по-сути уже не реактор. Это по-сути очень плохая атомная бомба.
Но наверное и это не все. Глушить - это одно. А вот регулировать, то есть поддерживать свою температуру независимо от поступления теплоносителя - это другое. Это на две головы возможно и сложней.

Еще.  У обычного энергетического реактора есть такая хрень, как 10% его мощности (примерно) выдаваемая за счет распада осколков деления. То есть свеженький реактор (который только загрузили) очень хорошо регулируется. Но вот по мере того как топливо в нем выгорает, мало того что за счет накопления всякой дряни "плывет" его критичность ("йодная яма" - слышали?), накопленные осколки деления дают заметный прирост и  тепловыделение, которое ну никак выключить нельзя. Это же СПОНТАННЫЙ распад изотопов. То есть выработанный реактор - вешь плохо выключаемая и регулируемая. Что и случилось у японцев. Реактор заглушили, а тепло продолжает выделяться. Поэтому тепоноситьель хош не хошь - подавай. А если подавать не получается, то... хреново.
Но в случае ракетного реактора ситуация интересней. Прикиньте. Пускай ракета с эквивалентным химическим двигателем чтобы пролететь то жерасстояние должна потратить 10 т топлива (в обычной крылатой ракете заливают 1 тонну). Это 10 000 кг. Но уран по энергетике по крайней мере в 10 000 000 раз сильней. То есть в реакторе за время полета распадется лишь 1 г урана. Учитывая что в реактор загрузили порядка 1-5 кг урана, получаем что продуктов распада успеет накопиться менее 1000-й доли массы. То есть погоды в тепловом балансе эта накопленная дрянь не сделает. В общем здесь звезды сходятся для наших инженеров, наших итэеров удачно.
 

PS
Еще одна тонкость. Обычный реактор на электорстанции - огромный "куб". Чернобыльский габаритом в примерно 15 метров. Ракетрый реактор хоть и злой (мощность сопоставимая) но малеьнкий. Меньше метра. А значит отношение поверхности к объему - разное. У маленькоего поверхность к объему - больше. Поэтому (если он предназначен держать до 2000 К и не разрушаться) и слить ненужную энергию (из объема через поверхность) ему будет быстрее. Где-то так.
То есть. Реакторы вроде как работают на одних принципах. А нюансов там разных - масса.
И самое смешное в том, что самая сильная школа атомных реакторщиков в мире осталась только в России.
Мы просто "отстали" от всего остального "прогрессивного" человечества в силу своей "бюрократичности" и "инертности".
 
Поэтому всякий кто до сих пор не верит в атомную зеленую карету крылатую ракету Путина - дебилоид с полным либерализмом мозга. Как правило неизлечимым. 

[Александр Овчар]

Но в случае ракетного реактора ситуация интересней.

Годная задачка для ТРИЗ, ой как  годная. Я даже опасаюсь.. . Каюсь, был грех - замечталось про вездеход на воздушной подушке, с ЯР.  Ну там как раз воздушное охлаждение. По мотивам https://ru.wikipedia.org/wiki/Hyperion_Power_Module. Вот примерно на эту платформу смонтировать что бы.
Арктика 60Д

Тогда и возникли ноги загнать 3 в 1.
см Атомные реакторы делают мобильными
см Графито-газовый ядерный реактор

Касательно странных эффектов, могли что нибудь  прикрутить, из какой-то такой области.
Думается таких странных эффектов в загашнике много, и гадать можно долго..
==
первый рецепт. Если реактор крутится - то когда обороты ноль- мощность =ноль. А когда обороты = макс, в это время охлаждение=макс.

[Андрей Курилов]

Секрет, помимо хитрого расположения турбины

не могу понять из картинок, что с турбиной?

[noxx77]

Секрет, помимо хитрого расположения турбины

не могу понять из картинок, что с турбиной?

8 - канал разворота рабочего тела. Часть просто на противоходе пускают, судя по схеме.