ТЭМ (ЯЭДУ, КЭТА) - Российский Ядерный Планетолёт

flankerivo

Йонники вероятно только для маневрировании. Упоминали ресурс 50 000 часов. Дни и ночи выше 2000. Но это ресурс у них.

SuperZveruga

Vaal писал(а):

а температурка какая после турбины

Ролик говорит, что даже эти углеродные панели в ИК диапазоне светиться будут. То есть трубы будут очень горячие и под очень высоким давлением. Как они в таких условиях реализовали гибкие сильфоны - уму не постижимо.

Я думаю что трубы нифига не из нержавейки. Это какой-то классный сплав. У нас оболочки ТВЭЛов из сплава циркония, почему бы нам и трубы такие крутые не сделать?

И ещё добавлю цитатку из новости о миссии Нуклон.

Цитата:

Исполнительный директор уточнил, что по конструкции космический буксир будет представлять собой транспортно-энергетический модуль с открытой архитектурой. Его главные особенности - способность автономно вырабатывать энергию за счет ядерного реактора мегаваттного класса в течение длительного времени и возможность перевозить различные полезные нагрузки.

То есть вся архитектура модульная и описанные мной пункты 4.2 и 4.3 предельно актуальны.

Они могут и обычный реактор на ТЭМ поставить, а в хвост пилотируемого межпланетного экспедиционного комплекса ионно-ядерный двигатель (решил так называть симбиоз реактора с турбинным генератором и ионным ускорителем реактивной струи из реактора - ИЯД). Могут и сразу в начало ТЭМ ИЯД поставить и тогда буксир будет способен не только медленно тянуть, но и быстро толкать.

SuperZveruga

Нагрев в ИК камере.

SuperZveruga

На каждую панель идёт две трубы притока и две трубы оттока.

То есть гидравлическая система двойная - резервирована.

SuperZveruga

Походу это теплообменник.

Там где теплообменник нет сильфонов. Там температура первого контура передаётся второму, с более низким давлением, который течёт по углеродным радиаторам с сильфонами.

Помню новость от Центра Келдыша, которые говорили, что наконец-то создали теплообменник для ТЭМ. А я тогда думал - нафига он нужен?

SuperZveruga

Погадаю на кофейной гуще:

1. Там баки для гелий-ксеноновой смеси. Баки позволяют дозаправку от стыковочного узла.
2. Антенна связи.
3. Камеры наблюдения. На солнечные панели направлено по две камеры разных диапазонов, ИК и видимый.
4. Радиатор агрегатного отсека.
5. Интерфейсный порт для подключения и тестирования всего ТЭМ внешними средствами.
6. А вот это непонятно что. К этим панелям не идут трубки, а провода в таком разрешении никто рисовать не будет. Могу предположить, что это радиатор связанный системой хранения гелий-ксеноновой смеси. Скорее всего она хранится при низких температурах и есть какая-то холодильная система, чтобы топливо не тратилось по дороге.

женя

SuperZveruga писал(а):

...Погадаю на кофейной гуще:
1. Там баки для гелий-ксеноновой смеси. Баки позволяют дозаправку от стыковочного узла...

Предположение оправданное, т.к. смысл оставлять внутреннее пространство "трубы-фермы" пустым!

Интересная конструкция!
Всё это началось со вброса ~~или с выброса~~ фоток :lol:

Пост#10287 на стр.515
https://forum.novosti-kosmonavtiki.ru/index.php?topic=11908.10280

Интересно, как отреагировали "партнёры" из-за рубежа... Мне пока ничего не попадалось...

SuperZveruga

Подниму свой пост от осени 2019 года. Вот тут я читал в актах про угольный холодильник.

SuperZveruga писал(а):

Из приёмного акта ОКР ТЭМ от 2018 года следует:
1. Все необходимые наземные конструкционные детали созданы и испытаны.
2. Капельные холодильники испытаны на ряду с ещё тремя другими вариантами панельных холодильников

Далее про демонстратор.

Цитата:

3. В ходе работ по ОКР за 2013-2015 годы испытывали ЭРД ИД-200 и ИД-500 (тяга 375-750 мН, УИ 70000 м/с, КПД 0,75, мощность – до 35 кВт.).
4. Во время выполнения ТЗ в 2016 году неожиданно появилось дополнение к нему в виде орбитального демонстратора ТЭМ на 500 кВт, по которому хоть и с опозданием, но разработана документация.

Вот это дополнение и есть создание того, что мы сейчас видим на Арсенале. И судя по заданию его тепловая мощность 0,5 МВт. Электрическая мощность 0,5 МВт * 0,3 КПД = около 150 кВт, что сходится с предварительной оценкой по двигателям. Этот аппарат по заданию должны провести через термо-вакуумные испытания. Были предложения о проведении этих испытаний прямо в космосе. Результат принятого решения неизвестен, но в КБ Решетнёва в Железногорске, сейчас строят самую большую в России термовакуумную камеру. Учитывая, что город является закрытым и связан с ядерными технологиями, то могут провести испытания всего ТЭМ с реактором там. Но я сомневаюсь, что он влезет в ту камеру в разложенном виде, по этому вариант запуска этой модели в космос Ангарой-А5М с Восточного до сих пор актуален.

Далее, из своего раннего.

SuperZveruga писал(а):

При этом ОКР ТЭМ 2013-2015 годов закончен (в 2018 году), но сейчас продолжается другой ОКР,

Вот этот другой ОКР скорее всего и есть ОКР "Экипаж" - модель ТЭМ с тепловой мощностью 0,5 МВт, который сейчас создаётся в Арсенале.

Цитата:

согласно которого уже полученные технологии не являются окончательными. Например разрабатываются новые ЭРД. По результатам их испытаний могут быть приняты изменения к ТЗ к окончательному ОКР Нуклон, по которому должен быть создан уже реальный ядерный мегаваттный буксир.

То есть получается, что Нуклон это не то, что мы сейчас увидели в Арсенале. Нуклон может быть другим. А раз Нуклон будет запускаться без тестирования (как сказано в СМИ), значит Экипаж точно будут тестировать. Вот только неизвестно где.

SuperZveruga

Если ОКР Экипаж создаваемый сейчас в Арсенале будут запускать в космос, то учитывая массу аппарата в 7 тонн и безопасную высоту подъёма - ГПО, это должна быть Ангара-А5М, первый запуск которой намечен на 2024 год.

Цитата:

31 января 2020 года источник в ракетно-космической отрасли сообщил СМИ, что Роскосмос и Минобороны России одобрили модифицированную «Ангара-А5М» с повышенной по отношению к изначальной «пятерке» грузоподъемностью и отвечающую требованиям военного ведомства. Ожидается, что А5М появится в 2024 году и будет выводить с Восточного на низкую околоземную орбиту полезную нагрузку массой 27,5 тонн. 14 февраля эту информацию подтвердил СМИ глава Роскосмоса Дмитрий Рогозин

Первая А5М в 2024 году, а вторая, инфа из госзакупок, в 2025.

Исходя из требований Минобороны следует полагать, что миниатюрный старший брат Нуклона - Экипаж, должен использоваться в оборонных целях. Собственно я в этом и не сомневался.

Спойлер: Показать

В такой ситуации Нуклон, учитывая его в 6-8 раз большую мощность (3-4 МВт тепловой мощности Нуклона против 0,5 МВт у Экипажа), должен быть в около 7 раз массивнее. Это мои догадки...

Если Экипаж будет весить 7 тонн, то Нуклон может весить около 7 тонн * 7 коэф = около 50 тонн.

Такую массу на ГПО способен поднять только Енисей, первый запуск которого намечен на 2028 год.

Итого.

Если будут запускать Экипаж, то где-то в 2025 году или позднее, Ангарой-А5М с Восточного.

Если будут запускать Нуклон, то где-то в 2030 году или позднее, Енисеем с Восточного.

SuperZveruga

У нас очень бурное десятилетие впереди. Нужно засучить рукава и работать.

SuperZveruga

Цитата:

МОСКВА, 17 сентября. /ТАСС/. Госкорпорация "Роскосмос" рассматривает естественный спутник планеты Юпитер Каллисто как наиболее перспективное место для третьей обитаемой базы после Луны и Марса. Об этом сообщил ТАСС исполнительный директор Роскосмоса по перспективным программам и науке Александр Блошенко.

"Каллисто - это третье место в Солнечной системе, где, по мнению научной общественности, наиболее целесообразно организовывать базу для человека после Луны и Марса", - рассказал Блошенко.

Он пояснил, что привлекательность Каллисто для изучения и освоения обусловлена тем, что на нем имеется в большом количестве водяной лед, под которым находится незамерзающий океан. Кроме того, добавил Блошенко, на Каллисто была зафиксирована сейсмическая активность, что говорит о наличии у спутника горячего центрального ядра.

То есть маршрут Нуклона таков.

1. Земля.
2. Луна.
3. Земля.
4. Венера.
5. Спутник Юпитера Каллисто.

Сравнение Каллисто с Луной.

Средний радиус

Луна 0,273 земного
Каллисто 0,378 земного

Площадь поверхности

Луны 0,074 земной
Каллисто 0,143 земной

Каллисто чуть больше Луны

Масса

Луны 0,0123 земной
Каллисто 0,018 земной

Средняя плотность

Луны 3,346 г/см³
Каллисто 1,834 г/см3

При большем размере Каллисто ощутимо менее плотный и по этому

Ускорение свободного падения на экваторе

Луна 1,62 м/с² (0,165 g)
Каллисто 1,24 м/с² (0,126 g)

Первая космическая скорость

Луна 1,68 км/с
Каллисто 1,7 км/с

Вторая космическая скорость

Луна 2,38 км/с
Каллисто 2,44 км/с

для взлёта с Каллисто нужно затратить туже энергетику, что и для взлёта с Луны

Период вращения

Луна - синхронизирован (всегда повёрнута к Земле одной стороной)
Каллисто - синхронизирован (всегда повёрнута к Юпитеру одной стороной)

С Каллисто удобно изучать Юпитер.

То есть если мы получим технологии многоразового взлёта и посадки на Луне с помощью добываемой на нашем спутнике воды, то мы сможем точно также делать это на Каллисто.

Поверхность Каллисто.

SuperZveruga

Этот теплообменник

предполагает два контура. Сильфоны во втором.

Что касается первого контура.

Цитата:

"В декабре 2014 года в результате совместной работы специалистов АО 'НИКИЭТ" и ОАО "Опытный завод тугоплавких металлов и твердых сплавов" впервые в мире были изготовлены горячекатаные трубы необходимого сортамента из молибденового сплава ТСМ-7", — говорится в сообщении. Эти трубы предполагается использовать для рабочих органов системы управления и защиты космической реакторной установки.

Цитата:

...генеральный конструктор НИКИЭТ доктор технических наук Юрий Драгунов...

В процессе работы над космической атомной установкой специалисты ФГУП «НИИ НПО «Луч» (Подольск) впервые в мире разработали промышленную технологию создания монокристаллических длинномерных трубок из тугоплавких металлов (молибден, вольфрам, тантал, ниобий) и сплавов. Данное изобретение позволяет изготавливать агрегаты двигателей, способных работать при температуре 1500 °C.

SuperZveruga

Vaal писал(а):

Применение ксенона имеет смысл, только если каким-то образом используется его уникально высокая способность к ионизации.

Можно такой вывод сделать. И отсюда предположить, что они будут использовать не просто ядерный реактор с турбиной, но ионно-ядерный двигатель.

Но можно также предположить, что ксенон нужен лишь для глушения активной реакции реактора на быстрых нейтронах. То есть это для того, чтобы реактор не расплавился.

А ещё можно предположить, что более тяжёлым ксеноном легче крутить турбину. Почему ксенон, а не другой тяжёлый газ? Наверное потому, что он плохо подвержен радиоактивному распаду.

SuperZveruga

Я тут к необычным выводам прихожу, по поводу угольного радиатора. Конаныхин про это обмолвился, но я сейчас не помню, что он точно говорил, я запомнил только испарение углерода.

Подозреваю, что он не просто угольный этот радиатор, там хитрые элементы. Представляют из себя контейнеры из металла, или относительно легкоплавкого карбида, заполненные графитом.

Есть открытие СССР от 69 года об ускоренном испарении углерода.

Простой графит в вакууме активно испаряется сублимируя (сразу переходя в газ) при температуре 4000 К. Но вот если на графит капнуть каплю расплавленного железа, то скорость испарения возрастает в десятки раз. Капля металла начинает работать как молекулярный насос. Максимальная скорость испарения достигается вблизи температуры плавления капли металла.

То есть можно предположить, что при перегреве оболочка этих контейнеров может достигать критических температур и размягчаться. В результате чего начинается активное испарение углерода. Таким образом происходит сброс критического тепла. При падении температуры ниже критического уровня оболочка самовосстанавливается затягиваясь под действием сил поверхностного натяжения и остывая твердеет, в результате чего прекращается активное испарение графита. Контейнер переходит в нормальный режим работы.

Углерод испаряется не атомарно, а хлопьями или фуллеренами. То есть вокруг ТЭМ при достижении критических температур будет образовываться пыльная чёрная атмосфера.

Но это только один из вариантов моих размышлений по поводу работы радиатора. Может принцип работы проще и иной.

Углеродный радиатор позволяет значительно снизить его стоимость. Не нужно применять тугоплавкие материалы.

SuperZveruga

SuperZveruga писал(а):

вокруг ТЭМ при достижении критических температур будет образовываться пыльная чёрная атмосфера.

Цэ космический паровоз. :mrgreen:

Alexandr

SuperZveruga
Vaal
Время межпланетного полёта определяется временем старта, траекторией, характеристической скоростью и т.д. а не только двигателем.

Белые панели - ХИ эл. преобразователей. ТО газ-жидкость находятся возле турбин в "голове состава", их видно на презентации.

Давление в первом контуре не более 4МПа на выходе компрессора и 1500К перед первой турбиной. Температура и давление во втором контуре могут быть заданы произвольно и не зависеть от условий первого, т.е. там может применяться вода, спирт, этиленгликоль и т.п.

Внутри раздвижной штанги проходят коммуникации, там нет места для размещения каких либо ёмкостей. Это тоже видно из презентации.

RusWin

ГЫ, а если белое это генератор Зеебека, который в народе генератор Пельтье?

SuperZveruga

Vaal писал(а):

засунуть в него поглотитель нейтронов

Как я понимаю тут всё несколько сложнее. В ядерных реакциях всё наоборот. Не так как я себе представлял всю свою жизнь. Медленные нейтроны опаснее быстрых. А тяжёлые атомы замедляют нейтроны хуже лёгких. То есть для неопасной цепной ядерной реакции в быстром реакторе требуется держать поток нейтронов в узком коридоре.

В обычном реакторе на тепловых нейтронах ВВЭР вода по сути представляет собой эффективный замедлитель нейтронов. В РБМК им является графит. Тёплые нейтроны нужны для их эффективного захвата ураном-235 и последующего деления. Быстрые нейтроны хуже захватываются ядрами урана-235 и потому, в реакторах на быстрых нейтронах, вода слишком эффективный замедлитель. Нейтроны в воде сильно тормозятся и становятся слишком медленными и от того очень опасными.

Чем медленнее нейтрон тем он лучше захватывается ураном-235.

И это может привести к ядерному взрыву.

И чтобы реактор не расплавился нужно подобрать подходящий замедлитель. Чтобы не так сильно тормозил нейтроны. При этом вещества из лёгких атомов тормозят нейтроны лучше тяжёлых. Например водород самый лёгкий и самый лучший замедлитель нейтронов, по этому он худший вариант для реакторов на быстрых нейтронах.

По этому для уменьшения замедления нейтронов в быстрых реакторах применяют вещества с более тяжёлыми атомами - натрий, калий, свинец висмут - все они тяжелее кислорода и водорода входящих в состав молекулы воды. И ксенон тоже тяжелее, потому он тоже будет меньше тормозить нейтроны чем вода.

Если бы мы применяли в быстром реакторе только водород или только гелий, то он бы более вероятно расплавился, чем при использовании ксенона.

А почему тогда в ТЭМ наряду с ксеноном применяют лёгкий и сверхтекучий гелий? Этот вопрос я как-то задал "Татарину" - форумчанину с Новостей-Космонавтики, который достаточно хорошо разбирался в ядерной физике. И он тогда сказал, что во первых гелий всё равно образуется в процессе ядерных реакций - сам по себе. И по этому без него никак. Там так или иначе будет смесь ксенона и гелия, даже если изначально не добавлять гелий. А во вторых гелий очень инертен к ядерным реакциям. То есть он очень и очень неохотно участвует в захвате нейтронов и даже если захватит, то ничего особо страшного не произойдёт.

SuperZveruga

Попробуй разглядеть насосы второго контура.

SuperZveruga

Alexandr писал(а):

Белые панели - ХИ эл. преобразователей.

А углеродные панели тогда зачем, если это термоэмиссия?

RusWin писал(а):

ГЫ, а если белое это генератор Зеебека, который в народе генератор Пельтье?

Зачем тогда нам нагревать реактор до 1500 К, если это термоэлектрика?

yaapelsinko

женя писал(а):

Интересно, как отреагировали "партнёры" из-за рубежа... Мне пока ничего не попадалось...

Впечатление такое, что у них стадия отрицания. :lol:

SuperZveruga

Я вот такую инфу нашёл о причине высокой температуры.

Цитата:

Расчетная оценка, проведенная применительно к такой энергоустановке мощностью 250 кВт, показывает, что доступная современным ракетам носителям, типа Ангара 5, в качестве полезной нагрузки, масса энергоустановки обеспечивается лишь при площади холодильника-излучателя, соответствующей минимальной температуре термодинамического цикла, не менее 400К, при этой температуре для получения относительно высоких значений КПД энергоустановки максимальная температура цикла должна быть не менее 1500К.

Цитата:

расчетная оценка на устойчивость к воздействию внешнего давления, проведенная применительно к трубопроводу подвода рабочего тела с температурой 1500К и давлением 38 кгс/см2 к турбине, выполненному из сплава НбЦУ и расположенному внутри трубопровода подвода рабочего тела с температурой 1100К и давлением 40 кгс/см2 к источнику тепла, в составе вышеупомянутой энергоустановки, мощностью 250 кВт

Газ чем горячее тем более вязкий.

Патент 0002669609 от 12.10.2018
КБ Хруничева
Космическая энергетическая установка с машинным преобразованием энергии

Цитата:

В состав установки входят:
1. источник тепла - ядерная реакторная установка,
2. турбокомпрессор,
3. теплообменник-рекуператор,
4. теплообменник-холодильник, обеспечивающий отвод низкопотенциального тепла из рабочего контура энергоустановки, посредством жидкого теплоносителя и холодильника-излучателя тепла (ХИ) в космическое пространство,
5. электрогенератор,
6. трубопроводы, составляющие с вышеперечисленными агрегатами замкнутый рабочий контур энергоустановки, в том числе трубопровод (6), сообщающий выход тепловоспринимающего тракта теплообменника-рекуператора (3) со входом в источник тепла (1) и расположенный внутри трубопровода (6), трубопровод (7), сообщающий выход источника тепла (1) со входом в турбину турбокомпрессора (2).

При работе энергоустановки нагретое до высокой температуры газообразное рабочее тело по трубопроводу 7 поступает с выхода источника тепла 1, в турбину турбокомпрессора 2. Противотоком к нему, по кольцевому каналу трубопровода 7, газообразное рабочее тело, с меньшей температурой, поступает с выхода теплообменника-рекуператора 3 на вход в источник тепла 1. Между этими потоками рабочего тела происходит теплообмен, через стенку трубопровода 7, в результате чего устанавливается средняя между температурами газовых потоков температура стенки трубопровода 7, имеющая существенно более низкое значение, чем температура газа на выходе источника тепла 1, что обеспечивает более высокие прочностные характеристики материала трубопровода 7. При этом, вследствие гидравлических потерь давления при течении рабочего тела в тепловыделяющем тракте источника тепла 1, давление в трубопроводе 7 меньше, чем давление в трубопроводе 6, на величину этих потерь, т.е. стенка трубопровода 7 работает на устойчивость к внешнему воздействию разности этих давлений.

То есть есть теплообменник-рекуператор, который мы не видим в силу его малого размера и расположения в зоне реактора. Есть теплообменник-холодильник, которым я считаю белые панели. И есть холодильник-излучатель - чёрные углеродные панели.

крокодил

Придется на Старшипе запускать))

flankerivo

Придется на Ангаре запускать.

SuperZveruga

SuperZveruga писал(а):

доступная современным ракетам носителям, типа Ангара 5, в качестве полезной нагрузки, масса энергоустановки обеспечивается лишь при площади холодильника-излучателя, соответствующей минимальной температуре термодинамического цикла, не менее 400К

Я тоже сначала не вкурил.

Температура газа на входе в реактор 1100К. Но этот газ попадает в реактор через рекуператор. А полный термодинамический цикл включает в себя все холодильники. И конкретно в приведённой цитате говорится о температуре в холодильнике-излучателе, тот который углеродный.

Отсюда можно сделать вывод, что жидкость во втором контуре охлаждения, в углеродных панелях, остывает до 400К. Это всего 124°С. Верхний порог второго контура неизвестен.

Alexandr

RusWin писал(а):

ГЫ, а если белое это генератор Зеебека, который в народе генератор Пельтье?

Всё излучаемое аппаратом в пространство тепло является низкотемпературным, дальнейшее преобразование не эффективно.

SuperZveruga писал(а):

А почему тогда в ТЭМ наряду с ксеноном применяют лёгкий и сверхтекучий гелий?

С точки зрения физики реактора, лучше использовать чистый ксенон. С точки зрения преобразования тепла, лучше чистый гелий. Компромис...

SuperZveruga писал(а):

То есть есть теплообменник-рекуператор, который мы не видим в силу его малого размера и ...

В состав РУ входят три регенератора газ-газ, три теплообменника газ-жидкость, три двухконтурных ТКГ и сам реактор тоже двухконтурный.

SuperZveruga писал(а):

Верхний порог второго контура неизвестен.

Скорее всего менее 600К.

SuperZveruga

Alexandr писал(а):

Скорее всего менее 600К.

Поговаривают, что это высокотемпературное вакуумное масло.

Alexandr

SuperZveruga писал(а):

Поговаривают, что это высокотемпературное вакуумное масло.

Температура газа в ТО 700-300К, а температура второго контура определяется Вторым же началом

Alexandr

Спойлер: Показать

Расстояние между гранями балок насчитал в 1,5 метра, исходя из высоты рабочего 180см. Размер секции ХИ получился 3,5х15,5 метров. Общая эффективная площадь излучения 436,2м.кв. Выше по теме, я для эл. мегаватта на газовой смеси насчитал 1820м.кв. потребной эффективной площади при теплоёмкости газа 678 Дж/кг*гр. Следовательно, для тех же условий, но на 436,2м.кв. требуется жижа теплоёмкостью не ниже 2828Дж/кг*гр. Если макс. температуру жидкости ограничить 430К, то из-за снижения дельты температур по сравнению с газом в 1,42 раза, потребная теплоёмкость будет 4041Дж/кг*гр, что укладывается в теплоёмкость воды при 10атм. и 433К.

КотЫ, прикиньте пожалуйста своей линейкой, сколько у вас ХИ получится?

Ещё. В презентации рисуют парные трубки подвода ХИ , на фото только по одной... похоже, на все деньги сразу не навалят.

SuperZveruga

Alexandr писал(а):

Общая эффективная площадь излучения 436,2м.кв. Выше по теме, я для эл. мегаватта на газовой смеси насчитал 1820м.кв.

Конаныхин такие же цифры насчитал. Примерно 450 м2 для Экипажа и 2000 м2 для Нуклона. При этом он, кроме своих расчётов опирался на статью, по моему из Центра Келдыша. Нужно внимательно его последний ролик посмотреть (мне сегодня лень). В той статье много интересных цифр.

Alexandr писал(а):

что укладывается в теплоёмкость воды при 10атм. и 433К.

В патенте на Нуклон (который я здесь не выкладывал) вода упоминается в качестве охладителя второго контура. Там даже парогенератор есть. Но проблема в том, что в патенте на Экипаж этот парогенератор не указан. Там вообще не указан насос или компрессор второго контура.

ТЭМ (ЯЭДУ, КЭТА) - Российский Ядерный Планетолёт

Кто сейчас на конференции