Летающий ядерный реактор

[fred1996]

Хотелось бы послушать практиков ядерщиков на тему практической возможности конструирования ракет с ядерным двигателем. Мультики, которыми нас потчевали около года назад оставили двоякое впечатление.
Вопрос возник в связи с недавним взрывом недалеко от Северодвинска. Действительно ли там взорвалась ракета под кодовым названием Буревестник?
Или просто взорвалось токсичное горючее? Ведь вроде зафиксировано было кратковременное повышение радиационого фона только за счет гамма излучения.
Значит никакой "грязной бомбы" там не взорвалось?
Хотелось бы услышать комментарии знающих людей на эту тему.

[amon]

fred1996 в сообщении #1410229 писал(а):

Хотелось бы услышать комментарии знающих людей на эту тему.

Действительно знающих, боюсь, не услышите, поскольку за разглашение последнее время сажать начали, и надолго.

[fred1996]

amon
Обидно. В основном попадается сплошная пурга. Особенно это касается западной прессы.

-- 13.08.2019, 15:07 --

Ну хорошо. Первый самый на мой взгляд актуальный вопрос.
Каким образом может отводиться тепло в таком летающем ядерном реакторе?

[Pavia]

fred1996 в сообщении #1410234 писал(а):

Каким образом может отводиться тепло в таком летающем ядерном реакторе?

Во-первых зачем его отводить? Во-вторых чем классический способ, для неядерных, жидким гелием неустраивает?

[fred1996]

Pavia
Если не отводить, быстро перегреется. Жидкого гелия столько не напасешся. Обычно охлаждение проточной водой. В летящей ракете. Ничего такого взять неоткуда.

[DimaM]

fred1996 в сообщении #1410245 писал(а):

Обычно охлаждение проточной водой. В летящей ракете. Ничего такого взять неоткуда.

В летящей ракете. Реактор должен греть. Рабочее тело. Жидкий гелий. В этом качестве. Смотрится неплохо. Он легкий.

[EUgeneUS]

Pavia в сообщении #1410243 писал(а):

Во-вторых чем классический способ, для неядерных, жидким гелием неустраивает?

Чего?

-- 14.08.2019, 08:57 --

amon в сообщении #1410233 писал(а):

Действительно знающих, боюсь, не услышите, поскольку за разглашение последнее время сажать начали, и надолго.

+100500

Но может подойдет мнение интересующегося дилетанта.

Охладить собственно реактор нет никаких проблем. Проблемы возникают со сбросом избыточного (не утилизированного) тепла в окружающую среду.
То есть сам реактор может быть унифицированным и может работать, где угодно, а вот холодильники будут сильно разные.

1. Если устройство находится в некой среде - задача резко упрощается, тепло сбрасывается в эту среду. Это же касается и дозвуковой атмосферной крылатой ракеты ("Буревестник"). Скорее всего будет охлаждаться набегающим потоком воздуха. При планируемых скоростях 0.9-0.8 М и полете на низких высотах (то есть в плотной атмосфере) особых проблем с эффективностью охлаждения возникнуть не должно. С "Буревестником" другая сложная задача - быстрый выход реактора на рабочую мощность (пока пороховой бустер горит).

2. Проблемы с теплоотводом возникают в космосе, где единственный способ сбросить тепло - это излучение.
В контексте "космических буксиров": если использовать т.н. "панельные холодильники", то их масса убивает все преимущества ядерной установки перед солнечными панелями, и так местами спорные. Поэтому для них разрабатывается капельный холодильник:
- выбрасываются мелкие капли теплоносителя.
- они пролетают довольно большое расстояние
- за счет большой суммарной поверхности капель происходит эффективный сброс тепла излучением
- капли улавливаются и цикл замыкается.
Это ключевое устройство для ядерных космических буксиров.
Статус разработки - слабо известен, но вроде подвижки какие-то есть.
Какое вещество используется и как решается задача снижения испарения капель - не знаю.

[wrest]

fred1996 в сообщении #1410234 писал(а):

Каким образом может отводиться тепло в таком летающем ядерном реакторе?

Набегающим потоком воздуха. Суть-то именно в том, чтобы нагревать воздух, и выбрасывать нагретый воздух взад, создавая реактивную тягу.

-- 14.08.2019, 09:04 --

DimaM в сообщении #1410247 писал(а):

Рабочее тело. Жидкий гелий. В этом качестве. Смотрится неплохо. Он легкий.

Так заявлена же. Неограниченная дальность полёта. Гелия не напасешься.

[Pavia]

EUgeneUS в сообщении #1410250 писал(а):

Чего?

Я имел в виду вот это вот.
https://pikabu.ru/story/pochemu_raketa_ ... om_4168008
https://studfiles.net/preview/8086461/

fred1996 в сообщении #1410245 писал(а):

Если не отводить, быстро перегреется. Жидкого гелия столько не напасешся. Обычно охлаждение проточной водой. В летящей ракете. Ничего такого взять неоткуда.

Это слова ни о чём. Быстро это за 1 час или за 2 секунды? А ваша ракета сколько летит 10 секунд или 10 минут? А режим работы у неё импульсный?

[DimaM]

wrest в сообщении #1410255 писал(а):

Так заявлена же. Неограниченная дальность полёта. Гелия не напасешься.

Про гелий была второстепенная ремарка. Если вне атмосферы лететь, все равно придется рабочее тело тащить.

[EUgeneUS]

Pavia в сообщении #1410264 писал(а):

Я имел в виду вот это вот. https://pikabu.ru/story/pochemu_raketa_ ... om_4168008 https://studfiles.net/preview/8086461/

Как связаны эти ссылки и "охлаждение жидким гелием ядерных реакторов" (да еще и в качестве "классического способа").

(Оффтоп)

Охлаждение АЗ ректоров газом, в том числе и гелием, бывает.
Но жидким - это

-- 14.08.2019, 11:11 --

DimaM в сообщении #1410267 писал(а):

Если вне атмосферы лететь, все равно придется рабочее тело тащить.

В качестве рабочего тела рассматривался или водород (прямой нагрев в реакторе) - проект NERVA и советский ядерный двигатель (не помню индекс),
или ксенон (ядерная установка генерирует электричество, тяга создаётся ЭРД) - современный российский проект "космического буксира".

[Pavia]

EUgeneUS в сообщении #1410270 писал(а):

"охлаждение жидким гелием ядерных реакторов" (да еще и в качестве "классического способа").

Ещё раз перечитайте мой пост, там было про не ядерные реакторы. Если мы создаём ядерный реактор для ракеты. То мощностью у него должна быть сопоставимая с мощностью химического реактора. А значит требования к тепловыделению такие же.

Те жи марсоходы, и РИТЭГ'и охлаждаются естественным путём через конвекцию воздуха. Так почему бы для ракет на атомном топливе не использовать тот же принцип что и у жидкостных ракет? Вот если мы хотим увеличить мощности или дальность полёта или уйти в космос, тотут надо менять принцип охлаждения. Но пока требования ТС не озвучивал тема очень широкая получается.

[EUgeneUS]

Pavia

(перечитывал пейджер, много думал)

Ваш пост, с цитатой, на которую Вы отвечали:

Pavia в сообщении #1410243 писал(а):

fred1996 в сообщении #1410234

писал(а):
Каким образом может отводиться тепло в таком летающем ядерном реакторе?
Во-первых зачем его отводить? Во-вторых чем классический способ, для неядерных, жидким гелием неустраивает?

И как можно понять, что это не про ядерные реакторы?

Pavia в сообщении #1410278 писал(а):

Если мы создаём ядерный реактор для ракеты. То мощностью у него должна быть сопоставимая с мощностью химического реактора. А значит требования к тепловыделению такие же.

Не факт.
а) ЖРД тепло выбрасывает вместе с рабочим телом. Для ядерной установки - это не обязательно так.
б) Ядерная установка может производить электричество с помощью термоэлектрических элементов (собственно говоря, все летавшие так и делали), а у них КПД сильно низкий.

Pavia в сообщении #1410278 писал(а):

Так почему бы для ракет на атомном топливе не использовать тот же принцип что и у жидкостных ракет?

Какой именно "такой"? Испарительный?
Посчитаем.
Для Ядерной энергодвигательной установка мегаваттного класса
Тепловая мощность - 3.8 МВт
Электрическая мощность - 1 МВт.
Значит надо сбрасывать 2.8 МВт.

Для гелия:
Атомная масса 4,002602(2)[1] а. е. м. (г/моль)
Молярная теплоёмкость 20,79[3] Дж/(K·моль)
Уд. теплота испарения 0,0829 кДж/моль

Пусть испаряем гелий и нагреваем его на 500 К, тогда грамм гелия уносит примерно 2.5 кДж тепла.
Килограмм гелия в секунду, 86.4 тонн гелия в сутки.

Pavia в сообщении #1410278 писал(а):

Вот если мы хотим увеличить мощности или дальность полёта или уйти в космос, тотут надо менять принцип охлаждения.

В космосе (в вакууме) принцип охлаждения один - излучение. Так как
а) конвекции нет
б) выбрасывать тепло с каким-то телом, тела не напасешься - см. выше.

А вот реализации этого принципа могут быть разные.

Pavia в сообщении #1410278 писал(а):

Те жи марсоходы, и РИТЭГ'и охлаждаются естественным путём через конвекцию воздуха.

Да ладно. Марсоходы охлаждаются конвекцией воздуха

[Xugin]

(Оффтоп)

fred1996 в сообщении #1410234 писал(а):

Каким образом может отводиться тепло в таком летающем ядерном реакторе?

Взрывом

[Mopnex]

(Оффтоп)

Xugin в сообщении #1410429 писал(а):

Взрывом

У какой весёлый, сразу пахнуло либеральным интеллигентом.