(ТФ)ЯРД++

Представим себе ЯРД на основе шарообразных микроТВЭЛов (ТВЭЛ от ядра к поверхности: нитрид урана-нитрид кремния-графит).
ТВЭЛы расположены между стенок двух вложенных цилиндров, охлаждаются водородом, этот же водород идет затем через внутреннюю трубу из АЗ наружу.Зона подкритична и НЕ СПОСОБНА к разгону на запаздывающих нейтронах вообще.

Для ее запуска служит пролетающий около наружней стенки инициатор, причем зона с влетевшим в нее инициатором глубоко надкритична и разгоняется на МГНОВЕННЫХ нейтронах, просто инициатор покидает зону раньше, чем случится страшное. Энерговыделение импульса рассчитано так чтобы обеспечить необходимую среднюю мощность.

Вокруг АЗ организована замкнутая сверхпроводящая магнитная система, охлаждаемая все тем же водородом, введенный в нее ток обеспечивает магнитное поле в центре реактора (в выходной трубе) на уровне единиц тесла. В том же поле кроме реактора находится и магнитная катушка для съема мощности, подключенная к потребителям энергии.

Система работает так: инициаторы вводятся в АЗ, начинается реакция на мгновенных нейтронах... Мощный нейтронный разряд и гамма-импульс релаксации осколков деления ионизируют водород в центре, в выходной трубе. Плазма полностью выталкивает из себя магнитное поле, в катушке съема мощности изменяется пое и генерируется импульс тока. Инициаторы выходят из АЗ, горячая плазма выталкивается из выходной трубы просто горячим водородом из пространства с микроТВЭЛами, магнитное поле возвращается на место, в катушке съема генерируется второй импульс тока.

Зачем нужен ток и что с ним делать далее?
Обратим внимание, что из центра активной зоны мы получаем не только горячую, но очень хорошо ионизированную плазму. Она идет через сопло в эффективный МГД-ускоритель (сверхпроводящая система с водородным, большие токи), который в два импульса разгоняет ее до очень больших скоростей и выкидывает из аппарата.

В итоге при меньших температурах имеем бОльший УИ и ресурс (правда, с ударными нагрузками, и всем им сопутствующим геммороем).

Шарообразые ТВЭЛы здесь нужны из-за того, что любая монолитная конструкция просто не выдержит такого измывательства. ИМХО.
Возможность перезарядки АЗ (в том числе и на лету) вторична. Если монолитное топливо будет способно на такие подвиги (например, за счет аккумуляции тепла и сглаживания режима), то правильнее пользовать монолитное.

Минимальная тяга определяется теплопотоком АЗ->сверхпроводящие катушки. Максимальный импульс достигается при минимальной тяге. Выработка электроэнергии почти не зависит от плотности плазмы.

Все вышеизложенное - как обычно, на правах бреда.

А?

МГД-генератор просто на выходной струе плазмы будет пожалуй лучше - можно сверхпроводящие обмотки от АЗ сдвинуть. Потери энергии на преобразовании в ток уменьшат эффективность такого ракетного двигателя против просто теплового ЯРД

можно сделать реактор в виде подкритической высокопрочной трубы , запускатся он будет скажем введением внутрь трубы снаряда содержащего замедлитель (который также служит и раб.телом для РДснаряда -например вода) ,под действием радиоционного нагрева вода внутри снаряда будет испарятся и проходя через сопло толкать снаряд , + пар внутри трубы будет дополнительно нагреватся от стенок трубы-реактора - в итоге наверно можно разогнать снаряд до 10-15км\сек и нагреть пар до 3000гр.C ,,,,,,,

Представим себе ЯРД на основе шарообразных микроТВЭЛов (ТВЭЛ от ядра к поверхности: нитрид урана-нитрид кремния-графит).

 

А почему нитрид? Без наличия парциального давления азота при высоких температурах UN разлагается.

ТВЭЛы расположены между стенок двух вложенных цилиндров

 

Это уже ТВЭЛы. А что является связующим для микротвэлов?

Зона подкритична и НЕ СПОСОБНА к разгону на запаздывающих нейтронах вообще.

 

Насколько?

Для ее запуска служит пролетающий около наружней стенки инициатор, причем зона с влетевшим в нее инициатором глубоко надкритична и разгоняется на МГНОВЕННЫХ нейтронах, просто инициатор покидает зону раньше, чем случится страшное. Энерговыделение импульса рассчитано так чтобы обеспечить необходимую среднюю мощность.

 

Если "гулянка" внутриреакторных источников нейтронов в подкритике составит всего 10%, то в импульсах мощности можно огрести раздрай на все 100-200%. Именно поэтому в импульсных девайсах используют большие объёмы тяжёлой воды и бериллия - чтобы нарастить источники в подкритике, снизить их флуктуации.

магнитное поле в центре реактора (в выходной трубе) на уровне единиц тесла.

 

Снова вопрос о связующих микротвэлов. Графит и оооочень многие керамики при высоких температурах - изрядные проводники. Загнать несколько тесл внутрь проводника ... Ах да, проводник ещё и по структуре гетерогенный (микротвэльный), как там будет с индукцией вторичных токов?

Мощный нейтронный разряд и гамма-импульс релаксации осколков деления ионизируют водород в центре, в выходной трубе

 

А цифирку выложить: энергия, уходящая на ионизацию против суммарной выделяемой энергии? В смысле - не пережжём ли твэлы? Их ведь ещё и охладить надо.

В итоге при меньших температурах имеем бОльший УИ и ресурс (правда, с ударными нагрузками, и всем им сопутствующим геммороем)

 

По условиям задачи у нас есть жидкий водород (в пока немерянных количествах), реактор и сверхпроводящий ускоритель плазмы в сопловом аппарате. Понимаю, что тянет на экзотику, но почему не поставить честную турбину - пусть генерит ляктричество для ускорителя, охлаждаяясь водородом. И никаких импульсов.

Татарин

Мощный нейтронный разряд и гамма-импульс релаксации осколков деления ионизируют водород в центре, в выходной трубе.

 

Насчет ионизации водорода нейтронами и гаммой - это сугубо спекулятивно, или у тебя есть какие-то данные? На первый вгляд, хорошей ионизации ту т ожидать, ИМХО, не особо стоит...

Плазма полностью выталкивает из себя магнитное поле, в катушке съема мощности изменяется пое и генерируется импульс тока.

 

По описанной тобой схеме (если я правильно её понял) - выталкивания поля не будет. Труба сначала заполнена водородом, и если он вдруг станет ионизованным, магнитный поток через трубу каким был, таким и останется. Поле будет вморожено в плазму, но расширяться-то ей поперек трубы некуда.

Обратим внимание, что из центра активной зоны мы получаем не только горячую, но очень хорошо ионизированную плазму.

 

Насколько хорошо она будет ионизована - интересный вопрос, остается открытым.

В итоге при меньших температурах имеем бОльший УИ

 

А вот это еще не факт, даже если все и удастся соорудить в полном соответствии с идеей. У тебя же система - импульсная, поэтому у неё УИ будет заметно меньше скорости истечения.

yuu2

По условиям задачи у нас есть жидкий водород (в пока немерянных количествах), реактор и сверхпроводящий ускоритель плазмы в сопловом аппарате. Понимаю, что тянет на экзотику, но почему не поставить честную турбину - пусть генерит ляктричество для ускорителя, охлаждаяясь водородом. И никаких импульсов.

 

Очень любопытно (в свете одного давненько болтающегося в голове прожекта на аналогичную тему) - а какой мощности можно соорудить честную турбину для реактора при пристойной массе? На сколько может потянуть генератор гигаваттного уровня?

Fakir> Очень любопытно (в свете одного давненько болтающегося в голове прожекта на аналогичную тему) - а какой мощности можно соорудить честную турбину для реактора при пристойной массе?

На 80% зависит от уровня давления. Опять же - а что считается пристойной массой?

Fakir> На сколько может потянуть генератор гигаваттного уровня?

При КПД выше 93-95% - 0,5-0,8 т/МВт эл.

При меньшем КПД можно поискать что-то и на 0,1 т/МВт эл.

yuu2

На 80% зависит от уровня давления. Опять же - а что считается пристойной массой?

 

В пределах 10-20 тонн. Да, я, конечно, имел в виду полный комплект, турбина+генератор.

При КПД выше 93-95% - 0,5-0,8 т/МВт эл.

При меньшем КПД можно поискать что-то и на 0,1 т/МВт эл.

 

Ой, много ... А если у генератора магнитная система сверхпроводящая - полпорядка выиграть не удастся?

Wyvern-2> Гмммм...а криоводород, кстати, отличный замедлитель...Нет?

Плотность фиговая. В расчёте на единицу массы криометан эффективнее.

КСТАТИ:

Первый замедлитель был сделан в 1962 году из большого количества слоев полиэтиленовой пленки, за которой размещался бериллиевый отражатель. Он был разработан группой доктора Шкатулы, в которую входил и А.В. Стрелков, рассказавший мне об этом, - я в этих работах еще не принимал участия. Замедлитель давал выигрыш в потоке "холодных" нейтронов (то есть очень медленных, имеющих скорость менее 1 км в секунду) в 15 раз и проработал несколько лет на первом ИБРе. Работы по расчету и моделированию замедлителей стали более интенсивными с организацией отдела ИБР-2. В.М. Назаров и В. Навроцик начали проектировать замедлитель с жидким водородом. Выигрыш на нем получался не более 10. Тогда В.М. Назаров решил использовать придуманный им "гребенчатый" замедлитель. Вместе с Н.А. Гундориным они показали, что в области тепловых нейтронов достигается выигрыш 2, а для холодных нейтронов - до 5-6 раз. Как позднее выяснилось, для холодных нейтронов выигрыш оказался таким же - в 2 раза. Поэтому после запуска ИБР-2 опять вернулись к работам над холодным замедлителем, в которые я уже включился. Сначала решили вновь рассмотреть замедлитель с жидким водородом. Думали, как упростить его конструкцию. Рассматривали разные, даже курьезные варианты. Потом поняли, что водород, все-таки, не очень подходящее в реакторе вещество (к тому времени, уже произошли два серьезных происшествия с водородом на реакторах в США и Гатчине, и авария в Чернобыле), и мы занялись работами с метаном.

Прошло уже сорок лет с тех пор, как в мире начали заниматься холодными замедлителями, а до сих пор окончательно не выработана надежная и эффективная их концепция. При их разработке сталкиваются с тремя проблемами. ........ Мы пришли к идее замедлителя с проточной циркуляцией шариков из твердого метана, что решает все три проблемы, однако, ставит новые. Кстати, в проекте европейского нейтронного источника ESS пришли к этой же идее независимо от нас.

 

Холодные замедлители нейтронов:история от первого лица

Ник

Wyvern-2> КСТАТИ:

А есть ещё полиэтилен с высоким содержанием дейтерия. Да и криоохлаждённый полиэтилен тоже когда-то смотрелся.

Всем спасибо... понятно. :\

Хотелось просто обойтись без турбины.

To Татарин
Исходно тема чем вызвана, если не секрет?

Татарин> Всем спасибо... понятно. :\
Татарин> Хотелось просто обойтись без турбины.

Водород чем качать бум? Естественным довыпариванием из бака?

Татарин> Ну да, например.

А во что выльется бак на 10 тонн (т.е. под сотню кубомЭтров) водорода при прокачке через активную зону с сопротивлением 5-10 атмосфЭр? Ведь при выпаривании бак должен будет держать эти же самые (бОльшие) атмосферы на стенке.

"Возвращаясь к напечатанному"
yuu2, так какое все же ваше мнение - есть шансы заметно снизить массу генератора за счет использования сверхпроводящей магнитной системы?

Fakir> yuu2, так какое все же ваше мнение - есть шансы заметно снизить массу генератора за счет использования сверхпроводящей магнитной системы?

Абсссолютно не в курсе. Как-то мимо моей практики (пока).