Торпеды и ракеты на ядерной тяге

[Geen]

wrest в сообщении #1295539 писал(а):

технологическая сложность создания компактного ядерного реактора

Управляемость/устойчивость.

[wrest]

Geen в сообщении #1295541 писал(а):

Управляемость/устойчивость.

Не совсем ясно: если реактор установлен на ракете, то наверное от него требуется поскорее выйти на максимальную мощность и так работать до конца. Почему системы, обеспечивающие управляемость/устойчивость, трудно делать компактными?

[Geen]

wrest в сообщении #1295542 писал(а):

требуется поскорее выйти на максимальную мощность и так работать до конца.

Это ядерная бомба по описанию...

[rockclimber]

wrest в сообщении #1295539 писал(а):

Насчет загрязнения окружающей среды (в рабочем режиме) наверное тоже никто особо не переживает -- раз уж такую ракету запустили, то человечеству уже как бы все равно какое там будет загрязнение в воздухе от этого двигателя.

А испытания как проводить? Ведь испытания надо провести до использования, причем на момент испытаний все стороны надеются, что ядерной войны удастся избежать. Тогда о чистоте своей территории надо позаботиться.

wrest в сообщении #1295539 писал(а):

Критические массы изотопов урана и плутония - единицы-десятки килограмм, то есть проблема не в этом.

На мой дилетантский взгляд, проблема в следующем. Реактивный двигатель на химическом топливе создает тягу, выбрасывая продукты горения. Какая там температура - я точно не знаю, но $3000$ градусов выглядит вполне достижимой. С обычным топливом проще - что сгорело, то и улетело. А в ядерном топливе "сгорают" случайным образом выбранные атомы где-то внутри. Соответственно, выбрать, какие атомы выкидывать, а какие нет, не получится. А если и получится сразу выбрасывать то, что сгорело, наружу (короткоживущие изотопы средних элементов типа стронция, цезия, йода и прочих) то уже в месте старта ракеты будет такая помойка, что потенциальному противнику можно туда в ответ уже не стрелять - там все и сами помрут.

А если делать отдельный контур, то возникает проблема нагрева газа, который потом будет выбрасываться. Допустим, мы решили брать воздух из атмосферы, нагревать его и выбрасывать. Чем нагревать? Вариант с прямым нагревом при контакте. Чтобы быстро прогреть воздух до $3000$ К (а сильно меньше бессмысленно - тогда проще химическое топливо брать) нужен гораздо более горячий нагреватель. Твердых материалов, выдерживающих $3000$ градусов, очень мало, а выдерживающих сильно больше - практически нет.
Вариант с опосредованным нагревом. Мне приходит в голову только превращать энергию в электричество, а потом греть воздух электричеством... А это громоздкая многоуровневая система.

И это не касаясь управления самим реактором. Там, насколько я помню, время свободного пробега нейтрона в топливе в свременных реакторах - порядка $0,1$ секунды, каждый поглощенный нейтрон приводит к распаду и выделению 2 - 3 нейтронов. Все должно работать как часы и даже лучше. То есть если автоматика не сработает за долю секунды, большой бабах случится в совершенно неожиданном месте. И все это хозяйство должен обслуживать не высококвалифицированный персонал, а призывная армия. Ну как бы удачи

[wrest]

Geen в сообщении #1295545 писал(а):

Это ядерная бомба по описанию...

Ну тут как бы об этом и речь -- вряд ли кто-то беспокоится о том, что межконтинентальная баллистическая ракета (или торпеда) нанесет дополнительный, к боевой части, ущерб, от разрушения силовой установки.

[EUgeneUS]

rockclimber в сообщении #1295536 писал(а):

Вопрос ваш про "что это значит" отчасти философский (процентов на 90). У меня (как у выпускника профильного "ядерного" факультета "химического" вуза с опытом работы в профильном НИИ) есть два объяснения происходящего:

А каких-то промежуточных вариантов нет?
Например, делали секретный реактор под благовидным предлогом?

-- 05.03.2018, 17:01 --

rockclimber в сообщении #1295546 писал(а):

Какая там температура - я точно не знаю, но $3000$ градусов выглядит вполне достижимой.

АФАИР, под $3000$, несколько меньше.

rockclimber в сообщении #1295546 писал(а):

Чтобы быстро прогреть воздух до $3000$ К (а сильно меньше бессмысленно - тогда проще химическое топливо брать)

А вот не факт. Если есть доступ к рабочему телу в окружающей среде (воздух, вода), то особую роль играет не температура, которая может быть и меньше, чем у химических двигателей, а "мощность на килограмм, с учетом топлива".

-- 05.03.2018, 17:03 --

rockclimber в сообщении #1295546 писал(а):

Вариант с опосредованным нагревом. Мне приходит в голову только превращать энергию в электричество, а потом греть воздух электричеством... А это громоздкая многоуровневая система.

Что и являлось "благовидным" предлогом. см. выше. А вот греть воздух, что мешает? Или воду для паровой турбины?

-- 05.03.2018, 17:04 --

rockclimber в сообщении #1295546 писал(а):

То есть если автоматика не сработает за долю секунды, большой бабах случится в совершенно неожиданном месте.

"Это всё придумал Черчилль в восемнадцатом году". Инциденты были, да.

-- 05.03.2018, 17:05 --

rockclimber в сообщении #1295546 писал(а):

И все это хозяйство должен обслуживать не высококвалифицированный персонал, а призывная армия. Ну как бы удачи

Пишут, что в Сосновом Бору восстановили стенд для обучения (откуда и идет информация про некий реактор АМБ-8).

[Xey]

rockclimber в сообщении #1295546 писал(а):

Чтобы быстро прогреть воздух до $3000$ К (а сильно меньше бессмысленно - тогда проще химическое топливо брать) нужен гораздо более горячий нагреватель.

Пробег альфа-частиц в воздухе единицы сантиметров. Вся их энергия остается в воздухе, и он нагреется быстрей, чем от распыленного керосина.

[wrest]

rockclimber в сообщении #1295546 писал(а):

А испытания как проводить? Ведь испытания надо провести до использования, причем на момент испытаний все стороны надеются, что ядерной войны удастся избежать. Тогда о чистоте своей территории надо позаботиться.

Это хороший аргумент, да. Не знаю...

rockclimber в сообщении #1295546 писал(а):

Реактивный двигатель на химическом топливе создает тягу, выбрасывая продукты горения. Какая там температура - я точно не знаю, но $3000$ градусов выглядит вполне достижимой. С обычным топливом проще - что сгорело, то и улетело. А в ядерном топливе "сгорают" случайным образом выбранные атомы где-то внутри. Соответственно, выбрать, какие атомы выкидывать, а какие нет, не получится. А если и получится сразу выбрасывать то, что сгорело, наружу (короткоживущие изотопы средних элементов типа стронция, цезия, йода и прочих) то уже в месте старта ракеты будет такая помойка, что потенциальному противнику можно туда в ответ уже не стрелять - там все и сами помрут.

Рабочим телом, по крайней мере у безымянной ракеты, наверное всё же является воздух. Воздух нагревается-расширяется-выбрасывается.

rockclimber в сообщении #1295546 писал(а):

Чем нагревать? Вариант с прямым нагревом при контакте. Чтобы быстро прогреть воздух до $3000$ К (а сильно меньше бессмысленно - тогда проще химическое топливо брать) нужен гораздо более горячий нагреватель. Твердых материалов, выдерживающих $3000$ градусов, очень мало, а выдерживающих сильно больше - практически нет.

В Википедии (ну а где еще...) пишут:

Цитата:

Воздух из входного устройства в таком ПВРД проходит через активную зону реактора, охлаждая его, нагревается сам до рабочей температуры (около 3000 К), а затем истекает из сопла со скоростью, сравнимой со скоростями истечения для самых совершенных химических ЖРД.

[EUgeneUS]

Xey в сообщении #1295555 писал(а):

Пробег альфа-частиц в воздухе единицы сантиметров. Вся их энергия остается в воздухе, и он нагреется быстрей, чем от распыленного керосина.

Альфа-частицы поглотятся внутри реактора.

[amon]

rockclimber в сообщении #1295546 писал(а):

Реактивный двигатель на химическом топливе создает тягу, выбрасывая продукты горения. Какая там температура - я точно не знаю, но $3000$ градусов выглядит вполне достижимой.

Ну Вы даёте! Температура горения авиационного керосина 800 градусов, бензина - 1100. Самая высокая у метана (около 2000, температуры в цельсиях, но разница невелика). Поэтому авиационные турбины, используемые для перекачки газа на газокомпрессорных станциях, приходится переделывать. А на авиационном керосине самолёты летают со скоростью в 3 маха, довольно чирикая.

[Geen]

wrest в сообщении #1295549 писал(а):

Geen в сообщении #1295545 писал(а):

Это ядерная бомба по описанию...

Ну тут как бы об этом и речь -- вряд ли кто-то беспокоится о том, что межконтинентальная баллистическая ракета (или торпеда) нанесет дополнительный, к боевой части, ущерб, от разрушения силовой установки.

Ага, причём с высокой вероятностью прямо на старте...

Управление реактором выглядит примерно так

[rockclimber]

amon в сообщении #1295558 писал(а):

rockclimber в сообщении #1295546 писал(а):

Реактивный двигатель на химическом топливе создает тягу, выбрасывая продукты горения. Какая там температура - я точно не знаю, но $3000$ градусов выглядит вполне достижимой.

Ну Вы даёте! Температура горения авиационного керосина 800 градусов, бензина - 1100. Самая высокая у метана (около 2000, температуры в цельсиях, но разница невелика). Поэтому авиационные турбины, используемые для перекачки газа на газокомпрессорных станциях, приходится переделывать. А на авиационном керосине самолёты летают со скоростью в 3 маха довольно чирикая.

Да, загнул немного. Но ведь и 20 махов - не три.

[amon]

rockclimber в сообщении #1295560 писал(а):

Но ведь и 20 махов

А 20 махов, как я понял, это скорость баллистического спуска головной части с орбиты. Там двигатель не нужен, оно само падает. Важно крылышки при манёвре не обжечь.

[wrest]

rockclimber в сообщении #1295560 писал(а):

Да, загнул немного. Но ведь и 20 махов - не три.

С 20-ю махами разобрались -- это не у ракеты, а у "модуля Авангард", который запускают с "обычной" (химической) ракеты-носителя.
Какая "крейсерская" скорость у ракеты ядерным двигателем -- неясно. Ясно, что двигатель ядерный, скорее всего это прямоточный воздушно-реактивный двигатель, и ясно что дальность полета у этой безымянной ракеты намного больше чем у "химических" межконтинентальных ракет.

[EUgeneUS]

Geen в сообщении #1295559 писал(а):

Управление реактором выглядит примерно так

Причем любым ядерным реактором

Цитата:

Для всех ядер значение $\beta$ составляет менее 1%

$\beta$ - доля запаздывающих нейтронов, благодаря которым и получается управлять ЯР вместо бабаха.