PRoAtom

(Всего: 0)
от на 03/05/2020

"Дорогостоящие гетерогенные реакторы Вы рассмотрели. А почему не обращаетесь к гомогенным? "

Рассмотренный реактор физически, для нейтронов, является гомогенным. Плутоний и графит равномерно перемешаны и помещены в ТВЭЛы с оболочкой во избежание испарения. Внешний и внутренний блок-эффект очень малы. Водород прокачивается между ТВЭЛами, реактор корпусный на 100 - 200 атмосфер.

Относительно дороговизны: если эффективно выжигать основной процент изначально помещённого в реактор делящегося материала, пропорция определяемая энергоёмкостью делящегося материала близка к 2 - 3 килограммам начальной загрузки плутония на 1000 тонн жидкого водорода. Учитывая что водород выведен в космос, его цена окажется больше стоимости ЯРД. Даже на земле величины сопоставимые при серийном производстве.

"Газовый и пылегазовый гомогенный и гомогенизированный реактор дешевле на порядок, не требует особо термостойких материалов. Газ или пыль урана вбрасываете вместе с рабочим газом в камеру сгорания или сопло, и погнали хоть на край Галактики."

Критический радиус смеси воды и урана-235 минимален при молярном отношении воды к урану-235 между 100 и 600. Для водорода и урана-235 окажется соотношение масс в объёме от 0,8:1 до 5:1.

Слишком много урана-235 требуется во-первых, вся цивилизация снарядит несколько космических кораблей в год. Во-вторых, критмасса обратно пропорциональна квадрату плотности при остальных равных условиях. Если смешивать уран с жидким водородом, разовьётся огромное давление при приемлемых критмассах. Если смешивать газообразный водород с расчётом чтоб давление не превысило 200 атмосфер - критмасса огромной окажется, в тысячи раз больше предыдущего случая. Кроме того, температуры огромные развиваются.

В отличие от графита, сечение поглощения нейтронов водородом довольно велико: 0,3 барна при комнатной температуре и 0,1 барн при 0,3 электрон-вольтах дающих скорость истечения 10 км/сек. Слишком разбавленные смеси урана-235, которые "проходят" по достигаемой температуре, оказались бы подкритичными.

При более детальном рассмотрении смеси урана-235 и воды обнаруживается ещё более сильное ограничение. Да, в диапазоне молярного отношения от 100 до 500 H2O к U235 в растворном реакторе критмасса проходит через минимум равный 1,5 килограммам урана-235, диаметр водяного шара от 30 до 50 сантиметров всего лишь. В жидком водороде плотность 70 килограмм на кубометр сравнима с парциальной плотностью 111 килограмм на кубометр водорода в воде.

Однако нейтроны почти все - тепловые при молярном отношении от 100 до 600. Чтобы поднять среднюю энергию нейтронов вызывающих деление, хотя бы до 0,3 эВ. Для этого требуется увеличить мольное отношение воды к урану-235 до 15, то есть брать водорода в реактор не более (1/8) массы урана-235. Иначе при нагреве реактор перейдёт в подкритику. При этом критмасса вырастет до 6 килограмм урана-5.

Дальше пропорционально квадрату плотности: если при 200 атмосферах плотность водорода 1,6 килограмма на кубометр, оценка критмассы урана-235 будет: 6*(111/1,6)^2 = 28877 килограмм урана-235. И это чтобы нагреть до 3500 Кельвинов. Чтобы нагревать выше сохраняя в надкритике /чтобы более концентрированная смесь урана-235 выделила основной процент запасённой энергии/, нужно взять ещё меньшее количество водорода. Энерговыделение этой смесью расплавит любую стенку реактора.

Можно конечно использовать дейтерий или графит, однако цифры требующейся массы делящегося материала всё равно очень велики.

Поэтому оптимальным выбором является графитовый реактор с 1 килограммом плутония-239 в матрице, набранный из ТВЭЛов с оболочками из термостойкого материала вдоль которых прокачивается водород под давлением 100 - 200 Атмосфер в корпусном реакторе. - Дежурный по сайту