proatom.ru - сайт агентства ПРоАтом
Журналы Атомная стратегия 2021 год
  Агентство  ПРоАтом. 24 года с атомной отраслью!              
Навигация
· Главная
· Все темы сайта
· Каталог поставщиков
· Контакты
· Наш архив
· Обратная связь
· Опросы
· Поиск по сайту
· Продукты и расценки
· Самое популярное
· Ссылки
· Форум
Журнал
Журнал Атомная стратегия
Подписка на электронную версию
Журнал Атомная стратегия
Атомные Блоги





Подписка
Подписку остановить невозможно! Подробнее...
PRo Выставки
Testing&Control
Задать вопрос
Наши партнеры
PRo-движение
АНОНС
Вышло в свет второе издание двухтомника Б.И.Нигматулина. Подробнее
PRo Погоду

Сотрудничество
Редакция приглашает региональных представителей журнала «Атомная стратегия» и сайта proatom.ru. E-mail: pr@proatom.ru Савичев Владимир.
Время и Судьбы

[17/09/2020]     Для обсуждения на ПроАтоме: Атомный ионный реактивный двигатель

Андрей Виноградов, к.т.н., гл. конструктор проектов

В отличие от недавно испытанного в государственной корпорации «Роскосмос» ионного двигателя ИД-200КР, который разрабатывается в Центре имени Келдыша [1,2,3], в «Атомном ионном реактивном двигателе Виноградова» (АИРД) используется разгон в канале электрическим полем плазмы, получаемой в активной зоне реактора путём ионизации из  инертного газа (ксенона или др.), или вместе с осколками деления ядерной реакции, или разгоняем только осколки деления. Осколки деления получаем непосредственно в начале канала разгона за счет деления ядер газообразного ядерного топлива, активированного в активной зоне атомного реактора.



Одновременно с этим в канале от ядерной реакции деления в потоке выделяется большая тепловая энергия, которая разогревает среду до температуры выше 10000 0К. Получаем поток плазмы. Осколки деления положительно заряжены и обладают большой массой. Всё это вместе взятое позволяет сделать тягу реактивной струи в 10 - 20 раз больше, нежели использовать плазму только из инертного газа, разогреваемого электроэнергией. Для разгона осколков деления с плазмой электрогенератор АИРД вырабатывает до 8 МВт электроэнергии. Такой реактивный двигатель может быть применен в качестве маршевого двигателя, в том числе для межпланетных полётов. Конструкция активной зоны атомного реактора и проточной части разгонного блока основана на знаниях на молекулярном уровне процесса течения ионизированного газа вместе с осколками, по аналогии течения двухфазных и многофазных потоков в каналах ядерных установок.

Запуск АИРД производится на чистом инертном газе (без ядерного топлива), что позволяет без облучения пусковой установки и обслуживающего персонала производить запуск ракеты прямо с земли из любой точки планеты. Разгон ракеты производится твердотопливными ускорителями, которые после отсоединяются. После набора ракетой заданной высоты (более 20 км) маршевый реактивный двигатель автоматически переходит в режим применения ядерного топлива, обеспечивая большую тягу. Масса АИРД может составлять до 10 тонн, что позволяет создавать ракеты, развивающие скорость более 400 км/сек.

Такие ракеты могут стартовать прямо с подвижных стартовых установок на земле аналогично ракетам ПВО С-400. Удельный импульс тяги АИРД можно создать более 12000 сек, что позволяет ракете преодолевать расстояние более 4800 тыс. км. После разгона, расстояние в 10 тыс. км ракета преодолеет всего за 25 сек. Такая ракета более как подходяще заменит ракеты системы обороны «ПЕРИМЕТР». В случае обнаружения пуска ракет в нашу сторону, ракеты с АИРД смогут быть запущены в ответ противнику последовательно двумя залпами, и достигнут они его до того момента, как его ракеты долетят до нас. Ракеты с АИРД станут действенным фактором в сдерживании намерений противника бомбить Россию на долгие годы.

Введение

В основе проекта лежит идея значительного увеличения тяги ионного двигателя и удельного импульса его работы одновременно с уменьшением его габаритов и массы. По данным открытой публикации аналогов АИРД сегодня в мире нет. Идей использования осколков деления ядерного топлива в рабочем теле в потоке разгоняемой плазмы, также отсутствует.  Кто первый это реализует, тот долгое время будет «на коне». И если первым станет Россия, то на планете на долгое время восстановится баланс ядерных сил, и наконец, настанет спокойное, равноправное экономическое развитие государств, без всяких односторонних санкций и фальсификаций, информационной лжи в СМИ и помойки в интернете, и т.п.

В процессе обсуждения этой идеи рассматривались процессы деления ядер и поведение осколков деления в потоке плазмы. Конечно, конструктор столкнулся с отсутствием в науке данных о газодинамических характеристиках движения плазмы с частицами в виде осколков деления. Отсутствовали также временные характеристики происходящих процессов, характеристики скольжения тяжелых частиц в разгоняемом потоке легких ионов, и т.д. Все эти обстоятельства вынудили использовать гипотезы молекулярной теории для описания движения ионизированных частиц газа в смеси с твердыми частицами осколков деления ядер. Рассуждения в этом направлении изложены ниже. Без физико-математической модели течения двух - трехфазного потока плазмы нельзя сделать оптимальную конструкцию АИРД и сократить количество дорогостоящих экспериментов.

В комментариях к данной статье предлагаю провести обсуждение:

 Во-первых, о возможности реализации этой идеи в России, привести свои мнения с доказательствами, и показать свои знания в этом вопросе. Голословные «бла, бла, бла» технарей, инженеров и конструкторов не интересуют.

Во-вторых, а могут ли США реализовать эту идею у себя? Ведь наличие денег не означает наличие знаний. Топ менеджеры, даже с двумя дипломами, уж точно это не создадут. А по мнениям профессоров из Массачусетского технологического института (MTI США) и со слов министра энергетики США Рика Перри в плане ускоренного старения ядерной промышленности страны:- "Мы собираемся снова сделать ядерную прохладу (т.е. стимулировать работы)", "В течение 30 лет мы позволяли ядерной теме сидеть на месте (т.е. не развиваться) и атрофироваться".

Принцип работы ионного двигателя

Принцип работы ионного двигателя [4] (опубликовано gumarov 16 июня, 2020 - 20:17 в  Hi-News) простой и сложный одновременно. Он заключается в ионизации газа, который разгоняется электростатическим полем для получения реактивной тяги. Это самое простое примитивное техническое решение, которое известно сегодня всем. Топливом или рабочим телом такого двигателя является ионизированный инертный газ (гелий, аргон, неон, ксенон, криптон, радон). Впрочем, не все инертные газы стоит использовать в качестве рабочего тела, поэтому, как правило, выбор ученых и исследователей падает на ксенон. Также рассматривается вариант использования ртути в качестве рабочего тела ионного двигателя. Во время работы двигателя в ионизационной камере образуется смесь из отрицательных электронов и положительных ионов. Так как электроны являются побочным продуктом, тормозящим разгон положительных ионов, их надо отфильтровать. Для этого в камеру вводится трубка с катодными сетками для того, чтобы она притягивала к себе электроны [4].

Масса ионов ксенона мала, и у сегодняшнего испытанного ионного двигателя нет своего бортового мощного источника электроэнергии, поэтому и тяга у такого ионного двигателя маленькая, которая на сегодняшний день не позволяет такие двигатели использовать в качестве маршевых двигателей длительного действия для ракет межпланетных полётов и оборонного значения. Увеличение скорости разгона ионов при их малой массе потребует увеличение массы разгонного блока и значительно больше электроэнергии по сравнению с испытанным ионным двигателем ИД-200КР. Очевидно, что с одновременным увеличением массы разгоняемых ионов и скорости их разгона можно получить наилучшее техническое решение ионного реактивного двигателя, получив 10 -20 кратное увеличение тяги его реактивной струи.

Генерация осколков деления в газообразном рабочем теле

В качестве ядерного рабочего тела можно использовать гексафторид урана (UF6), некоторые свойства которого описаны в разделе данной статьи ниже. Конструкция и компоновочное решение ЯИРД Виноградова отличаются от «Атомного ионного двигателя для межпланетных полётов» [5], показанного на рис. 4 в ранее опубликованной в статье на ПроАтом 14.07.2020.  В том двигателе в качестве теплоносителя №1 в замкнутом контуре для генерации электроэнергии используется углекислый газ СО2. А в качестве теплоносителя №2, он же является рабочим телом ионного реактивного двигателя, используется газ ксенон Xe. У первого изотопа Xe, имеется число протонов 54, число нейтронов 78, относительная масса 131,90415 содержание в % 29,6, у второго изотопа, соответственно: 54; 82; 135,90722; 8,9. Род активности - обеих изотопов стабильный.

Отличие ЯИРД Виноградова в конструкции от ранее опубликованного ионного двигателя [5], см. в статье от 14.07.2020 рис. 1, состоит в безвальном компрессоре поз. 12 и в центральной части активной зоне ядерного реактора поз. 18. Добавлен также бак для ядерного газообразного топлива и др. системы.  

На рис. 1 показана схема течения рабочего тела в ЯИРД Виноградова.

В компрессоре внутри колокола по его оси добавлены венцы компрессора с лопатками поз. 2, которые нагнетают при запуске двигателя в центральную часть поз. 6 активной зоны (АЗ) сначала чистый Xe. Затем в нужный момент добавляется теплоноситель №3 - газообразное ядерное топливо UF6, а расход Xe уменьшается. Последовательная подача Xe и UF6 осуществляется камерой поз. 1, имеющей сопловую  систему впрыска для равномерного их распределения по радиусу потока. Одновременно с поступлением UF6 в центральную часть АЗ поз. 6 происходит увеличение тепловой мощности ядерного реактора. Плотность потока нейтронов, показанная кривой поз. 7, перераспределяется по радиусу корзины АЗ таким образом, что в центральной части АЗ поз. 6 его плотность больше, чем в промежуточной части АЗ поз. 4 за радиусом выгородки поз. 5.

Выгородка поз.5 исключает попадание ядерного топлива за пределы центральной части АЗ поз.6. Все части АЗ заполнены шаровыми тепловыделяющими элементами с гидродинамически прозрачной оболочкой (шаровые твэлы с ГПО). При протекании газообразного ядерного топлива UF6 в зазорах между шаровыми твэлами ГПО происходит захват ураном нейтронов. Сечение захвата нейтронов зависит от энергии нейтрона, поэтому физический расчёт АЗ, расчёт концентрации и распределения в АЗ замедлителя и поглотителя выполняются соответствующим образом с учётом всех протекающих процессов в АЗ. В безвальной турбине и компрессоре окружные скорости всех венцов одинаковые, в т.ч. окружная скорость лопаток поз. 2 центрального венца компрессора для прокачки теплоносителей №2 и №3 равна окружной скорости лопаток поз. 3 наружного венца компрессора для прокачки теплоносителя №1.

Термодинамическая система потока теплоносителей №1 и №2, 3 рассчитана таким образом, что при увеличении тепловой мощности ядерного реактора одновременно увеличиваются обороты турбины, а, следовательно, и компрессора. Расход рабочего тела, Xe или UF6  по оси компрессора через венцы с лопатками поз. 2, также в соответствии с расчетом увеличивается на нужную величину. Внешнего управляющего воздействия не требуется. Ядра UF6 , двигающиеся со скоростью, которую обеспечивает своим напором лопатки поз. 2 компрессора, попадая в АЗ нагреваются и захватывают нейтроны, и через определённое запаздывание по времени (время ЗП), происходит их деление.

Время ЗП это важный фактор для поддержания непрерывности реакции деления урана, поскольку, если ядро урана захватило нейтрон в пределах АЗ, то при определённой скорости ядра оно может выйти за пределы АЗ, и нейтроны, возникшие в результате деления этого ядра, уже не будут участвовать в поддержании цепной реакции деления. Возможно и так, что не все ядра UF6 , прошедшие АЗ, будут активированы нейтронами,  а только будут нагреты тепловым напором в АЗ.  Увеличенный процент активированных в АЗ ядер урана важен для создания большей реактивной тяги двигателя. Чем больше этот процент, тем больше тяга.

Время нахождения ядра урана в пределах АЗ по ходу течения UF6 , как уже отмечалось выше, зависит от его скорости. Чем больше скорость, тем меньше времени ядро находится в пределах АЗ, и тем меньше вероятность захвата им нейтрона. Одновременно возникает проблема перегрева ядерного топлива в шаровых твэлах ГПО. Чем меньше скорость теплоносителя - рабочего тела UF6 , тем на большую температуру он нагреется, и оболочка таблетки ядерного топлива (урана или др.) в твэле может превысить допустимую температуру для материала оболочки. Также может перегреться и само ядерное топливо в сердцевине шаровой таблетки. Разрешение противоречивых требований в этом процессе может быть сделано только совместным решением гидродинамической и нейтронно-физической задач. Так и подготовлена в описательной части совместная модель процессов для расчета, например в кодах CFD.

Далее, если ядро урана активировано нейтронами в пределах АЗ, то вылетая за пределы АЗ в результате его деления, после истечения интервала времени ЗП, происходит образование двух осколков и 2-3х нейтронов. При этом происходит выделение энергии. Энергетический эффект на один нуклон составляет около 0,8 МэВ. 1 эВ = 1,6*10-19 Дж. Длина свободного пробега в газовой среде, содержащей UF6, значительно больше, чем в твёрдом атомном топливе в таблетке твэла, в котором кинетическая энергия осколков преобразуется в тепловую энергию. В газовой среде, двигающейся в канале с большой скоростью, также происходит преобразование кинетической энергии осколков в тепловую энергию. Температура газового потока повышается пропорционально количеству разделившихся ядер урана и обратно пропорционально теплоёмкости потока. Температура разогрева потока превысит 10000 0К.

Далее, этот поток можно считать полностью термически ионизированным, и только отобрать из него отрицательные ионы и электроны, которые тормозят разгон потока магнитным полем, или сеточным способом, или вихревым шнековым способом.  В результате получим высокотемпературный поток, с распределением скорости по радиусу канала примерно по кривой, показанной на рис. 1 поз.8. В потоке будут только положительные ионы - лёгкие и тяжёлые, которые можно разгонять ускорителем ионов.  Отмечу, что нейтроны не мешают разгону этого смешанного потока электрическим полем, поскольку они не имеют заряда, но могут по ходу движения тоже активировать ядра урана в разгоняемом потоке.

В изложенном выше тексте и далее в статье некоторые процессы и явления опущены.

Далее, для разгона смешанного потока ионизированных атомов имеем следующее (по модели Резенфорда-Бора-Зомммерфельда). Следующую информацию можно воспринять как ликбез для не знающих людей, но главное то, что эти указанные значения являются доказательством выводов данной статьи.

В отношении Xe:

Ионизированные атомы Xe имеют количество протонов Z = 54, где Z порядковый номер элемента в периодической системе Д.И. Менделеева, заряд ядра Qя = Z*e. Qя выражено в элементарных зарядах электрона e, также называется зарядовым числом. Количество электронов в нейтральном атоме = Z. Атомное ядро состоит из протонов и нейтронов, которые можно рассматривать как два различных состояния одной частицы - нуклона. Количество нуклонов в ядре называется массовым числом A, у Xe A = 131,30 а.е.м., 1 а.е.м. = 1,66*10-24 г. Заряд электрона e = 1,6*10-19 Кл, заряд протона равен минус e.

Количество нейтронов N в ядре равно разности между массовым числом A и количеством протонов Z в ядре, N = A - Z. Ионы это атомы, у которых количество электронов не равно Z.    Для расчета масс ионов принимаем, что масса протона mp = 1,67*10-24 г. Масса электрона me = 9,11*10-28 г. mp = 1836 me . Масса нейтрона mn = 1,67*10-24 г. Масса нейтрального атома Xe составит Z*mp + Z*me + N*mn = 54*1,67*10-24 +54*9,11*10-28 + 78*1,67*10-24 = 220*10-24 г.  Масса ядра М всегда меньше суммы масс нуклонов, из которых состоит ядро. Разность между суммой масс покоя нуклонов и массой ядра называется дефектом масс DM.     DM = Z*mp + (A - Z)*mn - M. У положительного иона электронов меньше по сравнению с количеством электронов в нейтральном атоме. В процессе ионизации атома не все электроны срываются со своих электронных оболочек, поэтому важную роль в достижении максимума положительного заряда иона играет степень ионизации kи атома. При kи =100% ионизации, т.е. когда все электроны сорваны с электронных оболочек атома, заряд иона будет максимальным положительным. На практике степень ионизации kи может быть меньше 100%.

Xe в результате прохождения АЗ нагревается до температуры 1200 - 1300 0С. Под действием нейтронов в АЗ изотопы Xe не активируются, термической ионизации газа Xe не происходит. Напор газа Xe, который создаётся на выходе из АЗ (и на входе в участок разгона) задаётся характеристиками центральной части компрессора и гидродинамическим сопротивлением АЗ, а именно свойством гидродинамически прозрачной оболочки шаровых твэлов ГПО.

В отношении UF6:

При нагреве газа UF6 в АЗ он разлагается  с  образованием  паров  фтористого  водорода  (HF) только в том случае, если есть следы водяного пара или атомы водорода. Фтор F имеет число протонов 9, число нейтронов 10, относительную массу А =18,998403 а.е.м., 1 а.е.м. = 1,66*10-24 г,  содержание100%, род активности - стабильный, периода полураспада нет.

Уран U имеет число протонов 92 и имеет 6 изотопов, отличающееся числом нейтронов и относительной массой А. Как пример, будем использовать изотоп 23592U, количество нейтронов в нём 143, и соответственно, количество нуклонов 92 + 143 = 234. В природном металлическом уране его содержание 0,72% по массе. Для поддержания цепной реакции деления для соединения с фтором методом обогащения его содержание заранее доводят до нужного значения, которое определяется нейтронно-физическим расчётом АЗ. Цифры округляем.

Ядра UF6 имеют относительную массу А = 235,0439+18,998*6 = 349,031 а.е.м., и соответствующие в сумме количество протонов ZUF = 92+9*6 = 146  и количество нейтронов Nn = 143+10*6 = 203 . Количество нуклонов в ядре, в том числе в составном, равно общей сумме количества протонов и нейтронов  ZUF + Nn = 146 + 203 = 349. Количество электронов в нейтральном составном ядре UF6 равно количеству протонов = ZUF = 146. Заряд составного ядра QяUF = 146*e = 146*1,6*10-19 Кл = 233,6 *10-19 Кл. В результате захвата ядром 23592U одного нейтрона происходит ядерная реакция с образованием промежуточного 23692U, который распадается на  осколки X и Y с неравными относительными массами. Одновременно выделяется энергия в количестве 0,8 МэВ на один нуклон делящегося изотопа U.

23592U + 10n Þ 23692U   Þ 9636 X  + 14056Y + 187,2 МэВ [=0,8*234= 187,2]

Выделяющаяся энергия находится  в виде кинетической энергии осколков деления урана. Далее энергия 187 МэВ на один разделившийся атом нагревает выходящий из АЗ поток газа прямо в канале разгона.

Поскольку фтор F не имеет изотопов и является стабильным элементом то, что происходит с его атомами при распаде составного ядра UF6 это вопрос. Возможно, они сохранят свойства чистого газа фтора и после термической ионизации создают дополнительные положительно заряженные ионы фтора на входе в разгонный блок.

UF6 в результате прохождения АЗ нагревается до температуры 1200 - 1300 0С. Под действием нейтронов в АЗ изотоп 23592U захватывает нейтрон и активируется.  Напор газа UF6, который создаётся на выходе из АЗ (перед входом в участок разгона), задаётся характеристиками центральной части компрессора и гидродинамическим сопротивлением АЗ, а именно свойством гидродинамически прозрачной оболочки шаровых твэлов ГПО.

ВЫВОДЫ

1. В результате использования Xe при его расходе 1 г/с на входе в компрессор получаем: количество ядер составит 1/131,3*1,66*10-24=1/217,96*10-24=0,00459*1024 шт./с;

количество ионов Nи при kи = 100% равно количеству ядер, т.е. = (0,00459*1024)  шт./с;

суммарная масса всех ионов+, поступивших в разгонный блок, будет равна примерно 1  г/с;

положительный заряд всех ионов при kи=100% будет = Z*e*Nи = 54*1,6*10-19*0,00459*1024 = 0,397*105 Кл;

2. В результате использования UF6 при его расходе 1 г/с на входе в компрессор получаем:

количество ядер газа Nи составит 1/ 349,031*1,66*10-24  = 0,00173*1024 шт./с;

при активации ядер урана 10% на выходе из АЗ имеем 0,00173*1023 шт./с активированных ядер;

количество осколков составит  0,00346*1023 шт./с;

термическая ионизация газа UF6 и осколков деления составляет kи = 100%;

суммарная масса ионов из осколков деления составит примерно 0,1 г/с;

суммарная масса ионов из не активированных ядер UF6 составит 0,9 г/с;

суммарная масса всех ионов+, поступивших в разгонный блок, будет равна 1 г/с;

положительный заряд всех ионов при kи = 100% будет равен

ZUF*e*Nи = 146*1,6*10-19 *0,00173*1024  Кл = 0,4041*105 Кл;

энергия, закаченная в поток плазмы от ядерных реакций деления, составит 187*0,00173*1023 = 0,32351*1023 МэВ (1 эВ = 1,6*10-19 Дж) = 0,5176*1010 Дж = 5176 МДж.

Далее я опущу 10 страниц рукописных расчетов, поскольку знающий физик, используя всем известные формулы и законы, может легко в первом приближении подсчитать и температуру разогрева плазмы осколками, и давление потока перед разгонным блоком, и реактивную тягу.  

Во втором случае реактивная сила будет значительно больше. Кроме того для 100% ионизации не потребуется электроэнергия, напор рабочего тела на входе в канал разгона будет больше за счет ядерного разогрева. Температура плазмы на входе в канал разгона уже точно составит значительно больше 10000 0К. Необходимые материалы для изготовления все имеются.

Несколько слов о вязкости потока ионизированного газа

Для выполнения расчета размеров канала, в т. ч. части активной зоны ядерного реактора, в которой происходит течение рабочего тела, например, UF6 или Xe, нужно знать его физические характеристики в зависимости от давления,  температуры и степени ионизации: плотность, вязкость, теплопроводность, теплоёмкость и т.д.  В отношении потоков разных ионизированных газов всесторонних таких данных нет. А в отношении потока газообразного ядерного топлива и плазмы с осколками деления ядерного топлива, вообще не было экспериментов.

Для расчета движения сред главным является, конечно, вязкость. Имелись мнения, что несколько важных физических свойств, в т.ч. плазмы,  могут быть выражены в терминах фундаментальных физических констант [6], включая, например, радиус Бора, энергию Ридберга и т.д. Интересно посмотреть, может ли такое транспортное свойство, как вязкость или диффузия, быть аналогичным образом выражено в терминах фундаментальных констант, устанавливая их характеристический масштаб. Здесь мы находим квантовую величину, задающую минимальную кинематическую вязкость жидкостей  νm, как функцию от  m,  где me  - масса электрона, а m - масса молекулы, задаваемая массой нуклона.

 Для атомарного водорода с массой, заданной массой Протона mp,ν  определяется только фунда-ментальными константами. Затем мы вводим новое свойство: ” элементарная " вязкость    υ = ν * m  с нижней границей, задаваемой фундаментальными физическими константами в виде tm

 которое находится в порядке ℏ. Интересно, что уравнение 2 включает в себя отношение массы протона к массе электрона, одно из немногих безразмерных сочетаний фундаментальных констант, имеющих важное значение в различных областях, включая образование звезд, упорядоченные молекулярные структуры и жизнеобеспечивающую среду (2), в т.ч. плазму.

Напомним, что вязкость жидкостей  η, изменяется в широком диапазоне, примерно от 10-6 Па·с для нормальной составляющей атома He (гелия) до 1013 Па·с для вязких жидкостей, приближающихся к переходу жидкость-стекло. η сильно зависит от температуры и давления. η дополнительно сильно зависит от системы и управляется энергетическим барьером U активации для молекулярных перестроек, который, в свою очередь, связан с межмолекулярными взаимодействиями и структурой. Эта связь является сложной в целом, и нет универсального способа предсказать U и η из первых принципов.

Отметим, что вязкость в основном рассматривается как классическая величина. В то же время она управляется молекулярными взаимодействиями, задаваемыми квантовыми эффектами. Опуская многие подробности, которые можете прочесть в [6,7], приведу сравнение экспериментальных значений вязкости h на графиках [7]. Рис.2 А).

Рис. 2.

Также в таблице 1 [7] дано сравнение расчетных значений по указанным формулам с экспериментальными данными.                                         

Очевидным является то, что экспериментальные и вычисленные данные вязкости по интересующим нас теплоносителям отличаются почти в 2 раза, а минимальная вязкость лежит в диапазоне температур от 400 0К до 1000 0К, см. рис. 2. С увеличением температуры вязкость увеличивается.  В расчете придется использовать экспериментальные данные, поскольку формулы не доказаны экспериментами.

Газообразное ядерное рабочее тело

Физические  и  химические  свойства  гексафторида  урана  – природного, обогащенного  или  обедненного,  одинаковы [8]. Он  представляет  собой бесцветные, расплывающиеся на воздухе кристаллы. В нормальных условиях при температуре 56,4  °C переходит в  газообразное  состояние, минуя жидкую фазу. Газообразный гексафторид урана – это тяжелый бесцветный газ. При небольшом увеличении давления или уменьшения температуры может переходить в жидкость (см. рис.3).

Рис. 3. Фазовые состояния гексафторида урана

Гексафторид урана – сильный окислитель. В жидком виде реагирует со многими органическими  веществами  со  взрывом,  агрессивен  в  отношении  некоторых металлов,  пластиков,  резины  и  полимерных  материалов. Взаимодействуя  с большинством металлов, образует фторид металла и мало летучий или нелетучий низко валентный фторид урана (UF4). Гексафторид  урана  не горюч,  но  при  нагревании  разлагается  с  образованием токсичных  паров  фтористого  водорода  (HF). При  нормальных  условиях гексафторид  урана  не  вступает  в  химические  реакции  с  кислородом,  азотом углекислым  газом  и  сухим  воздухом. Как  в  газообразном,  так  и  в  твердом состоянии  бурно  реагирует  с  водой,  в  том  числе  с  атмосферной  влагой,  с образованием  уранилфторида  (UO2F2)  и  фтористого  водорода  (HF),  которые очень  гигроскопичны.

Реакция  твердого  гексафторид  урана  с  водой  протекает  очень  медленно по сравнению  с  газообразным,  которая  протекает  практически  мгновенно,  т.к. образующийся у жидкого  уранилфторид  формирует  защитный  слой,  который  является диффузионным  барьером,  препятствующим поступлению  воды  к  поверхности собственно гексафторида урана. Стойкими к воздействию гексафторида урана являются никель, никелированная сталь,  медь,  медно-никелевые  и  некоторые  алюминиевые  сплавы.  Тефлон  и другие фторсодержащие пластики устойчивы к гексафториду урана. Учитывая  перечисленные  химические  свойства  гексафторида  урана,  на  всех стадиях обращения  с  ним  (технологические  процессы,  транспортирование, хранение  и  т.д.)  необходимо  исключить  его  взаимодействие  с  влагой.  В аппаратах  и  контейнерах,  заполняемых  гексафторидом  урана,  нельзя использовать обычные углеводородные смазки, а также нужно обеспечивать отсутствие в них органических веществ.

Удельная активность природного урана, в пересчёте на металл, 25 кБк/г. У природного гексафторида 17 кБк/г, так как разбавляется 6 молекулами фтора. Плотность гексафторида урана 5.06 г/см3 [7, правка Дементия Башкирова].

 

Ссылки:

1. Успешно прошел огневые испытания новый российский ионный двигатель _ Военное дело.pdf

2. Российский ионный ракетный двигатель успешно прошел огневые испытания - Телеканал «Наука».pdf

3. В России успешно испытан ионный двигатель ИД-200 КР - ПолитЭксперт.pdf

4. Как работает ионный двигатель и где он применяется _ Нанотехнологии Nanonewsnet.pdf

5. Атомный ионный двигатель для межпланетных полётов. А.А.Виноградов, PRoAtom - [14/07/2020].

6. Минимальная квантовая вязкость из фундаментальных физических констант _ достижения науки.

7. Minimal quantum viscosity from fundamental. Trachenko and Brazhkin, Sci. Adv. 6. 24 April 2020.

8. Обедненный гексафторид урана_ свойства, обращение, применение. О.Э.Муратов, к.т.н., Общественный совет ГК «Росатом», PRoAtom - [29/06/2020] .                                       

 

 
Связанные ссылки
· Больше про Экспертный совет ПРоАтома
· Новость от Proatom


Самая читаемая статья: Экспертный совет ПРоАтома:
О терминах «верификация» и «валидация»

Рейтинг статьи
Средняя оценка работы автора: 1.58
Ответов: 36


Проголосуйте, пожалуйста, за работу автора:

Отлично
Очень хорошо
Хорошо
Нормально
Плохо

опции

 Напечатать текущую страницу Напечатать текущую страницу

"Авторизация" | Создать Акаунт | 33 Комментарии | Поиск в дискуссии
Спасибо за проявленный интерес

Re: Для обсуждения на ПроАтоме: Атомный ионный реактивный двигатель (Всего: 0)
от Гость на 17/09/2020
Абсолютно принципиально новая разработка!!! Смогут в Росатоме сделать? Это вопрос, квалификация молодых инженеров и физиков слаба стала. А "старики" просто не поймут, зачем им на старость мозги напрягать. Зарплата идет, и кое что ещё в карман капает. А с новыми разработками, да ещё негде списать, это сплошной геморрой. Могут и уволить до пенсии.  


[ Ответить на это ]


Re: Для обсуждения на ПроАтоме: Атомный ионный реактивный двигатель (Всего: 0)
от Гость на 17/09/2020
//Абсолютно принципиально новая разработка!!! Смогут в Росатоме сделать? Это вопрос, квалификация молодых инженеров и физиков слаба стала. А "старики" просто не поймут...//  - Позволю себе от имени "стариков" высказаться по статье. Идея использования газовых соединений урана (гексофторид) в качестве рабочего вещества, проходящего через активную зону, для создания большого импульса в реактивных двигателях космических аппаратах, рассматривалась еще в начале 60-ых годов прошлого века. И еще тогда она была отвергнута ввиду неэффективности -  огромный расход рабочего вещества и большие технические сложности. Но здесь (в статье) ключевой идеей (если я правильно понял) является следующая:"если ядро урана активировано нейтронами в пределах АЗ, то вылетая за пределы АЗ в результате его деления, после истечения интервала времени ЗП, происходит образование двух осколков и 2-3х нейтронов. "  -  Т.е. по мнению автора ядро урана захватывает нейтрон ("активируется"), далее это "активированное" ядро вместе с остальным газом вылетает из активной зоны, и только затем, "после истечения интервала времени ЗП", делится. Автор, этой веселой шуткой доставил много минут смеха как "старикам" (которые "не понимают"), так и молодым. Чепуха, бред и невежество. Рекомендация автору - срочно перечитать учебник ядерной физики.


[
Ответить на это ]


Re: Для обсуждения на ПроАтоме: Атомный ионный реактивный двигатель (Всего: 0)
от Гость на 18/09/2020
... Позволю себе от имени "стариков" высказаться по статье... 
Уважаемый "от имени стариков"! По-видимому, вас интересует экспериментальная зависимость о том, через какое время ядро, например, урана разделится на осколки после момента захвата нейтрона. Действительно в учебниках и открытых монографиях эту кривую не найдёте. Её можно найти в архивах проекта "Манхеттон" или в архивах создателей "кузькиной матери". По легким ядрам эксперименты проводились в Дубне. Если есть возможность, терзайте и считайте.
НЕ забудьте о запаздывающих нейтронах! Все это из этой "оперы", которая является ключевым моментом в создании спецтехники. Так что, читайте сами учебники! Видимо Вы не из нашей конторы. Что касается проектов 60-х годов, а вернее, конца 50-х годов, мне об этом подлинно всё известно. Проекты закрыли не "ввиду неэффективности -  огромный расход рабочего вещества и большие технические сложности", а из-за того, что сделали ракетный двигатель нужной мощности и ракету к нему. Это во-первых. А во-вторых, "огромный расход" рабочего тела был потому, что нагрев его был в активной зоне, и плазмы там конечно не было. И к тому-же твэлы были стержневые, они трещали и радиация вылетала вместе с пламенем из сопла. Так же было у американцев. Они тоже закрыли в то время проекты ракет с ядерными двигателями, и самолётов тоже. Читайте архивы посольства. У меня нагрев потока происходит за пределами активной зоны, превращая газ в плазму, и удержание её в центе, не давая нагрева стенок канала, производится и магнитным полем, и гидродинамикой пограничного слоя. Так, что температуры там подходящие для устойчивой работы запланированного времени использования двигателя. Материалы выдержат.

Виноградов А.А.


[
Ответить на это ]


Re: Для обсуждения на ПроАтоме: Атомный ионный реактивный двигатель (Всего: 0)
от Гость на 24/09/2020
Судя по стилистике текста и некоторым характерным признакам, господин Виноградов А.А. - очередной непризнанный гений и малограмотный графоман-шизофреник. Это не диагноз, боже упаси. Это всего лишь гипотеза!


[
Ответить на это ]


Re: Для обсуждения на ПроАтоме: Атомный ионный реактивный двигатель (Всего: 0)
от Гость на 17/09/2020
Когда же вы, атомные придурки, успокоитесь? Всю Землю загадили радиоактивными изотопами. Вот, давеча, 8 августа 2019 года в акватории Белого моря взорвался Буревестник, радиоактивное облако накрыло всю европейскую часть России, Казахстан и Среднюю Азию. Люди стали болеть тяжёлыми формами внебольничной пневмонии. Затем после нового года 2020 года из атмосферы стала падать на землю вся радиоактивная грязь, которая оказалась в стратосфере после взрыва Буревестника в августе 2019 года.

В течении полугода 2020 года началась пандемия лучевых поражения по всему миру, выдаваемые мировым правительством и правительствами капиталистических стран под пандемию коронавируса. Это сделать можно было легко, так как человеческий организм вырабатывает экзосомы, которые попадают во внешнюю среду, превращаются в вирусы под названием коронавирусы. Так что нас под видом КОВИД-19 лечили от лучевых поражений от альфа-излучений. Не зря врачи при лечении таких больных одевают противорадиационные костюмы. И несмотря на это 300 врачей в РФ умерли от лучевой болезни.


И вот теперь очередные шизофреники собираются летать по космосу на ионных двигателях, извергающих тонны радиоактивных атомов. И эта дрянь потом будет падать на Землю и заражать всё живое.

Уймитесь, шизофреники! Лучше используйте эфирные технологии для перемещения по космосу. Для этого надо проткнуть магнит проводником и пустить по нему постоянный ток. В результате взаимодействия магнитного поля магнита и вихревого магнитного поля вокруг проводника с током появляется тяга перпендикулярная проводнику с током. Элементарная задача из школьного учебника физики F=B*I*L. Только в учебнике не говорят, что с помощью такого устройства можно перемещаться в пространстве без отброса масс.

Такие вот дела, шизофреники от атомного проекта. По вам тюрьма плачет, а вы все никак не уймётесь.


Кстати, из-за того, что испытатели ядерного оружия загадили всю атмосферы, я заболел полиомиелитом и стал инвалидом. Хотя это не помешало мне закончить медицинский институт, стать врачом, получить специальность техника-программиста и бухгалтера. Освоить физику и математику на достаточно высоком уровне. Откройте журнал "Радио" №1 за 1994 год и найдите там статью о программе МЕМКОР. Так что у меня свои счёты с атомщиками, которые не ведают, что творят.


[ Ответить на это ]


Re: Для обсуждения на ПроАтоме: Атомный ионный реактивный двигатель (Всего: 0)
от Гость на 18/09/2020
***Лучше используйте эфирные технологии для перемещения по космосу.***

Да не, телепортация лучше


[
Ответить на это ]


Re: Для обсуждения на ПроАтоме: Атомный ионный реактивный двигатель (Всего: 0)
от Гость на 22/09/2020
"давеча, 8 августа 2019 года"

устар. или прост. некоторое время назад (обычно в течение текущего дня), незадолго до момента разговора, недавно, намедни, на днях


[
Ответить на это ]


Re: Для обсуждения на ПроАтоме: Атомный ионный реактивный двигатель (Всего: 0)
от Гость на 17/09/2020
Цитата:
"Идея использования газовых соединений урана (гексофторид) в качестве рабочего вещества, проходящего через активную зону, для создания большого импульса в реактивных двигателях космических аппаратах, рассматривалась еще в начале 60-ых годов прошлого века. И еще тогда она была отвергнута ввиду неэффективности -  огромный расход рабочего вещества и большие технические сложности."

Сама идея любопытная, однако не осуществима простыми средствами.
Энергоёмкость делящегося вещества такова, что по порядку величины при скорости истечения 10 километров в секунду на каждый разделившийся грамм урана-235 нужно отбрасывать из ракеты 1 тонну водорода.

Пропорция квадратичная, и при скорости истечения 100 км/сек на грамм урана-235 нужно 10 килограмм водорода. При скорости истечения 1000 км/сек пропорция по массе 1:100 и только-только начинает подходить к оптимальным концентрациям критической смеси задаваемым нейтронно-ядерными свойствами урана и водорода.

То есть в принципе идея любопытная но развиваются огромные температуры при которых любое вещество плавится. Наука не запрещает удерживать вещество в активной зоне от разлёта сверхсильными магнитными полями: тогда будет "стенка" выдерживающая миллионы градусов. Однако технически это пока-что научная фантастика, как и термоядерный реактор.

Если же делать реактор с графитовым отражателем и газообразной активной зоной, уран-водородная смесь должна истекать из двигателя сильно (на порядки) "недогоревшей" чтобы двигатель не поплавился, то есть огромный непроизводительный расход делящегося материала которого попросту нет в потребных количествах.




[ Ответить на это ]


Re: Для обсуждения на ПроАтоме: Атомный ионный реактивный двигатель (Всего: 0)
от Гость на 18/09/2020
... каждый разделившийся грамм урана-235 нужно отбрасывать из ракеты 1 тонну водорода. ...Причём здесь ВОДОРОД? Реактивный двигатель не работает на водороде, забудьте старые решения из журнала "Техника молодёжи". Реактивная тяга создаётся скоростью малого количества рабочего тела - плазмы.Виноградов А.А.. 


[
Ответить на это ]


Re: Для обсуждения на ПроАтоме: Атомный ионный реактивный двигатель (Всего: 0)
от Гость на 17/09/2020
Цитата:
"Осколки деления получаем непосредственно в начале канала разгона за счет деления ядер газообразного ядерного топлива, активированного в активной зоне атомного реактора."

Уважаемый Виноградов А.А., время жизни составного ядра по отношению к делению 10^-14 секунды. Это на 7 порядков дольше, чем время пролёта 1-МэВным нейтроном диаметра ядра, поэтому возникла теория составного ядра когда для каждого такого результат не зависит от способа создания составного ядра /создать сставное ядро можно большим числом разных ядерных реакций/. Величина 10^-14 секунды очень мала. 

Не надо путать с другим эффектом актуальным для лодочных PWR: активацией кислорода-17 нейтронами на редкую нейтронную радиоактивность. С периодом 4 секунды образовавшееся ядро распадается с испусканием нейтрона, причём за это время вода из активной зоны успевает выйти за пределы радиационной защиты и светит вовсю.

Поэтому, из-за малой примеси кислорода-17 среди трёх природных стабильных изотопов в любой воде на Земле, надо либо под радиационную защиту лодочного реактора помещать ещё и парогенератор помимо собственно реактора. Либо охлаждать радиационную защиту отдельным контуром воды, не проходящим через реактор и желательно имеющем менее высокую температуру: ради плотности 0,9 вместо 0,5-0,7. Либо применять другие ноу-хау.


Денис Владимирович



[ Ответить на это ]


Re: Для обсуждения на ПроАтоме: Атомный ионный реактивный двигатель (Всего: 0)
от Гость на 18/09/2020
Очень показательная статья. По ней четко видно, почему в России не будет уже никогда нормальных исследований космоса. 
Многообещающая "Венера-Д" всё. Они собрались отказаться от проработанной и частично готовой международной миссии в пользу фантастического собственного проекта для реализации которого: нет ракеты, нет электроники, нет опыта выполнения менее масштабных предшествующих операций, ключевых приборов, ключевых технологий. И нет не потому что ещё не сделали, просто в России такие вещи вообще невозможно сейчас создать и нет ресурсов на их разработку.
Иными словами, в международном российско-американском варианте "Венера-Д", похоже, уже не полетит. А в сугубо российском даже если полетит, реальные научные задачи она не выполнит и, скорее всего, даже не отработает положенную программу.

https://nplus1.ru/blog/2020/09/16/semifantastic


[
Ответить на это ]


Re: Для обсуждения на ПроАтоме: Атомный ионный реактивный двигатель (Всего: 0)
от Гость на 18/09/2020
... в международном российско-американском варианте "Венера-Д", похоже, уже не полетит....Америка точно просела, им бы "блэк-лайв" пережить бы, а то всех учёных белых вырежут, как класс.Наибольше продвинулись в ракетах конечно китайцы.У американцев всё старые решения облизывают, кстати, так же как и в России. Академики замшелые, всё новое встречают кольями. Потому что по старым разработкам есть уже чертежи, новые уже начертить и рассчитать не могут, у самих мозги сгнили - как у политбюро ЦК КПСС. Если стариков разгонят, и выкинут топменеджеров и агентов влияния из отраслей, то возможно что-то и создадут. Хотя бы новый зонтик и дубинку, чтобы не стремились разорвать Россию.Виноградов А.А. 


[
Ответить на это ]


Re: Для обсуждения на ПроАтоме: Атомный ионный реактивный двигатель (Всего: 0)
от Гость на 18/09/2020
​Как управлять Вселенной, не привлекая внимания санитаров

Роскосмос «поразмышлял» о создании обитаемой базы на спутнике Юпитера Калисто .

Первая на Луне, вторая на Марсе, третья - на Венере. 

Эта четвёртая. Пятая будет, наверное, где-нибудь. в созвездии Кита.  

А  сделают все это на полувековых советских «Союзах» с неядерными двигателями.

Каждый, конечно,  волен куражиться или сходить с ума, как ему заблагорассудится. Но в свободное от работы время и не на деньги налогоплательщиков. 

А вообще - даже шутить уже всем надоело. И как только всю эту  хреновину  с морковиной терпят конструкторы и инженеры космической отрасти?


[
Ответить на это ]


Re: Для обсуждения на ПроАтоме: Атомный ионный реактивный двигатель (Всего: 0)
от Гость на 18/09/2020
... время жизни составного ядра по отношению к делению 10^-14 секунды. Это на 7 порядков дольше, чем время пролёта 1-МэВным нейтроном диаметра ядра,.. Уважаемый Денис Владимирович, откуда Вы взяли эти цифры. Не путайте открытые публикации с закрытыми данными. Я уже выше частично ответил на Ваше замечание. Эта активная зона не лодочный PWR! Никакого кислорода там нет. Внимательно читайте мою статью и ранее мною опубликованную статью про ионный двигатель тоже.Нагрев потока до состояния плазмы происходит за пределами активной зоны.Виноградов А.А.


[
Ответить на это ]


Re: Для обсуждения на ПроАтоме: Атомный ионный реактивный двигатель (Всего: 0)
от Гость на 18/09/2020
Виноградову А.А. //Уважаемый "от имени стариков"! По-видимому, вас интересует экспериментальная зависимость о том, через какое время ядро, например, урана разделится на осколки после момента захвата нейтрона. Действительно в учебниках и открытых монографиях эту кривую не найдёте. Её можно найти в архивах проекта "Манхеттон" или в архивах создателей "кузькиной матери". По легким ядрам эксперименты проводились в Дубне. Если есть возможность, терзайте и считайте.// - Уважаемый автор! Вы не знаете (или не понимаете) самых тривиальных основ ядерной физики, которые хорошо известны даже студентам. Тратить время на их обсуждение и растолковывние вам здесь бессмысленно. Только скажу – время жизни составного ядра (при захвате нейтрона) составляет 10^(-13)-10^(-16) с. Это классика,  это данные расчетной модели на которой основывается современная физика деления. Ссылки на секретные данные по времени жизни сост. ядра, отличающиеся от общепринятых в сотни миллионов раз, смехотворны.  Лучше черпайте знания из классических учебников.     //НЕ забудьте о запаздывающих нейтронах! Все это из этой "оперы", которая является ключевым моментом в создании спецтехники. Так что, читайте сами учебники! Видимо Вы не из нашей конторы.//  - Разумеется , я не из вашей конторы (не знаю какая ваша). В атомной отрасли более 40 лет.  Из скромности про степень и звание упоминать не буду, но вам до них еще  расти и расти.   О запаздывающих нейтронах. Вы демонстрируете полное незнание основ, непростительное  даже студентам. У вас в голове каша. Сообщаю. Запаздывающие нейтроны испускаются не в процессе деления составного ядра. Они испускаются продуктами деления – легкими ядрами от брома до ксенона (время запаздывания – от 0.2 до 50 с). А их доля по отношению к мгновенным около 0.006 (для U5).  Еще раз призываю вас почитать учебники перед тем как начнете что-то изобретать.   


[ Ответить на это ]


Re: Для обсуждения на ПроАтоме: Атомный ионный реактивный двигатель (Всего: 0)
от Гость на 18/09/2020
... Это классика,  это данные расчетной модели на которой основывается современная физика деления...Расчетная модель - это гипотеза, если она не подтверждена экспериментом. В экспериментах некоторые ядра и не делились вовсе. А кривая запаздывания деления от момента захвата нейтрона существует, что бы вы не писали здесь! Причины этого явления ... и можно ли этим управлять ... Эксперимент важнее современной физики деления! Представтесь, если не стесняетесь или боитесь чего. Уже и так много смотрят из-за рубежа мои публикации, некоторые по хитрым каналам, отследить трудно.Виноградов А.А.


[
Ответить на это ]


Re: Для обсуждения на ПроАтоме: Атомный ионный реактивный двигатель (Всего: 0)
от Гость на 20/09/2020
Ты Андрюша хотя бы здесь на форум свою писанину бы скинул. В раздел атомной энергетики. Нельзя на сайте такое публиковать. Сыро, мутно, а потому глупо. Атомная наука - точная. Потому изделия и срабатывают без предетонации, а реакторы тепло дают и не взрываются. Там на форуме один  любитель есть уже - некто Скобелев О.В.! Со своей статейкой УПРАВЛЯЕМЫЙ ТОЧЕЧНЫЙ ТЕРМОЯЛЕРНЫЙ СИНТЕЗ! Атомка любителей не терпит. В ней только профи волокут и что-то значат. А парни из ИПМ Келдыша весьма большие профи.  и не надо всуе плевать на них. Себе дороже. Вот как-то так,если с добром! Боцман.


[
Ответить на это ]


Re: Для обсуждения на ПроАтоме: Атомный ионный реактивный двигатель (Всего: 0)
от Гость на 21/09/2020
Боцман, а если конкретнее, по сути статьи, по делу. Рассыпаться мыслями по древу может каждый. Виноградов предложил конкретную идею, вот ее и нужно обсуждать. 


[
Ответить на это ]


Re: Для обсуждения на ПроАтоме: Атомный ионный реактивный двигатель (Всего: 0)
от Гость на 21/09/2020
В ИПМ Келдыша много лет разрабатывают систему инерционного термоядерного синтеза (ИТС). Я предложил использовать эту систему в качестве маршевого межпланетного двигателя корабля-крейсера, собираемого на орбите, который не садится на планеты. А в качестве топлива и рабочего тела использовать уран 238.Куда более здравая идея. Также подойдёт система ЛТС, разрабатываемая в ФИАНе с прошлого века. Куда более здравая идея! А у Андрюши одно применение шестифтористого урана дорогого стоит. Почитал бы он ПТБ с обогатительного завода.Хе хе! Боцман.


[
Ответить на это ]


Re: Для обсуждения на ПроАтоме: Атомный ионный реактивный двигатель (Всего: 0)
от Гость на 21/09/2020
Вот моя статья. Читайте, наслаждайтесь! http: // samlib.ru/ b/ bocmanok_w_a/ uimpp.shtml [samlib.ru]  Уран 238 и космические полёты.    Экспансию человечества в Космос тормозит отсутствие планетарных кораблей - межпланетных крейсеров, предназначенных для перемещения с высокой скоростью между планетами Солнечной системы людей и грузов. Межпланетные крейсеры будут строиться на орбите, как и орбитальные станции, и не предназначены для посадки на планеты. Для посадок и стартов с планет будут использоваться разные челноки. Для реального освоения всей Солнечной системы скорость межпланетных крейсеров должна достигать 5000 км/сек.  Собственная масса таких кораблей может варьироваться от многих сотен до нескольких тысяч тонн. Что разгонит такую махину до нужных скоростей? Тяга двигателя зависит от удельного импульса, а конкретно от скорости истечения рабочего тела и его расхода по массе. Скорость истечения зависит от нагрева рабочего тела. Конечная скорость корабля - от продолжительности тяги. Положим, что топливо и рабочее тело - обеднённый изотопом 235 уран 238. Уран 238 в качестве рабочего тела вне конкуренции, как самый массивный естественный элемент. Плотность 19,4 г/см3. Это означает, что велик расход по массе при незначительном изменении объёма. Ядерная реакция деления ядер урана 238 сверхбыстрыми /14 МэВ/ нейтронами для нагрева весьма эффективна. Уран 238 есть самая эффективная биологическая защита от жёстких излучений. Запасов обеднённого изотопом 235 урана, как побочного продукта в результате работ промышленности по извлечению изотопа 235, накоплено много более 1000000 тонн.  Возможны две схемы устройства такого двигателя.  Естественно, что понадобится дополнительный источник энергии на корабле. Как вариант с максимальной экономией габаритов при сохранении мощности, имеет смысл предусмотреть реактор на накопленных трансурановых элементах. Для справки - критическая масса у некоторых изотопов составляет порядка 6 граммов. Сам двигатель собирается на орбите и там же отлаживается.  Предлагаемые схемы - это хорошая альтернатива термоядерному двигателю на основе ТОКОМАКА, усердно продвигаемому рядом учёных и специалистов. Покажем, что создание двигателя на уране 238 вполне целесообразно и возможно. Согласно данным физики U 238 действительно будет делиться быстрыми нейтронами с энергией больше 1,4 МэВ. Следуя теории ядерных реакторов, если бы нам удалось создать реактор, заполненный нейтронами с энергиями в пределах 12-14,5 МэВ, то коэффициент размножения в бесконечной среде(без учёта утечки) составил бы в нём  Kinf = 4,515*1,0567/(1,0567+0,0014) = 4,51.  Но проблема среды из 238U заключается не в захватах нейтронов. На ядре 238U идёт неупругое рассеяние, характеризующееся огромной потерей энергии нейтронов (фактически, с одного акта нейтрон улетает ниже порога деления). Сечение неупругого рассеяния в рассматриваемой группе равно 0,6509 барнам. Тогда можно переписать Kinf = 4,515*1,0567/(1,0567+0,0014+0,6509) = 2,75.  С учётом реакции (n,2n) Kinf = 4,515*1,0567/(1,0567+0,0014+0,6509+1,1234) = 1,69.  Полученный результат пока (!!!) выглядит приемлемым. Следует вспомнить о упругом рассеянии, чьё сечение в рассматриваемом диапазоне равно 2,7656 барн. В этой группе энергий упругое рассеяние не приведёт к немедленному выходу нейтрона за порог деления ,а скорее закончится делением или реакцией (n,2n)/ в этой группе энергий сечение реакции (n,2n) равно 1,1234 барн/, которая .как и деление, переведёт нейтрон в следующую группу энергий (6,5-10,5 МэВ) с удвоением . Там показатели для U 238 хуже:  Сечение деления 238U = 0,9423 барна.  Сечение захвата 238U = 0,0056 барна.  Число нейтронов в акте деления = 3,3499.  Сечение неупругого рассеяния 238U = 2,000 барна.  В этой группе Kinf = 3,499*0,9423/(0,9423+0,0056+2,000) = 1,12.  Но теперь следует вспомнить о упругом рассеянии, чьё сечение в рассматриваемом диапазоне

Прочитать остальные комментарии...


[
Ответить на это ]


Re: Для обсуждения на ПроАтоме: Атомный ионный реактивный двигатель (Всего: 0)
от Гость на 21/09/2020
Все эти радиоактивные отходы, попав в межпланетное пространство солнечной системы обязательно гравитацией будут спущены на поверхности планет со всеми вытекающими последствиями. Поэтому оставьте свои бредовые идеи, так как на Земле радиоактивные отходы можно компактно собирать, а вот в космосе гоняться за ними не будет никакой возможности.

Лучше возьмите большой магнит, к одному полюсу проложите проводник с током, пустите по нему ток. И будет вам счастье, вы полетите в заданном направлении. Задача из школьного учебника по физике времён СССР. Р.Сигалов это доказал в ряде экспериментов.

В космосе даже одинокий магнит полетит южным полюсом вперёд.


[
Ответить на это ]


Re: Для обсуждения на ПроАтоме: Атомный ионный реактивный двигатель (Всего: 0)
от Гость на 21/09/2020
Ты забыл про солнечный ветер. Выдует радиоактивные следы кораблей нах за пределы Системы! Хе хе!


[
Ответить на это ]


Re: Для обсуждения на ПроАтоме: Атомный ионный реактивный двигатель (Всего: 0)
от Гость на 22/09/2020
Не выдует, гравитация сила мощная. Радиоактивная пыль будет стекать в гравитационные воронки Солнца и планет. И там будет постепенно оседать на поверхности космических объектов.

Вот сегодня власть Российской компании предлагает нам бороться с коронавирусом. Но мне думается, что это не вирус вызывает поражения легких, это в легкие попадают радиоактивные вещества, излучающие альфа-частицы. Сыплется с неба металл - полоний, плутоний, америций. Что-то там в космосе взорвалось и вот теперь мы эту дрянь глотаем. Возможно, это последствия взрыва Буревестника в районе Белого моря.

А как же коронавирус? А никак. Коронавирус - это ответная реакция человеческого организма на попадание радиоактивных веществ в легкие. Все надышались полония и плутония. Вот поэтому все чихаем и выделяем мокроту в которой коронавирус, как элемент защиты организма от мощного внешнего фактора.


[
Ответить на это ]


Re: Для обсуждения на ПроАтоме: Атомный ионный реактивный двигатель (Всего: 0)
от Гость на 28/09/2020
Ты хрыч чё? С глузду съехал? Чё горбатого лепишь? Кого ты здесь дуришь? Здесь люди считать умеют и физику знают! Иди бабок на лавочке пугать и дураков в инете! Ату тебя, убогий! Хе хе!


[
Ответить на это ]


Re: Для обсуждения на ПроАтоме: Атомный ионный реактивный двигатель (Всего: 0)
от Гость на 21/09/2020
Главное в этой статье это идея разогрева газа осколками деления до состояния плазмы. И не важно, где будут осколки разогревать газ, в самой активной зоне, или чуть дальше по потоку. Термический способ получения плазмы, без всяких теплообменников и т.п., конечно перспективный. И более того, как говорят, он опробован в некой стране. И время "ЗП" тут вовсе не причем. Видимо это легендный трюк для открытых публикаций, за который зацепился "старик с 40-летним стажем".Действительную технологию не раскроят. Странно, что разрешили публикацию этого, пусть даже на идейном уровне.А в общем, расход топлива будет меньше, чем водород греть. Главное до какой максимальной скорости можно разогнать плазму в приемлемых габаритах ускорителя и потребной электрической мощности. Институт Келдыша топчется на месте, но это и не его профиль - греть и создавать сразу плазму. Конечно от высоких температур сегодня есть способы защититься, тем более что, время работы тыс. секунд, а не годы. Инженер-физик. 


[ Ответить на это ]


Re: Для обсуждения на ПроАтоме: Атомный ионный реактивный двигатель (Всего: 0)
от Гость на 21/09/2020
Олег Двойников! Снимай эту муру нах! Не позорь Проатом!


[
Ответить на это ]


Re: Для обсуждения на ПроАтоме: Атомный ионный реактивный двигатель (Всего: 0)
от Гость на 22/09/2020
//И не важно, где будут осколки разогревать газ, в самой активной зоне, или чуть дальше по потоку. Термический способ получения плазмы, без всяких теплообменников и т.п., конечно перспективный. И более того, как говорят, он опробован в некой стране. И время "ЗП" тут вовсе не причем. // Где же вас таких инженеров-физиков учат. Вы не смогли понять элементарную статью - идею "изобретения". ("Ну что же вы такой тупой" цитата из фильма). А идея автора заключается в разогреве гексафторида до состояния плазмы, т.е. до 10000 градусов. Поскольку в активной зоне это сделать невозможно (все кругом поплавится), автор предлагает вывести деление за определы АЗ. При этом автор ошибочно предполагает, что  это возможно из-за запаздывания деления (время ЗП) на время выхода газа из АЗ. Научный и технический уровень что "изобретателя", что "инженера-физика" сильно огорчает. К сожалению таких "ученых-изобретателей" сегодня стало слишком много, как результат ЕГЭ и падения уровня образования вообще.  


[
Ответить на это ]


Re: Для обсуждения на ПроАтоме: Атомный ионный реактивный двигатель (Всего: 0)
от Гость на 22/09/2020
Это точно не результат ЕГЭ и т.п.Просто если раньше с подобными изобретениями было сложно ознакомиться - писались письма в какие-нибудь журналы, но это никогда не печаталось, то сейчас площадок стало очень много (считай, весь интернет).


[
Ответить на это ]


Re: Для обсуждения на ПроАтоме: Атомный ионный реактивный двигатель (Всего: 0)
от Гость на 26/09/2020
Во-первых. ...А идея автора заключается в разогреве гексафторида до состояния плазмы, т.е. до 10000 градусов.... Автор предлагает нагревать UF6 не только чистый, а в смеси с Xe, регулируя плотность делящихся ядер в потоке.Во-вторых. ...Поскольку в активной зоне это сделать невозможно (все кругом по плавится), автор предлагает вывести деление за пределы АЗ....Почему должно плавится, если другая конструкция активной зоны - не та, что дана на рисунке, например "бублик".Удержать поток по центру можно эффектами пограничного слоя, даже с поддувом. Или магнитным полем "стиснуть" поток к центру. Или применить чешуюстую тепловую защиту из жаропрочного материала (до 3000 0С) - "экран", расчет газодинамики потока на гипер скоростях, например, тоже даёт снижение температуры стенки при поддуве, и т.д. много способов. Так что научный и технический уровень, а также кругозор, это у ВАС - комментатора, слабенький!!! Конструктором новой техники Вам никогда не быть, как говорят, "нет полёта мысли и фантазии, которую можно сделать реальностью". 


[
Ответить на это ]


Re: Для обсуждения на ПроАтоме: Атомный ионный реактивный двигатель (Всего: 0)
от Гость на 27/09/2020
Да! Физика реакторов - наука серьёзная, как и вся ядерная физика . И не каждому доступна! Чем и отличаются физики от ПТушников. Физики - это которые из МИФИ. Автор  - тёмный фантазёр, в ФР не рубит, как и в ЯФ.  И идея его гнилая. не с того конца начал. А с какого надо?  Ну здесь надо определить активную зону,  взяв за исходную слабо подкритическую сборку и продувать её порциями рабочего тела в смеси с делящимся материалом. Но путь этот опасный и сложный, а потому не шибко надёжный. Лучше взять мощный импульсный реактор - источник нейтронов и греть ими  подкритическую движущуюся массу  РТ + ДМ. Ты Андрюша хвастался здесь, что ты особо секретный, с ФСБ в большой дружбе. Так и обратись к друзьям, чтобы организовали тебе командировку в Снежинск. Тамошние мужики-большие профи в атомке, тебе всё покажут и расскажут. У них наработок и статей по этой теме много. Сам читал - знаю. Только молчи про шестифтористый уран. А то засмеют и прогонят нах! Вот как-то так! Хе хе! Боцман, доброжелательный.  


[
Ответить на это ]


Re: Для обсуждения на ПроАтоме: Атомный ионный реактивный двигатель (Всего: 0)
от Гость на 30/09/2020
Спасибо Боцман, так и поступили ещё раньше, вот и получилась "статья - пугалка" для вылавливания противников. 


[
Ответить на это ]


Re: Для обсуждения на ПроАтоме: Атомный ионный реактивный двигатель (Всего: 0)
от Гость на 07/10/2020
В заключении считаю нужным отметить следующее: 1. Статья 1 «Атомный ионный двигатель для межпланетных полётов», опубликованная 2020-07-14 имела 1858 прочтений и только 28 комментариев. Статья 2 «Для обсуждения на ПроАтоме: Атомный ионный реактивный двигатель», опубликованная 2020-09-17: - за 4 дня (на 21.09.) имела 1234 прочтения и только 21 комментарий; - за 6 дней (на 23.09.) имела 1515 прочтений и 26 комментариев; - за 18 дней (на 05.10) имела 1808 прочтений и 30 комментариев.              Анализ содержаний комментариев показал, что среди комментаторов действительных специалистов инженеров и физиков нет, один только был - по ядерной физике. Зато есть много либералов - про американцев, своими мнениями с упорством тормозящие развитие принципиально новых технических решений, заливающих грязью статью типа: - «Олег Двойников! Снимай эту муру нах! Не позорь Проатом!». 2. Цель публикаций - определить квалификацию комментаторов и специалистов заинтересованных организаций, и их понимание предложенной идеи атомного ионного реактивного двигателя. С этой целью статья 1 была направлена в институт "Центр Келдыша". А  в  статью 2 были внесены два заведомо ложных понятия (фэйка): - «окружная скорость внутреннего и наружного венцов компрессора и турбины одинаковы» и «вылет нейтронов при делении ядра урана происходит с задержкой времени ЗП, в течение которого ядро перед делением на осколки успевает выйти за пределы активной зоны реактора». Первый фэйк касается знаний элементарной физики, а именно раздела механики - у тела вращающегося относительно одной оси не могут быть окружные (касательные к диаметру) скорости на разных диаметрах одинаковыми. А второй фэйк касается знаний ядерной физики. На первый фейк ни один из комментаторов не отреагировал. На второй фэйк отреагировал лишь один из полторы тысячи комментаторов - «от имени стариков, в атомной отрасли более 40 лет,  из скромности про степень и звание упоминать не буду,  ...». Спасибо, что хоть один знает ядерную физику процессов. А вот про теплофизику он ничего не отметил, он не сказал, что нагрев двигающегося в канале газа во много раз быстрее и без потерь энергии лучше делать осколками деления, по сравнению с теплопередачей через стенку с последующим конвективным теплообменом, или смешением горячего газа с холодным. Разогрев газа осколками деления одновременно создаёт и высокотемпературную плазму, которая и нужна для ионного двигателя. И расход массы осколков деления для создания приемлемой реактивной тяги, при скорости разгона ионов+ из плазмы, например до 10 км/сек, нужен небольшой, в тысячу раз меньший по сравнению с расходом, например водорода, в качестве рабочего тела в обычных ЖРД горения, или в реактивных двигателях с ядерным нагревом водорода. А вот электроэнергии потребуется много. И как раз конструкция предлагаемого атомного ионного реактивного двигателя создаст не только ионы для разгона, но обеспечит электрическую мощность до 8 МВт в приемлемых для ракеты габаритах и массы.   3. Из ГНЦ ФГУП "Центр Келдыша" получил письмо исх. № 71-06/210  от 23.07.2020, в котором  г-н Филатов Н. И., и.о. заместителя генерального директора по космическим аппаратам и энергетике, ответил (дословно): - « ... Ваши предложения не содержат принципиально новых концептуальных решений». Обосновал свой вывод докладами   Коротеева  А.  С.  и  др., в которых проповедуется в  ядерных электрогенерирующих  установках  использовать двухконтурный принцип передачи тепла от реактора к турбине, т.е. отослал к разработкам ядерной силовой установки (ЯСУ) для самолета Ту-95 ЛАЛ 1961 года в СССР. Это техническое решение ЯСУ для Ту-95 уже было сделано в

Прочитать остальные комментарии...


[ Ответить на это ]


Re: Для обсуждения на ПроАтоме: Атомный ионный реактивный двигатель (Всего: 0)
от Гость на 10/10/2020
Ты Андрюша того, не обижайся! Если сам считать в атомке не умеешь, обратись к спецам. Я тебе наводку дал. Надо понимать и чувствовать  активную зону вподкритике,критике и сверхкритике, тогда и поймешь, что херню написал! Бомбари и спецы по ЯБ такими знаниями и чуйкой обладали. Кое кто и сейчас в теме. В ИПМ  тебя вежливо нах послали, так как тема закрытая. В Снежинске, если ФСБ командировку подмахнёт, и наглеть не будешь, мужики тебе расскажут и покажут в чём дело. А на ИПМ брчки не кати. Там проверят разработки изделий из Сарова и Снежинска. Хе хе! Боцман весёлый и доброжелательный!  


[
Ответить на это ]






Информационное агентство «ПРоАтом», Санкт-Петербург. Тел.:+7(921)9589004
E-mail: info@proatom.ru, webmaster@proatom.ru. Разрешение на перепечатку.
За содержание публикуемых в журнале информационных и рекламных материалов ответственность несут авторы. Редакция предоставляет возможность высказаться по существу, однако имеет свое представление о проблемах, которое не всегда совпадает с мнением авторов Открытие страницы: 0.36 секунды
Рейтинг@Mail.ru