Несколько слов про крылатую ракету с ядерным источником энергии

[tnenergy]

Наверное вы уже в курсе, что вчера Путин в публичном выступлении рассказал про всякое новое оружее, которое разрабатывается в РФ и было там много чего более-менее известного ранее, кроме одного изделия: крылатой ракеты с "неограниченной дальностью за счет сверхмощной ядерной энергетической установки"  в габаритах крылатых ракет "Томагавк" (0,53 м

Comments

[pascendi]

Есть ли хоть один ВРД с нагревом проходящего воздуха теплообменником? Насколько я знаю, это практически непреодолимая техническая преграда -- никаких технических преград нет, есть просто отсутствие необходимости в этом при использовании химической энергии. Более того, использование химического топлива (горючего) в сочетании с кислородом воздуха в качестве окислителя ТРЕБУЕТ, чтобы воздух проходил через зону реакции.

При этом существуют решения, в которых химический источник (твердое топливо, содержащее горючее и окислитель) создает "начальную" реактивную струю, в которую через эжектор подсасывается воздух, который этой начальной струей дополнительно нагревается. В результате масса, скорость и объем рабочего тела значительно увеличиваются по сравнению с тем, что было бы при использовании только РДТТ. У меня диплом был на эту тему.

совершенно не ясно, зачем добавлять крылатой ракете сложность и вес, если можно напрямую? -- две причины:
а) прошедший через активную зону воздух получает радиоактивное загрязнение и оставляет след, по которому ракету можно обнаружить;
б) негерметичная АЗ опасна при хранении и эксплуатации, кроме того, при хранении ее параметры могут (теоретически) неконтролируемо меняться. Вообще любые опасные штуки (например, ракетное топливо НДМГ/АТ) должны капсулироваться на время хранения так, чтобы не выпускать наружу лишнее.

Лишние вес и сложность с избытком компенсируются огромной энергоемкостью, по сравнению с обычными источниками энергии.

И есть еще одна причина, о которой Вы сами сказали: мы не можем использовать болванку U или Pu - они элементарно сгорят в потоке воздуха буквально через минуту. Зато мы можем заключить ее в высокотемпературную керамику, например, которая будет отдавать тепло теплоносителю -- а он воздуху.

Ну, или непосредственно греть воздух от этой керамической болванки. Некоторые сорта выдерживают до 2500 К, насколько я помню. А ВНДС-1 и побольше (до 3500 К, рекомендуемая рабочая температура -- 3250 К).

Замечу еще в скобках, что в этом случае мы имеем компактную монолитную АЗ, и снимается проблема "дырявленья" ее и внесения внутрь веществ, дополнительно поглощающих нейтроны.

[tnenergy]

>а) прошедший через активную зону воздух получает радиоактивное загрязнение и оставляет след, по которому ракету можно обнаружить;

Каким образом обнаружить? Какие датчики для этого вы предлагаете использовать? С какого расстояния.

>б) негерметичная АЗ опасна при хранении и эксплуатации, кроме того, при хранении ее параметры могут (теоретически) неконтролируемо меняться.

Какие-то придуманные сложности. При хранении ничего не мешает заглушки на ПВРД поставить.

>Ну, или непосредственно греть воздух от этой керамической болванки.

Надо же. Оказывается теплообменник не нужен.

>Замечу еще в скобках, что в этом случае мы имеем компактную монолитную АЗ, и снимается проблема "дырявленья" ее и внесения внутрь веществ, дополнительно поглощающих нейтроны.

В каком случае - с теплообменником? А тепло забирать по поверхности? Это ненаучная фантастика. Посмотрите на теплообменник под названием "активная зона ВВЭР-1000", и убедитесь, что с "дырками" и "веществом дополнительно поглощающем нейтроны в АЗ" там все в порядке.

[pascendi]

1. Не знаю. Этим не занимался, слышал от специалистов.
2. Возможно. Но гнать атмосферный воздух через активную зону... Стрёмно как-то. К тому же правильно запакованная АЗ останется целенькой при падении ракеты на испытаниях, в отличие от. Во всяком случае, не раскидает активные изотопы по окружающей полянке.
3. Про теплообменник или цельную АЗ в оболочке -- считать надо. Зависит от того, что эффективнее с точки зрения передачи тепла воздуху. У передачи через оболочку есть конструктивные ограничения (площадь поверхности -- там особо не поиграешь). Теплообменник теоретически эти ограничения снимает -- форму теплоотдающей конструкции можно варьировать в широких пределах, к тому же при передаче тепла через оболочку нагрев передающей поверхности падает с расстоянием от АЗ, а наличие теплообменника позволяет подводить примерно одинаковую температуру и к периферии.
4. Внесение большого количества материала оболочек в АЗ сразу в несколько раз увеличивает необходимое количество ядерного топлива -- это не я написал.
5. Компактная АЗ диаметром 11 см и АЗ ВВЭР-1000 диаметром... сколько там метров? Вы же сами пишете: "Нам нужно прокачивать через него много воздуха, которому мы будем отдавать тепло. примерно 2/3 пространства займут "воздушные трубки". То есть при прогоне воздуха через АЗ мы получаем неизбежное увеличение диаметра.

Есть еще один аспект, который Вы не приняли во внимание: аэродинамика. "Дырявая" АЗ такого вида, как Вы показали на снимках, создает чудовищное аэродинамическое сопротивление, практически останавливает сверхзвуковой входной поток, который потом надо снова разгонять до сверхзвука (а это немалая длина!). А вот монолитную АЗ можно засунуть в обтекаемое центральное тело, позади которого в обтекаемом же канале будут тонкие лопасти теплообменника -- либо пассивного радиаторного типа, либо активного с теплоносителем. В эжекторную схему это вписывается идеально.

эээ... а как же "бассейн"?

[ext_836326]

>>А тепло забирать по поверхности? Это ненаучная фантастика. Посмотрите на теплообменник под названием "активная зона ВВЭР-1000", и убедитесь, что с "дырками" и "веществом дополнительно поглощающем нейтроны в АЗ" там все в порядке.

- жидкометаллический теплоноситель + бассейновое охлаждение монолитной АЗ? Тем более, - у нас возможность делать сплавы с обогащенным ураном (U235/U233)/ плутонием. Вот тебе и компактность.

Кстати, во всей этой байде мне интересен момент хранения/ пуска (не говоря уже о регуляции). Ну, Kilopower мы помним, как (оба два три вопроса). А тут что скреативить?

Компактность и регуляция

[phdnk]

Не хотите ли для пущей компактности добавить уран в теплоноситель ?
Бериллий тоже будет полезен в активной зоне: и как замедлитель, и как размножитель нейтронов из-за Be(n, 2n)
Есть даже уран-бериллиевая эвтектика при температуре до 1300С. https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/jres/50/jresv50n2p63_A1b.pdf

Регуляцию обычно видят как барабанный боковой отражатель.
http://www.freepatent.ru/patents/2149468
http://www.projectrho.com/public_html/rocket/enginedeck.php

Ну и напоследок я хотел напомнить об уникальных тепловых свойствах бриллианта, перспективах его применения как материала, отделяющего твелы от теплоносителя. И еще о том, что CVD метод не налагает ограничений на размер выращиваемого монокристалла.

[c70we7]

> При этом существуют решения, в которых химический источник (твердое топливо, содержащее горючее и окислитель)
> создает "начальную" реактивную струю, в которую через эжектор подсасывается воздух, который этой начальной
> струей дополнительно нагревается. В результате масса, скорость и объем рабочего тела значительно увеличиваются
> по сравнению с тем, что было бы при использовании только РДТТ. У меня диплом был на эту тему.

А разве подогрев подсасываемого воздуха не приводит к охлаждению «"начальной" реактивной струи»? Не получается ли что увеличение объёма и массы добавочного воздуха полностью компенсируется уменьшением температуры и объёма этой самой начальной струи?
Но существенную выгоду можно извлечь из того что подсасываемый воздух возить с собой не надо, зато он помогает формировать тягу.

[phdnk]

В таких системах "разбадяживания выхлопа" двигателя достигается повышение тяги ценой снижения скорости истечения газов и их температуры.

[sir_derryk]

>>прошедший через активную зону воздух получает радиоактивное загрязнение и оставляет след, по которому ракету можно обнаружить;
По-моему, там тепловой след будет такой, что это неактуально.