Probublávající jaderný termální pohon by se mohl stát budoucností NASA  
V centrifugálním probublávajícím jaderném termálním pohonu probublává plynný vodík taveným uranovým materiálem. V něm se prudce ohřeje a rychle se rozpíná, až vyletí z trysky ven. Takový pohon by byl pro kosmické lodi efektivnější než například spalování vodíku s kyslíkem. Vývoj je v počátcích, technické obtíže nemalé, ale hluboký vesmír volá. Není na co čekat.
Vývoj „probublávajícího“ pohonu je v počátcích. Kredit: Michael Mercier/UAH.
Vývoj „probublávajícího“ pohonu je v počátcích. Kredit: Michael Mercier/UAH.

Americká vesmírná agentura NASA učinila pokroky při vývoji designu jaderného termálního kosmického pohonu. Teď mimo jiné pracují na nové generaci jaderného termálního pohonu na kapalné palivo. Ve hře jsou koncepty založené na vodíku.

 

Slibný je například centrifugální probublávající jaderný termální pohon, který by se mohl stát vstupenkou NASA na lety do vzdálenějšího vesmíru. Výzkum tohoto pohonu financuje Space Nuclear Propulsion Project Office, v rámci výzkumného centra NASA Marshall Space Flight Center (MSFC).

 

Schéma fungování „probublávajícího“ pohonu. Kredit: Propulsion Research Center.
Schéma fungování „probublávajícího“ pohonu. Kredit: Propulsion Research Center.

V tomto pohonu hraje klíčovou roli plynný vodík, který doslova probublává rotujícím kapalným uranovým jádrem. Při tom dochází k ohřívání vodíku na vysokou teplotu a jeho prudkému rozpínání. Rozpínající plyn opouští pohon tryskou a tím poskytuje kosmické lodi tah. Nejde o žádné spalování.

 

Jak uvádí vedoucí vývoje tohoto pohonu Dale Thomas, výhodou „probublávajícího“ pohonu je, že nabízí větší výkon oproti konvenčním raketovým pohonům na kapalné palivo, v nichž dochází ke spalování vodíku. Jde o to, že v takovém konvenčním pohonu vzniká při spalování vodíku s kyslíkem voda.

 

Skromné začátky „probublávajícího“ pohonu. Kredit: Michael Mercier/UAH.
Skromné začátky „probublávajícího“ pohonu. Kredit: Michael Mercier/UAH.

Z hlediska emisí je to super, ale molekula vody je oproti samotnému vodíku podstatně těžší – kvůli relativně těžkému kyslíku. Proto voda netryská z trysky tak rychle, což omezuje výsledný efekt pohonu, pokud jde o jeho specifický impuls, který udává palivovou účinnost pohonu. Stručně řečeno, když proudí z trysky v porovnání s vodou více horký a lehčí vodík, dostane kosmickou loď dál.

 

Thomas zároveň přiznává, že vývoj pohonu je teprve na začátku. Bude nutné vyřešit řadu technologických obtíží, v neposlední řadě najít či vyrobit materiál pro jádro pohonu, které by mělo být porézní, aby mohl probublávat vodík a zároveň udržet tavený uranový materiál. Tento koncept vlastně vznikl již v šedesátých letech. Jeho fyzika funguje, ale až do dnešní doby nebyl reálný technologicky. Thomasův tým to chce změnit.

 

Kosmické sondy a lodě s chemickým pohonem bývají závislé na průletech v blízkosti planet, při nichž je „nakopne“ gravitace. Jak upozorňuje Thomas, vhodné rozmístění planet pro lety do vzdálenějších koutů Sluneční soustavy se objevuje jen někdy, což omezuje naše možnosti. S „probublávajícím“ jaderným termálním pohonem bychom mohli létat po přímých drahách, třeba až do Kuiperova pásu. Což nezní špatně.

 

Video: How Does a Nuclear Thermal Propulsion Rocket Work?

 

Literatura

University of Alabama in Huntsville 8. 3. 2022.

Datum: 04.04.2022
Tisk článku

Související články:

Extravagantní MEGA pohon by mohl doletět až ke hvězdám     Autor: Stanislav Mihulka (05.09.2020)
Kosmická loď s fúzním pohonem doletí za 2 roky k Titanu. Jen ho postavit.     Autor: Stanislav Mihulka (21.10.2020)
Nový pohon kosmických lodí využívá technologii slunečních erupcí     Autor: Stanislav Mihulka (30.01.2021)
Pentagon plánuje do 4 let vypustit kosmickou loď s jaderným termálním pohonem     Autor: Stanislav Mihulka (01.09.2021)



Diskuze:

Probublávající jaderný termální pohon by mohl stát budoucnost NASA

Josef Hrncirik,2022-04-07 17:27:12

Pohledem do "vapor pressure of uranium ANL-5203" je vidno zříti, že při
2000°C je tlak par U cca 0,04 mm Hg a 1 kg H by vypařil cca 0,17 g U
2400 1,44 6,2
2800 20 86

S takovou by Nám NA TO velmi rychle došly bomby nejen vodíkové.

Odpovědět


Re: Probublávající jaderný termální pohon by mohl stát budoucnost NASA

Josef Hrncirik,2022-04-07 17:43:42

W i Ta se při 2800°C v tavenině U dispergují.
nitrid U se při2850°C rozkládá, tím spíše i reakcí s H
karbid UC2 je NATO M ještě hůře. Ve H atmosféře se vyredukuje a vytěká i UO2 b.t 2760°C.
Nad T cca 2/3 T tání se začínají slinovat (cca téci výrazným krípem) kovy i keramiky.

Odpovědět


Re: Re: Probublávající jaderný termální pohon by mohl stát budoucnost NASA

Josef Hrncirik,2022-04-07 17:48:10

Těsně před koncem věků (dějin), nás bude z nebe z nukleárních hypersonických střel velmi obohacovat velmi obohacený U pod mnoha způsobami.

AMEN.

Odpovědět


Re: Re: Re: Probublávající jaderný termální pohon by mohl stát budoucnost NASA

Josef Hrncirik,2022-04-07 22:02:14

Používané palivo LOX-LH2 má udávaný impulz 4500 m/s. Pro samotný H2 by stačil ohřev na cca 700K, tj. na cca 430°C. Pokud by byl ohřát na cca 2800K, měl by impulz 2 x větší, tj. cca 9000 m/s. Pokud by vlivem teploty blízké 3500 K disocioval na H, impulz by mohl být po rekombinací až cca 20 000 m/s, pochopitelně jen pokud by tryska měla dostatečný tlakový spád a enormní délku pro uskutečnění rekombinace. Ohřev by musel být obloukem mezi chlazenými W eldami. Je-li materiál vystřelován bez mechanizmu expanze plynu, jeho malá M či vysoká teplota, adiabatický exponent či tlak nepomohou (např iontový pohon). Tepelný zdroj může být často jednoduší či většího výkonu než elektrický.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Probublávající jaderný termální pohon by mohl stát budoucnost NASA

Josef Hrncirik,2022-04-08 08:52:15

Po tryzně za von Pauluse von Braun nebyl zcela ve formě. Navíc Vůdkyně ho požádala, aby V3 pro ústup (kolonizaci Kosmů) byla brčálově zelená. Tloušťka málem vařící taveniny U235 měla být velmi blízká kritickému průměru koule kritické velikosti U235 cca 5-10 cm. Varem U či jeho napěněním H2 em by se výkon kotle reguloval lépe než v Černobyiu či ve Three Miles. Cca 2 l kotel mohl dát mnohem více než 1 TWth v Černobylu či Hirošimě, problém chlazení či odstřeďování U z oblaku se však stále tyčil jako atomový hřib nad Nagasaki. V reaktoru chlazeném vodou se odebírá až 100 Wth/cm2. Řekněme 4 l kotel s cca 40 kg vařícího U235 je probubláván 2 l 0,5 cm bublin. Povrch výměny tepla je cca 12 cm2/ml krychlových bublin, tj. celkem je 2000*12 cm2 uchladí až cca 2,4 MW. Teplo přenesené do H2 se při velkém expanzním poměru přemění na kinetickou energii více než z 50%. 2,4 MW by odnesl při změně teploty řekněme 2700 K nad varem proud H2 cca 15 g/s a vyvolal by tah cca 150 N. Kritický průřez trysky má cca poloviční tlak a teplotu než komora. Komorou je průtok 15 g H2/s při asi zbytečných 10 MPa cca 0,75 l/s. Kritický průřez trysky na 40 kg U je pak 0,00075 cm2 tj. světlost jen 0,3 mm. Při expanzi do kosmického vakua by v komoře mohl být i jen tlak 0,1 MPa a kritický průměr pak 3 mm. Pochopitelně tah (při 1/100 hmotového průtoku H2) by pak byl jen 1,5 N.
Odstředívka by se vždy musela hodně otáčet, minimálně foukáním H2 na lopatky svítící jak halogenky či xenonky..
Prostě pohon plazmovou svářečkou 2,4 kW se 40 kg U.

Gott mit UNS!

Odpovědět

Martin Zeithaml,2022-04-05 12:54:00

Teplota něco přes 2000 °C bude pravděpodobně stejná u obou pohonů. Voda je 18 x těžší než Vodík, pro stejnou práci tedy bude potřeba 18 x více vodíku a každý m³ kyslíku bude třeba nahradit 16cti m³ vodíku. Za pár let a promrhaných milionech $ dospějí k názoru že to je hovadina.

Odpovědět


Re:

Z Z,2022-04-05 13:42:35

Pre ďalekú vesmírnu sondu má väčší význam počítať, akú hmotnosť musí niesť, nie aký objem.

Odpovědět


Re: Re:

Martin Zeithaml,2022-04-05 14:19:48

1. Pro stejnou práci je jedno jestli v nádrzích bude kyslík a vodík, nebo jen vodík. Hmotnost bude stejná.
2. Čím větší nádrž, tím větší hmotnost na jednotku objemu. Kuli stabilitě je nutné použít různé výztuhy a silnější materiál. (zkuste zvětšit deo sprej 1000x ze stejnou tloušťkou stěny a zhroutí se vlastní vahou) Právě pro objem Space-X používají místo vodíku metan
3. Ten reaktor rozhodně nebude stejně lehký jako klasický motor.
4. I kdyby ten reaktor sestavily a naplnily na oběžné dráze, stále je tu možnost selhání pád na matičku Zemi.
Jen nevím, kolik uranu by tam muselo být, aby zůstal v kapalném stavu a ohřál nějaké efektivní množství plynu.

Odpovědět


Re: Re: Re:

Z Z,2022-04-05 14:44:35

Pokiaľ som článok pochopil správne, tak to jedno nie je a rovnaká hmotnosť vodíka pri rovnakej teplote urýchli sondu viac než rovnaká hmotnosť vodnej pary pri rovnakej teplote, pretože vodíkové pary budú unikať rýchlejšie než vodné pary.
Okrem toho voda by vo vesmíre ihneď zamrzla, má nepríjemnú zriedkavú vlastnosť, že pevné skupenstvo má väčší objem než tekuté skupenstvo - pevnosť tých nádrží a iné možné nevýhody, ktoré spomenuli iní diskutujúci.

Odpovědět


Re: Re: Re:

Martin Prokš,2022-04-05 15:28:02

Dobrý den,

cituji: Pro stejnou práci je jedno jestli v nádrzích bude kyslík a vodík, nebo jen vodík. Hmotnost bude stejná.

Chybná úvaha. Vám jde o to, aby vám propulzní plyn vydržel co nejdéle. Je rozdíl jestli z trysky vyfouknete naráz velkou těžkou molekulu pomalu a jedním vrzem přijdete o hodně hmoty propulzního plynu. Nebo jestli vezmete malou lehkou molekulu a vyfouknete ji o hodně rychleji. Dostanete podobný tah, ale spotřebujete méně hmoty propulzního plynu - takže vám stejně těžká náplň nádrže déle vydrží a doletíte dále. Tomu se říká specifický impulz. Ano lehká molekula nakopnutá hodně plýtvá energií, ale té má jaderný reaktor nadbytek.

Jaderný reaktor potřebuje hodně hmoty aby se dostal na mez ktritičnosti + konstrukce okolo aby to celé fungovalo. Ale samotné další palivo pro provoz je už nic. 1g jad. paliva navíc má v sobě energie jako hodně tun alkoholu + kyslíku pro chemický motor. Takže "pár kilogramů navíc" vám zajistí energii na léta a ještě můžete plýtvat.

A když máte letět daleko a rychle, tak potřebujete na orbitu vynést třeba 100 tun paliva + kyslíku. Pak stojí za to uvažovat nad tím, jak to buď zredukovat, nebo maximalizovat dolet když už ty šílené náklady na dopravu nahoru musíte zaplatit. Jestli by to nešlo nahradit třeba 20t jaderným motorem + 40t propulzního plynu například...

Odpovědět


Re: Re: Re: Re:

Petr V,2022-04-06 14:36:24

Vodík je jako dlouhodobé palivo blbost.
Uniká z každé nádoby a degraduje ji, viz vodiková křehkost.
Voda se rozkládá při 550C a pak zase Vodík bouchá jako ve fukušimě. . Vyvíjejí smysluplnejsi pohony.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re:

Petr A,2022-04-08 21:10:07

Je to blbost jen do chvíle než si člověk přečte Ciolkovského rovnici pro rakety.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re:

Josef Hrncirik,2022-04-10 11:08:45

Vodík je jako dlouhodobé palivo blbost. Vypařený se musí opakovaně zkapalňovat nebo komprimovat či nouzově zachytit do vaku a ev. opět komprimovat. Problém je přívod energie a odvod kompresního tepla na raketě. Na Zemi se z běžné kryogenní nádrže LH2 odpaří cca 1-2%/den.
Při plnění nevychlazené rakety se prý běžně ztrácí 30% H2.
I na Plutu a Tritonu je teplota nad kritickou teplotou Tc H2 = 33K (-240°C).

Vysoko se zvedající okolní valy jednotlivých kráterů v okolí jižního pólu Měsíce zabraňují slunečnímu světlu dopadnout na jejich dno. Na Měsíci jsou navíc tato místa neustále ve stínu, tudíž se zde teplota udržuje na konstantní hodnotě -240 °C, což je zhruba 30 stupňů nad absolutní nulou. O 10 stupňů tak byla překonána i rekordně nízká teplota na povrchu Pluta, kde bylo v roce 2006 naměřeno -230 °C (což tehdy zařadilo Pluto společně s Tritonem, měsícem planety Neptun, mezi nestudenější známá místa ve Sluneční soustavě). Jak se zdá, největší zima je však na Měsíci. "Jižní pól Měsíce patří mezi nejstudenější doposud známá místa ve Sluneční soustavě. Ve skutečnosti tak může být na Měsíci mnohem nižší teplota, než jsme očekávali u těles, jako je například Pluto..."
Nízké teploty dávají dobrou šanci objevu depozitů vodního ledu na Měsíci v místech, trvale se nacházejících ve stínu, kam nikdy nezasvítí Slunce. Nedávné výpočty naznačovaly, že voda a další málo těkavé plyny mohly uniknout do okolního kosmického prostoru při teplotách zhruba nad -220 °C. Při zjištěné teplotě by mohly vydržet na Měsíci volně ložené miliardy let. Určitě však ne H2 (tlak kritický má 1,3 MPa) a především ne He.

Voda se rozkládá při 550C a pak zase Vodík bouchá.
! Voda musela oxidovat Zr za vzniku H2 a ZrO2. Směs H2 + vzduch se musela promíchat, nahromadit a podpálit.
I v nejlepších kompozitních lahvích je uloženo max. 4,2 kg H2 z celkových 135 kg plné.
Potom báječný impulz H2 kvůli ná držce klesne cca 32x, ev. tato na držka by bez zátěže dosáhla max rychlosti jen cca Ispec/32. To by při atomárním H bylo jen cca 625 m/s a při H2 cca zvukových 310 m/s. Nádrž LH2 Challengeru nesla 91 t H2 v 13 t nádrži. Asi izolace byla nebyla pro menší výpar než 2%/den. Marně jsem tento údaj hledal; již před letem nad ním marně hořela varující fakule z nezadržitelného H2! Za s by se z 1 kg H2 tedy vypařilo cca 0,23 mg H2, tj z celé nádrže cca 21 g H2/s a čistě H2 motor z této nádrže by měl při Is 10 km/s tah cca 211 N po dobu nanejvýš 50 dní. K ohřevu H2 by potřeboval nejméně 1,05 MW při 100% přeměny tepla na expanzi plynu v nereálně dlouhé a účinné trysce či řekněme reálnějších cca 2 MW, kdy plyn by oproti nereálně idealizované expanzí nemusel mrznout, ale Is by bylo pochopitelně menší. Šprýmaři páěí, že pokud by např. reakcí Li + SF6 produkovali bezpečně ohromné množství tepla a jím pak ohřáli H2, či He, či N2 na 2500K v 10 barech, při ouplné expanzi by specifické impulzy čisťounkých plynů H2, či He, či N2 byly 9000m/s; 5000; či běžných 2300. Pochopitelně se nepřiznají, že při započtení použitých nutných hmot Li + SF6 to nebude ani mít impuls běžných paliv v boostrech.

Odpovědět


Re:

Petr A,2022-04-08 20:55:34

Použití vodíku v posledním stupni rakety není nijak kontroverzní. Dělá se to prostě protože má nejvyšší únikovou rychlost. Limitní je akorát jak velkou raketu jsme schopni postavit a prakticky manipulovat s ní.

Jinak samozřejmě se dá použít jakýkoli jiný plyn/kapalina. Třeba amonium, voda/pára, nebo CO₂. Jadernému reaktoru je to defakto jedno čím je uchlazený. Akorát tím ale zbytečně ztrácíte efektivitu pohonu.

Odpovědět

Skeptik

Martin Prokš,2022-04-05 10:02:23

Dobrý den,

Jako myšlenka hezká. Jasně, další varianta jaderného pohonu. Teoreticky by to samozřejmě mělo fungovat a pro meziplanetární lety super.

Ale ty přízemní technické obtíže s tím spojené a radiační zatížení zbytku lodi - dopad na konstrukci, stínění a vzdálenost, to je zase jiná písnička. Jak dlouho USA vyvíjeli raketový jaderný pohon než to vzdali? 20 let?

To aby loď byla příhradová 200m věž, co má na jednom konci motory + základní stínění, uprostřed zásoby vodíku a věcí necitlivých na radiaci a na druhém koonci biologický modul a vše ostatní. Jak vypadala loď ve 2001 vesmírné odysee, ta co s ní letěl Bowman? Jestli si dobře vybavuji, to vypadalo právě takhle.

A rotující reaktor? Jak ho regulovat? Jasně rotující aby odstředivou silou zabránili odletování tekutého paliva spolu s vodíkem. Tekuté palivo asi aby dokázali přidáváním a odebíráním + přidáváním a odebíráním moderátoru regulovat kritikalitu. Centrifuga z vnějšku chlazená proudícím vodíkem, ze vnitř asi keramická vložka. To je provozní kvazistabilní stav. Ale co start reaktoru a jeho zhasnutí? Přechodové stavy? Tekuté palivo?

A vliv rotující setrvačnosti mnoha tun s tekutinou na stabilitu a manévrovatelnost lodi? Přeci jen nějaké zatáčky a obraty, byť na velikánském poloměru, ta loď bude muset umět.

Tomuhle říkat výzva je no.. hm trochu .. velmi jenmé politické pojmenování. Podle mě je to nerealizovatelné Sci-fi.

Odpovědět


Re: Skeptik

Z Z,2022-04-05 10:12:46

Prečo hneď uvažujete, že sa to má použiť na obrovitú kozmickú loď s ľudskou posádkou?
Článok som pochopil tak, že by to mohlo byť pre automatické vesmírne sondy do vzdialenejších častí slnečnej sústavy.
No a keď sa pohon cestou "pokazí", tak vyšlú ďalšiu vylepšenú sondu.

Odpovědět


Re: Skeptik

Martin Prokš,2022-04-05 10:16:05

Omlouvám se že ještě reaguji sám na sebe, ale napadl mě ještě dovětek.

Vodík je použitelné palivo/hnací médium když natankujete plnou a za 10 minut jste na orbitě. To se z nádrže nic nestihne odpařit a utéct.

Ale leťte s vodíkovou nádrží 2 měsíce někam, tam buďte další 2 měsíce a pak další 2 měsíce leťte zpět. Co vám za těch půl roku v nádrži zbyde, aby jste měli médium na brždění při návratu?

Království za vodu i za cenu že budete muset trvale ohřívat a promíchávat nádrže aby nezamrzly.

Odpovědět


Re: Re: Skeptik

Z Z,2022-04-05 10:44:35

Vesmírna sonda snáď nebude mať natlakovanú nádrž plynného vodíka ale kvapalný vodík, u ktorého nebudú obavy, aby "nezamrzol". Použitie kvapalného vodíka je pri kozmických pohonoch už veľmi dlho bežná vec.

Odpovědět


Re: Re: Re: Skeptik

Petr V,2022-04-06 14:37:13

Ale pro použití na krátkou dobu.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Skeptik

Petr A,2022-04-08 21:43:03

Bohatě stačí pro začátek. Když pošlete sondu, nemá smysl aby zbytečně seděla na palivu. Zpravidla se všechno vypálí hned na začátku. Na malé korekční manévry může mít sonda menší pohon na hydrazin nebo iontový pohon.

Odpovědět


Re: Re: Skeptik

Karel Marsalek,2022-04-05 12:36:21

Sdilim Vasi obavu o difuzi vodiku skrz steny nadrze. Bojuji s tim i vodikova auta zde na Zemi. Tusite, proc se pro jaderny termalni pohon nepouzije jina vypuzovana hmota, kterou lze snadneji dlouhodobe skladovat?

Odpovědět


Re: Re: Re: Skeptik

Martin Prokš,2022-04-05 13:34:19

Dobrý den,

Netuším, do jaderných reakcí a věcí kolem nevidím. Pouze si zaspekuluji na základě obecné strojařiny a fyziky co mě napadá.

Jak v článku bylo psáno, nejvyšší měrný tah má co nejlehčí propulzní plyn. Tah/mol = hmota_molu x delat_tychlosti. Ale současně spotřebovaná energie / mol = 1/2 x hmota_molu x delta_rychlosti^2. Reaktor má tepelný (energetický) výkon. To při daném výkonu vede k tomu, že větší tah na mol má lehčí propulzní plyn. To je asi hlavní důvod, proč všichni řeší vodík. Vidí ty dvě teoretické rovnice a jejich výsledek a tak všichni v prvním nadšení hrábnou po vodíku.

Helium v tomto nic neřeší, horší než vodík a přitom podobně utíká. Nemluvě o dostupnosti a nákladech.

Voda jako další logické propulzní médium. Ale kyslík ve vodě. Při těch teplotách se bude voda určitě rozkládat (alespoň některé molekuly) a volný kyslík je vysoce reaktivní. Oxidace/spalování jaderné taveniny i komponent motoru a trysky určitě bude nezanedbatelný problém. Nemluvě o korozivních účincích superpřehřáté páry samotné.

Takže nějaký dobře dostupný plyn, nebo kapalina, který ideálně není radiačně aktivovatelný (tedy špatně aktivovatelný) a je chemicky stabilní i při vysokých teplotách. Dusík? O2 rozhodně ne, chemicky velmi reaktivní. CO2 - to asi ne, ten uhlík je radiačně náchylný - i když v kosmu to je možná jedno - a navíc je dost těžká molekula. Ale jestli uhlík tolik nevadí, pak přemýšlet nad co nejlehčími uhlovodíky bez kyslíku co jdou snadno zkapalnit a zplynit a při vysokých teplotách nebudou sazovat a reagovat s tekutým jaderným palivem...

Ale stejně je to jen teoretická rozvička k ničemu, těch praktických problémů je tam tolik, ...

Odpovědět


Re: Re: Re: Skeptik

Z Z,2022-04-05 13:37:38

Vodíkové autá používajú plynný vodík, vesmírna sonda môže použiť kvapalný vodík a keďže bude fungovať v mrazivom vákuu, nebude ho musieť náročne chladiť ako na Zemi.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Skeptik

Petr V,2022-04-06 14:38:06

Hloupost. Muselo by být chlazení jako u jwst, ale větší.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Skeptik

Petr A,2022-04-08 21:48:30

Vakuum nemrazí. Nepřenáší teplo ani jedním ani druhým směrem.

Ve vesmíru je to sluníčko plus odpadní teplo elektroniky vs radiační ztráty. Radiační ztráty rostou s plochou a se čtvrtou mocninou teploty, takže u tak nízké teploty toho vodíku nic moc. Velmi pravděpodobně to potřebuje aktivní chlazení s externími radiátory.

Odpovědět


Re: Skeptik

Josef Hrncirik,2022-04-10 12:03:40

Vyfukované kapky U nutno zachytit odstředěním. Páru U nelze prakticky odstředit a vracet. 104 t H2 např. z nádrže Challenger by vyfoukalo vodíkem s parou U v páře cca 20 kg U. Aby to i na konci ještě štěpilo, asi by tam muselo být řekněme na počátku min. 60 kg U. Regulace výkonu by musela být absorpční tyčí cca v ose odstředívky, a odražeči a pohlcovaři n kolem rotující komory. Výkon z hustoty lože napěněného U by napěněním klesal, ale zmenšením průtoku či růstem tlaku v komoře či většími otáčkami by se méně napěněný U více zapařoval n až k roztočenému Černolu. Tavenina U formy dutého válce nemusí spotřebovat výrazně méně U něž cca koule žhavých kuliček ?UO2 ev. obalených ?W bez problémů s regulací a při vždy asi pomalém průtoku s dobrým přestupem tepla. Kvůli malým průtokům to asi nikdy nedokáže startovat ze země.
Slava gerojam!

Odpovědět

Materiál?

Jan Novák9,2022-04-05 08:49:46

Pokud máme materiál který vydrží teplotu a záření roztaveného jádra proč z něj dávno nestavíme reaktory?

A, počkat, my takový materiál vlastně vůbec nemáme...

Ještě k tomu potřebují lapač volného vodíku, další běžná součást sci-fi.

Odpovědět


Re: Materiál?

Z Z,2022-04-05 10:01:27

O akom "lapači vodíku" to píšete?
Vodík si snáď sonda povezie so sebou, dokiaľ ho neminie.
Reaktory s roztaveným uránom sa predpokladám nepoužívajú na Zemi z praktických a bezpečnostných dôvodov.
Keď stačí na výrobu energie aj pevný urán, načo by to komplikovali roztaveným, kde by bol problém s výmenou paliva a pod.
Keď si laicky pozriem teplotu tavenia uránu a teplotu tavenia iných materiálov, tak by to nemal byť až taký problém - napríklad volfrám.

Odpovědět


Re: Re: Materiál?

Martin Ret,2022-04-06 10:49:49

Ono problem nie je vyrobit obal, ktory ma vyzsiu teplotu tavenia ako teplota tavenia uranu. Problem pri reaktoroch je, ze teplota bez odoberania energie stupa dalej, aj vysoko nad teplotu tavenia az, kym nepride k rovnovahe produkovanej a odoberanej energie. Podobne to bude asi aj tu a bude to jeden z problemov ktory budu musiet riesit. Aj po zastaveni stiepnej reakcie dalsi rozpad izotopov v palive produkuje energiu (pri reaktoroch >5% nominalneho vykonu okamzite po odstaveni a pada na mozno 0,5% po tyzdni. Pri kozmickom pohone je toto asi celkom elegantne riesitelne tym ze potrebnu dobu bude motor generovat tah a tym umozni reaktoru zbavit sa prebytocnej energie.

Odpovědět


Re: Materiál?

Petr A,2022-04-08 21:32:26

My nemáme ani materiál který vydrží spalování vodíku, a přesto hydrolox pohony fungují.

Odpovědět


Re: Re: Materiál?

Josef Hrncirik,2022-04-09 15:51:57

Ano, ale je přidáván přebytek vodíku aby spaliny měly malou M. Potom ale klesne i teplota spalin. Hledá se optimum složení pro impuls. Materiál máme, Cu trubkami či štěrbinou chlazení trysky protéká chladící kapalný O2, ev. v okolí stěn trysky je spalována ještě bohatší směs ještě méně horkého plamene. Teplota a optimální stechiometrie obvykle nejsou uváděny, určitě nejsou jen jednoduchých 2 H2+ O2.

Odpovědět

NERVA

Pepa Nováků,2022-04-05 08:23:55

Takze reinkarnace NERVA?

https://en.wikipedia.org/wiki/NERVA

Odpovědět


Re: NERVA

Václav Čermák,2022-04-05 09:45:05

NERVA měla pevné jádro reaktoru. Tohle by mělo pracovat s roztaveným "jádrem", takže na teplotě vyšší a díky tomu s vyšším specifickým impulsem.

Ale jsem teda v současné zeleně hysterické době zvědavý, jak budou někde testovat něco, co má trysku a je v tom roztavené jádro reaktoru držící na místě jenom odstředivou silou. Když tenkrát vyvíjeli NERVU, tak to prostě testovali v poušti a hotovo. A to je nakonec, jestli se nepletu, i fyzicky rozstřelili, aby zjistili, co to udělá.

Odpovědět


Re: Re: NERVA

Jan Novák9,2022-04-06 08:33:31

Teplota nebude vyšší než např. lože z keramických kuliček s uranem, na to nejsou materiály. Ovšem technická náročnost pohyblivých částí by byla zbytečně mnohem vyšší. Na zemi to nemůžete spustit, při zastavení motoru máte atomovou bombu když se náplň steče na jedno místo. To ostatně hrozí i ve vesmíru, rozravený uran při zastavení otáčení vytvoří kapku i ve stavu beztíže.

Stačí si vzpomenout na hysterii proti vypouštění velice silně zředěné supertěžké vody z nádrží ve Fukušimě do oceánu. Ve výfuku z tohohle motoru bude taky trocha tritia takže na zemi to nikdo nepovolí spustit, jedině možná s heliem místo vodíku.

Odpovědět


Re: Re: NERVA

Pepa Nováků,2022-04-06 09:33:40

Právě způsob roztavení uranu a dosažení deklarované teploty mi je největší záhadou. Buď to nebude čistý uran, ale jen nějaký radioizotopový termočlánek. Nebo budeme startovat s funkčním moderovaným jaderným reaktorem?

Odpovědět


Re: Re: Re: NERVA

Jan Novák9,2022-04-09 08:18:28

Budete startovat s funkční atomovou bombou z vysoce obohaceného uranu :-)))
Opatrně vytahovat tyče zachytávající neutrony aby to ještě nebouchlo a za stálého otáčení balancovat na hranici řetězové reakce. Na moderátor tam jaksi není místo, možná až po roztavení.
Po roztavení se už jen modlit aby se otáčení nikdy nezastavilo...

Odpovědět


Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku








Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace