Добавлено: 06 Сен 2012 [19:17] Заголовок сообщения: Ртутно-золотой маршевый реактор
Изотоп золота 198 разлагается с периодом полураспада 2 дня и превращается в ртуть. Ртуть 198 при облучении нейтронами превращается в золото 198.
Таким образом, изотоп золота 198 может служить накопителем энергии.
Возможно создание следующей системы
1. Импульсный реактор на земле (генератор нейтронов)
2. Изотопный тепловой реактор на жидком золоте
3. Рабочее тело жидкий водород
Корабль одноступенчатый (ракета-носитель)
Схема работы
1. Перед стартом ртуть прогоняется через поток нейтронов импульсного реактора, после чего загоняется в реактор и отгоняется из него возгонкой. Реактор покрывается слоем очень радиоактивного золота, которое разогреваясь становится жидким и стекает в теплообменники.
2. После накопления золота корабль стартует и выводит спутник на орбиту. Температура кипения при нормальных условиях 3000 K, это и будет температура водорода
3. Затем корабль приземляется обратно и золото растворяют в ртути и откачивают в емкости на земле.
Цикл завершен
Так же могут работать и истребители при колонизации обитаемых планет, только заряд золота они будут получать от корабля-носителя.
Добавлено: 06 Сен 2012 [20:57] Заголовок сообщения:
Надо метров на сто наверх вынести от груза и экипажа и на веревочке привязать, чтобы нагрузка на растяжение была. Реактивную струю чуть под углом направить. Тогда и защищать особо не потребуется. Сто метров дадут ослабление излучения в миллион раз!
Добавлено: 06 Сен 2012 [22:31] Заголовок сообщения:
Не особо вникая в процесс, получается, что при распаде будут кроме ртути выделяться нейтроны, а против них массивные ядра вовсе не эффективная защита, прийдется лепить защиту наподобие полиэтилена. Ну, а вообщето скорее всего раньше начнут использовать радиоизотопные двигатели, чем всякие ядерные и термоядерные. Может изотопы будут использовать немного другие, но такие двигатели вполне возможны и перспективны. Когда-то рассматривались двигатели на радие и они сулили вполне хорошие перспективы, тем более конструкция до смешного проста. На одну сторону зеркала наносится слой радия, продукты распада выделяются в одну сторону и создается реактивная струя альфа частиц. При складывании зеркала его можно использовать как энергетический реактор.
Добавлено: 06 Сен 2012 [22:41] Заголовок сообщения:
Никаких нейтронов не будет. Будет только бета распад плюс гамма. По 1.3 мегаэлектронвольта.
Помножаем на число авогадро, делим на два, делим на количество секунд в 2.63 днях, делим на молярную массу и получаем энерговыделение в несколько киловатт на грамм. Килограмм даст мегаватт тепловой мощности, так что игра стоит свечь.
Два дня полной мощности вполне достаточно для старта с Земли.
Нейтроны будут только на планете, в защишенном реакторе, они дадут энергию ртути и превратят ее в золото, затем золото начнет превращаться в ртуть.
Если у нас есть сфера из 100 килограмм золота, то реально излучать будет только верхний слой, а нижних слоев излучение будет поглощаться верхними слоями.
Добавлено: 07 Сен 2012 [05:00] Заголовок сообщения:
Ну так это ж реактор для мощного двигателя, его надо постоянно охлаждать. На старте он просто к стационарным системам охлаждения подключен, поэтому мы и можем накапливать в нем золото из реакторной амальгамы (у амальгамы максимум вылеления энергии 10 киловатт на кг -- золота в ртути только 1 процент растворяется, но может быть и меньше, сколько растворим, столько и будет) путем отгонки ртути прямо в реакторе.
Затем сразу идет переключение на охлаждение жидким водородом. Если топливо кончится, то реактор расплавится, так как остановить реакцию невозможно в принципе.
Поэтому мы делаем старт, возврат на базу и обратное растворение золота в ртути на одной заправке для грузовика или истребителя.
Для полетов к другим планетам после исчерпания топлива золото просто сбрасывается за борт как расходник.
Ртуть дешева. В случае аварии произойдет краковременное заражение радиоактивным золотом небольшой территории, на короткое время, через 10 дней почти все золото превратится в ртуть.
В принципе, можно было бы золото просто в литии расплавлять, чтобы испарять его, если заражение ртутью не пугает.
Тат и высокий уи получим и массу двигателя копеешную.
Если радиоактивное золото смешать с металлом, температура кипения которого меньше, чем у золота, то мы сможем регулировать максимальную температуру нагрева, при этом утечки радиации в среду не произойдет до тех пор, пока весь второй металл не испарится (а произойдет это только в космосе), расплав же охлаждаем водородом и получаем высокий удельный импульс и неплохую тягу.
Тогда подготовка к старту еще проще будет. Облученную в импульсном стационарном реакторе ртуть пропускаем через охлаждаемый от магистральной сети хладагента слой металла (к примеру, свинца или лития), нагретый до температуры более 1000 градусов, пары ртути отгоняется обратно в реактор, охлаждаясь в специальном змеевике.
После того, как энерговыделение расплава станет достаточным, магистральное охлаждение заменяем охлаждением рабочим телом и производим старт.
Добавлено: 07 Сен 2012 [08:30] Заголовок сообщения:
Если отвлечься от ракетной техники, в данной теме идёт обсуждение мобильного аккумулятора энергии с наиболее эффективным показателем масса/энергоёмкость.
Представьте, пожалуйста, в студию общую массу мобильной части установки и соответствующую величину накапливаемой энергии.
Сравним с уже существующими аналогами...
А то я уже вижу контура реакторной защиты, систем охлаждения со всеми вытекающими последствиями, маслом и наддувом радиаторов.
Лично тов. vasanov! Ни слова о маховиках!!
Помимо прочего, если вернуться к ракетной технике, не забываем о такой мелочи, как расход рабочего тела.
Добавлено: 07 Сен 2012 [11:47] Заголовок сообщения:
А я вот не пойму, чтоб превратить ртуть в золото прийдется затратить энергии не меньше, чем потом получим и из-за быстрого распада изотопа золота этот реактор нейтронов должен быть мощным и тяжелым. Возможно для быстрого старта этот изотоп и сгодится. Но про идею получать потом его на корабле скорее всего можно забыть. При полете на Марс разогнаться еще сможем, а вот тормозить и возвращаться назад будет уже не на чем, изотоп золота уже весь распадется.
Добавлено: 07 Сен 2012 [20:53] Заголовок сообщения:
У такого реактора на короткоживущих изотопах, альфа распада, есть свои слабые места, но есть и свои плюсы, позволяющие создать на его основе двигатель для межпланетных перелетов или мощный космический буксир.
Плюсы такого реактора в том, что при распаде не дает нейтронов, очень весомый плюс, так как у альфа частиц проникающая способность мизерная и они сами не радиоактивны, а гамма лучи практически не дают радиоактивного фона.
Основной минус в том, что реакцию практически невозможно контролировать. К тому же период полураспада в четверо суток не удобен для традиционных двигателей. Для средств выведения оптимально не более нескольких часов, для ЭРД не менее нескольких месяцев.
У этого реактора будет 4 суток интенсивного энерговыделения и потом мощность будет постепенно спадать. Получается не два не полнора, для ЯРД, слишком долго, для ЭРД маловато.
Я могу предложить такой вариант.
Гибрид ядерного ракетного двигателя и плазменного двигателя для полета в космосе, ЯРД - ЭРД, который после выхода на орбиту переходит в более экономичный режим.
Схему на глазок могу предложить следующую. Активная зона реактора представляет собой тора образный электомагнит со сверхпорводящими обмотками, легкий, но очень мощный. Делящееся вещество - ядерное топливо находится в виде пара и быстро вращается внутри электромагнита, при этом центробежная сила прижимает атомы ртути и золота к магниту не давая им разлетаться, а магнитное поле не дает им упасть на поверхность. Силами элктромагнитного поля и центробежного ускорения пар ядерного топлива оказывается запертым в ловушке.
Когда двигатель работает в режиме ЯРД, в этот вращающийся бублик из паров металла поступает струя водорода, тоже вращающаяся. Водород нагревается от паров делящегося вещества и уходит в сопло. Пары металла вместе с током водорода не уходят, потому что у ядер металла высокая масса, не позволяющая им преодолеть центробежное ускорение, атомы водорода легкие и свободно покидают реактор.
Такой реактор в режиме ЯРД достаточно легкий и компактный, тяжелая механика, теплообменники, системы охлаждения и т. д. не нужна.
В режиме ЭРД бублик из паров металла перестает вращаться и пары переходят в центр реактора, образуя облако плазмы. Поток рабочего тела, водорода, лития или чего то еще, что охлаждает активную зону ректора, резко сокращается. Делящееся вещество при этом сильно разогревается, до температуры в десятки тысяч градусов. И удерживается в реакторе только за счет магнитного поля.
Газ рабочего тела поступает в промежуток между активной зоной в центре реактора и стенками. Температура активной зоны настолько высока что рабочее тело превращается в электро проводящий газ - Плазму, плазмой можно управлять при помощи магнитных полей, изолируя ее от стенок реактора и направляя ее поток в нужном направлении.
В режиме ЭРД плазма из паров топлива должна служить рабочим телом, расход топлива плазменного двигателя значительно ниже чем у ракетного, поэтому запас топлива можно растянуть на несколько дней, пока затухают ядерные реакции. Корабль при этом может получить значительное ускорение, в десятки раз выше чем позволяют традиционные ракетные двигатели, что позволит быстрее летать между планетами.
Концептуальная недоработка такого реактора в том, что сложно предотвратить перемешивание топливного газа с парами делящегося вещества в активной зоне реактора в режиме ЭРД. В этом режиме ядра металла нельзя сепарировать за счет центробежного ускорения, из за того что вырастет их скорость и центробежные силы перестанут их удерживать. Выхода из этого как мне кажется два. Или резко увеличить скорость вращения и мощность электромагнитов, чтобы поддерживать центробежную сепарацию и при температуре плазмы, или как то отделить рабочее тело от активной зоны за счет неоднородностей магнитного поля.
Другой недостаток создает высокая тяга и скорость которую корабль может достигнуть в режиме ЭРД. Казалось бы очевидное достоинство, но как тормозить корабль на скорости в десятки километров в секунду, когда он достигнет точки назначения? Тормозить в атмосфере планет за счет теплозащитных экранов невозможно, на таких скоростях любой экран испариться быстрее чем даст какой то тормозящий эффект. Брать с собой традиционный ядерный реактор для торможения? они довольно тяжелые и маломощные, кроме того получается два двигателя вместо одного. Основной двигатель в качестве тормозного использовать неудастся, ядерное топливо выгорит при разгоне, хранить его не возможно.
Для торможения можно или запускать реактор на более долгохранимом ядерном топливе, традиционном уране или пллутонии, но оно радиоактивно. Или использовать электромагнит реактора в качестве тормозного щита, мощное магнитное поле может экранировать плазму от поверхности предотвращая прямую передачу тепла. При входе в атмосферу на высоких скоростях электромагнитный теплозащитный экран не будет испаряться в отличие от традиционного - Абляционного, из термостойкого текстолита.
Эта тема интересна тем, что дает принципиальную возможность создания мощного двигателя, сочетающего основные достоинства ракетного и плазменного. Такой двигатель будет иметь невысокий расход топлива при выходе на орбиту, что избавляет аппарат от многоступенчатости и резко повышает процент полезной нагрузки. И дает большую мощность при полете в плазменном режиме, позволяя достигать высоких скоростей для межпланетных полетов за неделю, в отличие от ионных двигателей которые должны работать годами.
Возможности двигателя на изотопах золота и ртути позволяют получить корабль способный перелететь с земли на Марс, или другую планету стартуя прямо с земли, при этом имеющего умеренные сроки полета и высокую грузоподъемность.
Кроме того, этот двигатель можно использовать в качестве "Лунного такси", его возможности позволяют сделать один или несколько быстрых рейсов между землей, луной и околоземной орбитой на одной заправке топливом.
В качестве мощного грузовика, для перевода больших масс на межпланетные траектории. Например отправлять сборки из модулей с околоземной орбиты на Марс. Или буксировать астероиды к земной орбите, но при этом придется доставить реактор для синтеза изотопов в пояс астероидов или другое место с источниками сырьевых ресурсов.
Корабли этого типа можно использовать в качестве средства противоастероидной защиты. Для истребителя астероидов торможение не нужно, а учитывая что двигатель придает кораблю энергию сравнимую по мощности с ядерной бомбой но не делает его радиоактивным, корабли можно использовать для ударов - Лоб в лоб, по легким астероидам. Для более тяжелых корабли могут служить средством доставки мощных термоядерных боевых частей.
Добавлено: 07 Сен 2012 [21:49] Заголовок сообщения:
Все бы хорошо, если бы не радиоактивность.
Представьте аварию такаого корабля - радиационное заражение будет дикое.
Тут корабли с небольшими изотопными источниками питания запускают с трудом - боятся аварий и заражения местности.
Добавлено: 08 Сен 2012 [04:59] Заголовок сообщения:
У существующих источников период полураспада выше, чем у золота, а само распадающееся вещество часто намного ядовитей синильной кислоты само по себе, без всякого распада.
Здесь же, даже если в центр Москвы упадет, то ничего страшного не случится -- достаточно будет эвакуации жителей из зараженных районоу на неделю, через неделю все само очистится, так что такой источник не страшнее гептила.
К тому же тут и цепочка распада короткая до смешного -- на первом же шаге мы получаем стабильный изотоп ртути.
Выбор превращений ртути и золота, как раз и сделан, чтобы избавиться от недостатков современных изотопных источников, таких как
1. Сложность получения изотопа (здесь вообще элементарно -- дешевая ртуть и отделение перегонкой)
2. Опасность заражения местности (здесь такого нет)
Добавлено: 08 Сен 2012 [06:06] Заголовок сообщения:
С каких это пор ртуть стала безопасным веществом. Да там пол Москвы прийдется на годы эвакуировать и лечить от отравления. Кроме того есть гамма излучение, а его прийдется экранировать толстыми и тяжелыми экранами. Нужно искать другие изотопы не дающие гамма и ртуть.
Поместив изотоп в ускоритель и разогнав его нуклоны до почти скорости света можно всетаки замедлять его периоды полураспада в соответствии с релятивистским коэффициентом. Кроме того можно использовать и кинетическую энергию изотопа и она даст энергии гораздо больше чем от самого распада ( Воо прошу прощения, но без маховиков никак )
Добавлено: 08 Сен 2012 [06:13] Заголовок сообщения:
Кроме золота 198 есть и другие радиоактивные изотопы. И если 198е имеет период полураспада 2.693 дня и выделяет более мегаэлектронвольта, то есть распадается либо испуская позитрон, либо захватывая электрон, то 199й изотопс периодом полураспада 3.14 дней и энергией 0.43 МэВ позитрона испустить не может (энергия распада слишком мала) и, обычно, захватывает электрон с орбиты. То есть, если превратить 199е золото в плазму, то оно станет стабильным, так как у него не будет электронных оболочек!
А это значит, что такие атомы можно накапливать в магнитном поле и вводить в зону реакции при необходимости.
Но это уже усложнение, хотя и будет работать.
У всех изотопов, у которых энергия распала меньше 2 масс электрона и которые превращаются в своих предшественников, есть интересная особенность - пока у атомов электронные оболочки есть, распад идет, когда нет, распад прекращается, то есть температура вещества будет в замкнутом объеме расти только до тех пор, пока мы не получим плазму и это будет максимум, после этого система сама стабилизируется и будет выделять ровно столько энергии, сколько требуется для пребывания в состоянии плазмы.
Добавлено: 08 Сен 2012 [13:22] Заголовок сообщения:
Но вернёмся к использованию 198 го золота.
Килограмм радиоактивного золота, выделяя мегаватт энергии, помещается в шаре радиусом 2 см.
Десять килограммов размещаются в шаре радиусом 4 см.
Слой вольфрама толщиной 14 см даст ослабление излучения примерно в 15000 раз. Если мы целиком окружим золото вольфрамом, то получим 466 кг. Удаление источника всего на 10 метров от жизненно важных отсеков ослабит излучение ещё в 100 раз. Таким образом, вся система с круговой биологической защитой будет весить не более 50 кг на мегаватт (500 кг на 10 мегаватт).
При использовании теневой защиты можно экранировать только четверть сферы, тогда вес защиты будет всего 125 кг.
При скорости истечения 10 км/с достаточно 600 кг рабочего тела для выхода на орбиту однотонного челнока.
Таким образом, с защитой и топливом вес будет 725 кг. Если отвести 180 кг на конструкцию, то на пилота останется 95 кг. Как раз достаточно.
Но если увеличить массу золота до 100 кг, а реактор удалить не на 10 метров, а на 35, то мы сможем построить и нормальный космический корабль.
Реактор имеет смысл на мачте поднять над кораблём и экранировать снизу, чтобы персонал не облучался.
Так как проход гамма-излучения через воздух не дает вторичного излучения, в отличие от нейтронов, то теневой защиты достаточно.
Добавлено: 08 Сен 2012 [14:07] Заголовок сообщения:
Корабли на альфа изотопах можно делать не пилотируемыми, а чисто грузовыми. Гамма излучение не дает фона и не повреждает электронную аппаратуру, если она не будет работать в процессе облучения.
То есть, в грузовом варианте от средств защиты можно вообще отказаться, а людей выводить отдельно, легкими химическими ракетами.
Если брать экипаж в длительный полет, например в составе инопланетной экспедиции, влияние излучения можно снизить если разместить кабину на длинной стреле, сотни метров, впереди аппарата и прикрыть защитным экраном, усилив его оборудованием содержащим тяжелые металлы.
В принципе можно сделать кабину буксируемой на тросе за аппаратом, трос можно сделать до десятков километров длинной, что снизит риск облучения до минимума. Идея в принципе не плохая но двигатели расположенные под углом будут сильно снижать КПД, к тому же по конструкции они будут сложнее.
Пилотируемый корабль буксирующий кабину на длинном тросе можно использовать в качестве такси летящего по одной траектории с транспортным кораблем несущим основную нагрузку. После выработки топлива кабину пристыковать к грузовику.
Пилотируемый корабль будет легким, для него сниженный КПД и более сложные двигатели терпимый недостаток, зато он позволит практически отказаться от защиты на основном грузовике. А с учетом проникающей способности гамма и жесткого рентгеновского излучения это немалая экономия веса.
Добавлено: 08 Сен 2012 [14:31] Заголовок сообщения:
И какой огромадный и мощный реактор понадобится чтоб за несколько суток наработать из ртути 10 кг золота 198 да еще отсепарировать собрать и закрыть вольфрамом? И это все при излучении 10 мегаватт мощности. Нее, с изотопами нужно быть поаккуратнее.
Добавлено: 08 Сен 2012 [18:29] Заголовок сообщения:
В современном реакторе мощность нейтронного потока 10^15 на квадратный сантиметр, если мы будем прокачивать через реактор тонну ртути по хитрому змеевику с большой площадью поверхности, к примеру, 10000 квадратных сантиметров и испарять её непосредственно в вольфрамовом тигле, куда для затравки налить обычного расплавленного золота, то нужный объём накопится достаточно быстро.
Чем хороши ртуть и золото -- тем, что ртуть переносит золото и легко его отдаёт. К примеру, в Амазонии до сих пор используют ртуть для получения золота из золотоносной глины, в рекаторе же золото само появится и никуда не пропадёт, оно накопится в вольфраме.
Это должен быть просто трубопровод, прокачивающий ртуть, можно под давлением, но обязательно жидкую, через активную зону и испаряющий её в месте концентрации. Непосредственно в углублении на вольфрамовой плите с постоянной температурой, тогда золото само накопится, примерно за 27 часов.
Вы не можете начинать темы Вы не можете отвечать на сообщения Вы не можете редактировать свои сообщения Вы не можете удалять свои сообщения Вы не можете голосовать в опросах