Годится ли ионный двигатель для звездолетов?

[SY]

Стронция получается весьма мало.

Да немного(но у U233,U235 на втором графике заметно), я просто вспомнил, что особое внимание уделяется Sr-90, оказалось из-за особенностей метаболизма, организм его не отличает от кальция.

Вот еще один "двухгорбый" график(при делении массы осколков чаще всего относятся как 2:1):

[alex_semenov]

Доля ксенона остаётся постоянной и равной 11.75% от всех продуктов распада. Доля цезия - 10.75% и падает с годами.
. . . .
Данные относятся к продуктам деления урана-235 на медленных нейтронах. На быстрых нейтронах или при делени урана-233
или плутония-239 картина будет не сильно другая.

То есть порядка 15-20% массы топлива (горючего) можно рассчитывать использовать как топливо (ракетную массу). Спасибо.

[Андрей Курилов]

То есть порядка 15-20% массы топлива (горючего) можно рассчитывать использовать как топливо (ракетную массу). Спасибо.

А стоят ли лишние 10% цезия того, чтобы тратить столько энергии на его извлечение, при дополнительном условии, что он радиоактивен? Стабильного ксенона будет чуть больше по массе, а извлекается из отработанного топлива он практически самостоятельно.

[Retired]

Стабильного ксенона будет чуть больше по массе, а извлекается из отработанного топлива он практически самостоятельно.

Не совсем так, в продуктах расщепления присутствуют другие изотопы в агрегате газа, а фракционировать газовую смесь - дополнительные затраты, ждать пока сами распадутся - ну сами понимаете

[alex_semenov]

А стоят ли лишние 10% цезия того, чтобы тратить столько энергии на его извлечение, при дополнительном условии, что он радиоактивен? Стабильного ксенона будет чуть больше по массе, а извлекается из отработанного топлива он практически самостоятельно.

Речь шла о газах, которые сами потихоньку покидают реактор. Их в любом случае  надо будет выводить. Либо за борт либо в отстойники и на фильтрацию.
Ясно, что подобное устройство должно занимать очень малую часть массы энергоустановки, если его использовать. Но если речь идет о межзвездной колонии, то возможно такой дополнительный источник рабочей массы и будет иметь смысл. Вообще то, если речь идет только о 200 Вт/кг, то тут однозначно речь должна идти только о межзвездной колонии. То есть о городе на много тысяч человек, летящим к цели полторы тысячи лет (если лететь к А. Центавре "прямо сейчас"). Или 600 лет (к звезде, которая приблизилась к Солнцу на 1 св. год, а такое бывает раз в миллион лет). Другой вариант - лететь к А Центавре и Барнарде через 20 000 лет, когда они приблизятся к Солнцу на 3 св. года. Тогда перелет займет 1200 лет.
Совсем уже "мягий" вариант - ждать 50 миллионов лет пока к Солнцу не приблизится какая-нибудь звезда на 10 000 а.е.  Тогда перелет займет 200 лет.

Однако, если речь идет о межзвездной колонии, то в качестве источников энергии надо использовать  субкритические пережигатели U238. Увы! Для столь тяжелых космических кораблей U235 или Pu239 не напасешься. 
По моим оценкам подобная колония должна иметь не менее 10 000 человек населения и если предположить что на каждого приходится 50  тонн сухой конструкции, то вся колония - пол миллиона тонн массой. Одного только ядерного горючего ей понадобится четверть миллиона тонн.
В год на Земле добывается порядка 40 000 тонн урана 238. То есть "заправка" такой колониии - 6 леть  добычи всего урана на Земле. Это немного, если учесть что подобный корабль летит тысячелетия и запускается раз в сто или тысячу лет. 

[SY]

В год на Земле добывается порядка 40 000 тонн урана 238. То есть "заправка" такой колониии - 6 леть  добычи всего урана на Земле.

C 238 пробдем нет. Уже сейчас обедненного урана накопилось на несколько межзвездных экспедиций.

А вес корабля - большая проблема. Из-за длительности экспедиции радиация на борту не должна превышать средний земной уровень. А земная атмосфера - это как 2 метра стали.
PS. Можно, по периметру располагать топливо и производства по его переработке.

[Retired]

А вес корабля - большая проблема. Из-за длительности экспедиции радиация на борту не должна превышать средний земной уровень. А земная атмосфера - это как 2 метра стали.

Основная радиационная опасность для живность от реактора - нейтроны (они убивают быстро и надежно), а лучшая защита от них - полиэтилен (или подобной парафин) - удельный вес как раз небольшой,но его придется постоянно восполнять, поскольку быстро распадается под нейтронами.

[alex_semenov]

C 238 пробдем нет. Уже сейчас обедненного урана накопилось на несколько межзвездных экспедиций.

Да, накоплено 470 000 тонн. Но засада вот в чем. Прежде чем подкритические реакторы поставят на звездолет, такие реакторы пройдут длительный и всесторонний путь эволюции в энергетике планеты Земля. И это значит что весь обедненный уран (и торий) накопленный на планете будет сожжен в целях народного хозяйства.

А вес корабля - большая проблема. Из-за длительности экспедиции радиация на борту не должна превышать средний земной уровень. А земная атмосфера - это как 2 метра стали.

Десять тонн на м2. Но считается, достаточно 5 т/ м2.

PS. Можно, по периметру располагать топливо и производства по его переработке.

Я уже это считал. Для обеспечения защиты колонии (5 т/м2) в двойные стены между модулем колонии и наружной стеной надо залить 0.64 часть от всей массы топлива. А когда остальная 0.36 часть топлива выгорит топливо качать из этого бака. И защита будет становиться все тоньше, тоньше, тоньше…

[alex_semenov]

Основная радиационная опасность для живность от реактора - нейтроны (они убивают быстро и надежно), а лучшая защита от них - полиэтилен (или подобной парафин) - удельный вес как раз небольшой,но его придется постоянно восполнять, поскольку быстро распадается под нейтронами.

От нейтронов из реактора можно закрыться теневой защитой. А вот Гэв протоны космического излучения (летящие со всех сторон), попадая в стенки конструкции будут создавать лавину вторичных частиц, среди которых будут все те же нейтронны и гамма. Поэтому защита и должна быть такой толстой. 10-5 м "воды".
Единственное окончательное решение проблемы радиационной защиты - очень мощное магнитное поле.

[Retired]

От нейтронов из реактора можно закрыться теневой защитой. А вот Гэв протоны космического излучения, попадая в стенки конструкции будут создавать лавину вторичных частиц, среди которых будут все те же нейтронны и гамма. Поэтому  и должна быть такой толстой. 10-5 м.

Что такое "теневая защита"?
Вторичный мощный ливень от космических лучей в стали? Вы ничего не путаете?
Кстати, железо/сталь - отвратительно задерживает гамму-рентген, уж лучше использовать само топливо - обедненный уран 

[alex_semenov]

Что такое "теневая защита"?

В противоположность от круговой радиационной защиты она создает конусную тень, в которой и спрятан весь корабль:



благодаря этому масса радиационной защиты (по сравнению с круговой) значительно снижается.

Вторичный мощный ливень от космических лучей в стали? Вы ничего не путаете?
Кстати, железо/сталь - отвратительно задерживает гамму-рентген, уж лучше использовать само топливо - обедненный уран 

По-моему нет слишком большой разницы в каком материале. Вода, сталь…  Влетая в такой бланкет гЭв протон будет тормозиться порядка метра и при этом создавать лавину вторичных частиц, которые тоже надо ослаблять метрами материи. Так что 5 метров бланкета (5 тонн на м2) вынь да положь.

[Retired]

благодаря этому масса радиационной защиты (по сравнению с круговой) значительно снижается.

Понятно. Но в такой конструкции реактор (источник энергии) -самый незащищенный узел корабля. Первый же удар каменюки - и кирдык проекту.

[Retired]

По-моему нет слишком большой разницы в каком материале. Вода, сталь…  Влетая в такой бланкет гЭв протон будет тормозиться порядка метра и при этом создавать лавину вторичных частиц, которые тоже надо ослаблять метрами материи. Так что 5 метров бланкета (5 тонн на м2) вынь да положь.

Разница принципиальная: в газе протоны порождают мощный ливень, в воде менее, в железе совсем нет. Типовая длина свободного пробега существенно (на порядки) различная. Иначе бы пилоты гражданской авиации давно бы померли от лучевой болезни (а у них всего над башкой несколько мм дюральки)

[AlexAV]

а у них всего над башкой несколько мм дюральки

Справедливости ради - ещё две с половиной тонны на метр квадратный атмосферного воздуха.

[Retired]

Справедливости ради - ещё две с половиной тонны на метр квадратный атмосферного воздуха.

Справедливости ради - даже 2,6 тонны (10 км, -55С типовой градус тропопаузы), но фонит там уже прилично (сотни 100 мкр/час минимум)

[alex_semenov]

Понятно. Но в такой конструкции реактор (источник энергии) -самый незащищенный узел корабля. Первый же удар каменюки - и кирдык проекту.

Ну если вас интересует этот вопрос, то он решается по-другому. Пара тонких слоев фольги разнесенные вакуумным промежутком прекрасно решают проблему защиты от микрометеоритов. Крупные же каменюки статистически маловероятны.

Разница принципиальная: в газе протоны порождают мощный ливень, в воде менее, в железе совсем нет. Типовая длина свободного пробега существенно (на порядки) различная. Иначе бы пилоты гражданской авиации давно бы померли от лучевой болезни (а у них всего над башкой несколько мм дюральки)

Я думаю пилотов от рака мозга все же защищает не  пару миллиметров дюраля над их головой, а все же пара метров воздушного столба (надо прикинуть по бараметрической формуле, но под крылом у ним метров 7 из 10 метров воздушного столба. Значит 2-3 метра у них над головой есть).
Кстати, в алюминии свободный пробег 1 Гэв протона 148 см
http://nuclphys.sinp.msu.ru/radiation/rad_3.htm

[Retired]

Ну если вас интересует этот вопрос, то он решается по-другому. Пара тонких слоев фольги разнесенный вакуумным промежутком прекрасно решает проблему защиты от микрометеоритов. Крупные же каменюки статистически маловероятны.

Неа, посмотрели бы Вы на фото (высокого разрешения) станции "Мир" перед ее затоплением. Впечатление, что ее стадо диких пираньев обгрызло, металлические панели - решето висящими лохмотьями. А всего-то летала 20 с небольшим лет...
Что касается "статистически маловероятны" - в кто это знает? Несколько ИСЗ (всего-то за последние 30-40 лет) ушли в мгновенный отказ, полностью. Кроме как удара метеоритом - иного объяснения нет. А Ваш пепелац будет лететь тысячи лет...

[Retired]

Я думаю пилотов от рака мозга все же защищает не  пару миллиметров дюраля над их головой, а все же пара метров воздушного столба (надо прикинуть по бараметрической формуле, но под крылом у ним метров 7 из 10 метров воздушного столба. Значит 2-3 метра у них над головой есть).
Кстати, в алюминии свободный пробег 1 Гэв протона 148 см

А чего тут прикидывать? На 10 км - 0,26 от земного. Или Вы собираетесь мерить давление воздуха в единицах "воздушного столба"? Это как?

[alex_semenov]

А чего тут прикидывать? На 10 км - 0,26 от земного. Или Вы собираетесь мерить давление воздуха в единицах "воздушного столба"? Это как?

Действительно, чего мудрить то?  Вы и сами уже посчитали. Экран над лысинами у пилотов в 2.6 метра воды. А потом только "шапочка из дюраля"… Как у Аскета…

Неа, посмотрели бы Вы на фото (высокого разрешения) станции "Мир" перед ее затоплением. Впечатление, что ее стадо диких пираньев обгрызло, металлические панели - решето висящими лохмотьями. А всего-то летала 20 с небольшим лет...

Ну так "броня" то из фольги, ее раз в 10 лет можно и менять. Старую плавить и раскатывать в новую фольгу. Конечно будут потери на испарении. Но это будут доли.

Что касается "статистически маловероятны" - в кто это знает? Несколько ИСЗ (всего-то за последние 30-40 лет) ушли в мгновенный отказ, полностью. Кроме как удара метеоритом - иного объяснения нет. А Ваш пепелац будет лететь тысячи лет...

ИСЗ могут не только от метеоритов выходить из строя. Болты какие, трубки, куски обшивки… Этого добра на орбите нынче много. Так что свою поправку к статистике они могут вносить немалую.
Ну и к тому же, межзвездная колония на 10 000 человека это не спутник. Попаданием одной шальной гайки весь "объект" из строя не выведет.

[Retired]

Действительно, чего мудрить то?  Вы и сами уже посчитали. Экран над лысинами у пилотов в 2.6 метра воды. А потом только " из дюраля"… Как у Аскета…


Не воды, а воздуха, на 10 км = давление 760*0,26 = 198 мм. ртути или 2,7 метра воды, что эквивалентно 90 км воздушного столба над эшелоном лысины летуна


Ну так "броня" то из фольги, ее раз в 10 лет можно и менять. Старую плавить и раскатывать в новую фольгу. Конечно будут потери на испарении. Но это будут доли.

Да, можно, но технологических очень хлопотно...

ИСЗ могут не только от метеоритов выходить из строя. Болты какие, трубки, куски обшивки… Этого добра на орбите нынче много. Так что свою поправку к статистике они могут вносить немалую.
Ну и к тому же, межзвездная колония на 10 000 человека это не спутник. Попаданием одной шальной гайки весь "объект" из строя не выведет.

Я про ГСО - техногенного мусора там практически вообще нет. А что касается "одной шальной гайки весь "объект" из строя не выведет" - бальшой вопрос,смотря как и куда попадет. Опыт ВОВ показал, что иногда ИЛ-2 возвращался с целым пилотом но самолет был натуральным решетом, а иногда хватало одной маленькой пробоины...