РИТЭГи, по мотивам статьи на AtomInfo.Ru Опции

[ДяДя ФеДоР]

Уважаемая редакция!

Спасибо за статью Опыт военных гидрографов РФ может ускорить очистку Севпорпути от РИТЭГов!
Очень уж Вы интересный (и, как я понимаю, болезненный для всей атомной отрасли России) вопрос затронули!
Да и еще и появление на форуме товарищей из Эстонии подогрело у меня интерес к данной теме!

В общем, если позволите, вопрос к читателям и специалистам -

а как вообще сейчас обстоят дела с производством РИТЭГов?
мы окончательно утратили технологию / производственные цепочки / специалистов?
либо - какие ключевые элементы производственных цепочек утрачены?
есть ли какие-нить "стратегические инициативы" по восстановлению этого сегмента (в контексте возрождения СевМорПути / наращивания сил ВМФ / освоения шельфов и т.д.)?

[armadillo]

у меня другие вопросы. допустим мы их производим.
- как охранять? вешать на него дроидов?

[Smith]

кое-что по теме:

К основным задачам, стоящим в настоящее время перед специалистами ОАО «НИИТФА», следует отнести:
- сохранение научно - технического потенциала и технологических процессов изготовления РИТЭГ с целью изготовления этих РИТЭГ в случае поступления заказов на их поставку (с) http://www.vniitfa.ru/index.php?option=com...44&Itemid=1

насколько я понимаю, это "частная" инициатива Института, а не стратегическая задача, спущенная сверху.
п.с. презентация, приложенная к докладу, весит аж 30 МБ и не содержит ничего, кроме фоток.

Сообщение отредактировал Smith - 18.1.2012, 16:24

[ДяДя ФеДоР]

Уважаемый Smith,

Спасибо! интересный доклад и познавательные фотографии в презентации.

2all -
То есть, сейчас РИТЭГи никому не нужны - ни в России, ни на экспорт?
Минприроды и военные что - собираются все маяки и навигационные точки на севере перевести на ветряки и солнечные батареи?
А изотопы для РИТов - нарабатываются? или также забыли про это?

[Татарин]

Да и еще и появление на форуме товарищей из Эстонии подогрело у меня интерес к данной теме!

А как связана Эстония с РИТЭГами?
Я вижу только одну связь: когда-то 20 лет назад в Нарве был завод "Балтиец", который собирал оные. Но того завода уж нет давно, а все местные РИТЭГи с маяков давно сняты и утилизированы.

[Татарин]

А изотопы для РИТов - нарабатываются? или также забыли про это?

Pu-238? или Sr-90?
А есть способ их НЕ нарабатывать?

[ДяДя ФеДоР]

А как связана Эстония с РИТЭГами?
Я вижу только одну связь: когда-то 20 лет назад в Нарве был завод "Балтиец", который собирал оные. Но того завода уж нет давно, а все местные РИТЭГи с маяков давно сняты и утилизированы.

именно эта логическая цепочка, Вы правы - увидев эстонских товарищей, я вспомнил про Нарву!
а то, что нет ничего - так я понимаю... просто, навеяло!

[ДяДя ФеДоР]

Pu-238? или Sr-90?
А есть способ их НЕ нарабатывать?

я имел в виду, что нарабываются = выделяются / используются для конкретных нужд!
какой Вы, однако, тов. Татарин, въедливый!

[VBVB]

То есть, сейчас РИТЭГи никому не нужны - ни в России, ни на экспорт?

В принципе есть интересный вариант применения РИТЭГов на основе стронция-90 для для нужд неатомного подплава отечественного ВМФ.
Изотоп стронция-90 наиболее дешев, может производится из ОЯТ тоннами, имеет энерговыделение 0.21 кВт/кг в виде керамики SrTiO3.
Проскакивали сведения, что на этом изотопе принципиально возможно на уровне имеющихся технологий создание РИТЭГ динамического типа с кпд около 23-25% (Stirling Radioisotope Generator, SRG). Т.е. возможно создание капсульного типа необслуживаемого радиоизотопного устройства, генерирующего 150-200 кВт электроэнергии размером грубо 1х1х2.5 м и весом в 25-30 тонн. Две-три такие капсулы в удаленной кормовой части корпуса способны обеспечить современную ДЭПЛ электричеством для заряда батарей и регенерации воздуха, что позволит в несколько раз увеличить ее подводную автономность. Кроме того, выдачи 450-600 кВт от таких РИТЭГ хватит чтобы перемещать лодку на скоростях 5-6 узлов при патрулировании. Замена таких купсул каждые 7-8 лет во время ремонтов с докованием.
IMHO, описанная штука менее геморойная в эксплуатации, чем водородные ЭХГ (над созданием которых отечественный флот сколько времени бьется ).

[armadillo]

а совмещать стирлинги и "обычную" термоэлектрику не пробовали?

[VBVB]

а совмещать стирлинги и "обычную" термоэлектрику не пробовали?

Данных по таким вариантам пока особо не видел. Тема ведь специфичная. Да и тепломеханика таких устройств в смысле оптимизации соотношения тепловых потоков будет не простая.
Стирлинги на основе ядра РИТЭГАа могут иметь кпд до 40% по разным оценкам. На плутонии-238 НАСА выходит на уровень кпд динамического РИТЭГа под 38%.
http://science.compulenta.ru/658593/
На стронции-90 из-за меньшего удельного тепловыделения кпд такого РИИЭГа будет ниже. Насколько ниже х.з.
В Курчатнике разрабатывался термовольтовый монокристаллический молибденовый монокпреобразователь с предположительным кпд преобразования тепловой мощности в электроэнергию порядка 33%, но для высокотемпературной газовой смеси. РИТЭГ на стронции-90 не даст таких высоких температур.
Ну допустим если с динамическим РИТЭГА на стронции-90 со стирлингом снимается электроэнергии 26-28% от тепловой мощности, то в принципе еще 6-7% еще вдобавок можно было бы снять за счет недорогого тонкопленочного термовольвотового модуля с износоустойчивым материалом. В итоге можно под уровень кпд 32-35% подобраться.
Но уж очень непростое в техническом плане устройство такого комбинированного РИТЭГа получится. В лаборатории может прототип отечественные товарищи и соорудят, но вряд ли наша имеющаяся промышленность этот вариант потянет.

Сообщение отредактировал VBVB - 6.11.2012, 17:10

[Татарин]

а совмещать стирлинги и "обычную" термоэлектрику не пробовали?

Смысла нет.
ТЭГ - отсутствие механики, надёжность, необслуживаемость, низкий КПД.
Стирлинг - высший КПД, полное использование температурного перепада, проблемы с движущимися частями.

Совмещение убьёт потенциально высокий КПД стирлинга и потенциальную надёжность ТЭГ. А по всем остальным качествам - будет нечто среднее. И нафига?

[VBVB]

Совмещение убьёт потенциально высокий КПД стирлинга и потенциальную надёжность ТЭГ. А по всем остальным качествам - будет нечто среднее. И нафига?

Логично.
В итоге объединения методов утилизации радиоизотопного тепла получится электрогенерирующая штука с посредственными характеристиками по всему массиву эксплуатационных характеристик. Увеличению числа ключевых элементов снижает надежность технического устройства.
Проще уж один РИТЭГ-стирлинг, но с оптимизированными характеристиками под конкретную задачу вспомогательной ЭУ для электродвижения НАПЛ.

[Татарин]

Проще уж один РИТЭГ-стирлинг, но с оптимизированными характеристиками под конкретную задачу вспомогательной ЭУ для электродвижения НАПЛ.

Есть ещё одна идея, вполне реализуемая при нынешних технологиях и куда перспективнее стирлингов и ТЭГ, на мой взгляд: РИФЭГи

Фотоэлектрическое преобразование света с радиационно-накачиваемого люминофора.
Примерная конструкция такая: матрица, скажем, сульфида стронция-90 легируется каким-нить хорошим излучателем. Скажем, церием. Всё это добро начинает неимоверно светиться (с КПД около 30% энергия быстрых электронов улетает в свет). Свет выводится через зеркала световодом за защиту на обычную фотовольтаику с шириной запрещённой зоны, оптимизированой под тот же церий (арсенид галлия вполне пойдёт) и преобразуется с КПД 50-70%.
Мы рулим спектром излучения, поэтому 50-70% - это вовсе не запредельный хай-тек, как в случае с солнцем, просто хорошая трёхпереходная фотовольтаика на арсениде-нитриде галия-алюминия.

Получаем надёжность как у ТЭГ, а КПД как у стирлинга. Ну, почти.

Низкопотенциальное тепло от излучателя (100-200С) утилизируем преобразователем по вкусу (стилинг или там ТЭГ, не суть).

[VBVB]

Есть ещё одна идея, вполне реализуемая при нынешних технологиях и куда перспективнее стирлингов и ТЭГ, на мой взгляд: РИФЭГи

Фотоэлектрическое преобразование света с радиационно-накачиваемого люминофора.
Примерная конструкция такая: матрица, скажем, сульфида стронция-90 легируется каким-нить хорошим излучателем. Скажем, церием. Всё это добро начинает неимоверно светиться (с КПД около 30% энергия быстрых электронов улетает в свет). Свет выводится через зеркала световодом за защиту на обычную фотовольтаику с шириной запрещённой зоны, оптимизированой под тот же церий (арсенид галлия вполне пойдёт) и преобразуется с КПД 50-70%.
Мы рулим спектром излучения, поэтому 50-70% - это вовсе не запредельный хай-тек, как в случае с солнцем, просто хорошая трёхпереходная фотовольтаика на арсениде-нитриде галия-алюминия.
Получаем надёжность как у ТЭГ, а КПД как у стирлинга. Ну, почти.
изкопотенциальное тепло от излучателя (100-200С) утилизируем преобразователем по вкусу (стилинг или там ТЭГ, не суть).

Интересная конструкция по вашему предложению может получится.
Только я бы предложил использовать сферическую матрицу 90SrF2 c пресованной керамической оболочкой на основе (Er-Eu-Dy)F3. Ну а далее через интерференционный отражательный фильтр выход на граненной формы оптимизированную фотовольтаику. За счет грубо трехдиапазанного съема излучения 90Sr можно суммарное кпд преобразования энергии излучения радиоизотопа в электроэнергию на уровне до 50% получить.
Т.е. по грубой оценке описанный девайс с ядром 60 см диаметра весом 470 кг с фототермовольтовой оболочкой весом еще в 800-850 кг с капсульной оболочкой биозащиты весом около 4500 кг способен до 200 кВт электроэнергии генерировать. Тогда удельная энергомощность сего радиоизотопного энергогенерирующего устройства будет на уровне 34-30 Вт/кг в течении пары-тройки лет. Девайс менять раз в 8-10 лет с регенерацией 90Sr.
По моей грубой прикидке, лодка проекта 677 «Лада» на таком радиоизотопном электорогенераторе способна выдавать крейсерскую скорость 8.5-9 узлов.
И не надо никаких подзарядок и потребления топлива.

Сообщение отредактировал VBVB - 13.11.2012, 2:36

[VBVB]

http://www.bbc.co.uk/russian/science/2013/...ves_solar.shtml

Американский космический зонд "Вояджер-1" (Voyager-1) стал первым аппаратом земного происхождения, покинувшим Солнечную систему.
Он вышел за пределы гелиосферы и теперь находится в межзвездном пространстве.
"Вояджер", запущенный в 1977 году с целью изучения внешних планет нашей системы, успешно выполнил свою задачу к 1989 году и продолжил свой путь. Сейчас он находится на расстоянии почти 19 млрд км от Земли.
Ожидается, что изотопный электрогенератор на основе плутония, установленный на "Вояджере", будет снабжать его теплом и энергией еще в течение 10 лет, после чего его научные инструменты и передатчик мощностью 20 ватт перестанут действовать.

Все таки РИТЭГи, особенно на плутонии-238, прекрасная штука в качестве надежного автономного энерговыделителя в условиях глубокого космоса.
РИТЭГ "Вояджера" уже более 35 лет работает и никаких проблем с генерацией тепла и электроэнергии для бортовых систем космического аппарата. Плюс еще 10 лет работы на приемлемом уровне энергообеспечения КА ожидается.
IMHO, РИТЭГи одни из лучших энергогенерирующих устройств, придуманных людьми. Работа их не зависит практически не от чего (освещение, гравитация, отсутствие атмосферы, внешняя радиация, потоки высокоэнергетичных частиц и т.п.).

Сообщение отредактировал VBVB - 27.9.2013, 3:52

[3www]

Интересная статейка на схожую тему (заранее извиняюсь, если я что-то перепутал):

http://www.popmech.ru/article/11620-nezamenimyie-batareyki/
http://www.citylabs.net/index.php?option=c...r&Itemid=20

Описывается маленький элемент питания на ... тритии! Работает в 20 лет (что и понятно - период полураспада трития 12,3 года), выдавая ток от 50 (в конце срока службы) до 350 наноампер, при напряжении до 2,4 вольт. Канадцы (или, возможно, это американцы) утверждают, что смогут доработать своё устройство и сделать элемент питания с мощностью в десятки микроватт. Самое интересное, что это чудо техники можно купить, хотя стоит дороговато - $1000.

[Татарин]

Описывается маленький элемент питания на ... тритии! Работает в 20 лет (что и понятно - период полураспада трития 12,3 года), выдавая ток от 50 (в конце срока службы) до 350 наноампер, при напряжении до 2,4 вольт. Канадцы (или, возможно, это американцы) утверждают, что смогут доработать своё устройство и сделать элемент питания с мощностью в десятки микроватт. Самое интересное, что это чудо техники можно купить, хотя стоит дороговато - $1000.

Но это же ужасно...

Нагрузка не должа превышать минимально выдаваемой мощности, значит, считаем по ней.
50нА * 2.4В = 120нВт.
Умножаем на 20 лет (175200 часов), получаем ёмкость батарейки в 21мВт*ч.

Обычная литиевая батарейка с низким саморазрядом спокойно отработает 20 лет и отдаст энергию и поболее.

И без всякой возни с буферами - в любой момент мощность может быть не 120нВт, а десятки мВт запросто.
И стоить она будет вовсе не 1000$, а примерно долларов 20, если в военно-медицинско-космическом исполнении (и где-то доллар, если в китайско-потребительском в крупной серии).
И без всякой возни с радиоактивностью.

И спрашивается: вот НАФИГА?
Чисто для понта, что ли?

[Dozik]

Но это же ужасно...

У нас как-то лет 20-25 назад были аварийные указатели выхода - в каждом, под 20 кюри трития... Стекло, однако.
Потом все ликвидировали.

[3www]

И спрашивается: вот НАФИГА?
Чисто для понта, что ли?

Кто знает, может в у них там своё Сколково?... Среди заказчиков и партнёров НАСА и Локхид Мартин упоминаются.
Если можно создать литиевую батарейку с нулевым саморазрядом (да даже просто с малым) - это действительно бредовая затея.
Я за что купил - за то и продаю. С чисто физической точки зрения это ведь тоже маленький РИТЕГ.

[Татарин]

У нас как-то лет 20-25 назад были аварийные указатели выхода - в каждом, под 20 кюри трития... Стекло, однако.
Потом все ликвидировали.

Так 2 полураспада. Оно ж не вечное.

А вот датчики дыма плутониевые/америциевые без резона везде поснимали...

[armadillo]

ну как без резона.
пацаном я их на свалках находил,

[Татарин]

Кто знает, может в у них там своё Сколково?... Среди заказчиков и партнёров НАСА и Локхид Мартин упоминаются.
Если можно создать литиевую батарейку с нулевым саморазрядом (да даже просто с малым) - это действительно бредовая затея.
Я за что купил - за то и продаю. С чисто физической точки зрения это ведь тоже маленький РИТЕГ.

Ну, не с нулевым. 1-2% в год типичное значение саморазряда для лития.
Можно меньше. Отдаваемый ток тогда падает... но всё же не до 50нА.

Не, это не ТЭГ. Хотя и РИ.

[VBVB]

Недавние события с проблемами в эпохальной миссии зонда "Фила" на комете Чурюмова — Герасименко показали, что без РИТЭГов практическое изучение ядер комет и астероидов крайне проблематично. Зонд сел в незапланированную теневую и теперь сидит там без питания от своих солнечных батарей.

Европейское Космическое Агентство (ЕКА) упорно рассказывает, что миссия эта специально планировалась без использования спускаемым зондом РИТЭГа для того, чтобы типа надежно померить уровень нейтронных полей на поверхности кометы. Однако эксперты ЕКА говорят проще, у европы нет технологий создания длительно работающих РИТЭГов на плутонии-238. Американцы им в свое время отказали из-за собственной нехватки Pu-238, а россиян просить гордые европейцы не захотели.

Вопрос про РИТЭГ один из популярнейших вопросов которые сейчас задают руководителям миссии "Розетта". Один из них (Stephan Ulamec) так ответил: "Технологии создания и использования РИТЭГов в Европе не развиты, в основном по политическим причинам".

Однако, известным фактом является, что и в Европе и в Штатах ранее рассматривались варианты создания долгоживущих РИТЭГов нам основе америция-241, который в тепловыработке уступает плутонию-238 лишь в пять раз и относительно легко доступен для европейцев. Тем более, что энергетические потребности почти 110 кг зонда не превышают 20 Вт.

Прискорбная ситуация...

Сообщение отредактировал VBVB - 20.11.2014, 1:47

[Татарин]

Прискорбная ситуация...

У американцев не сильно лучше:
http://www.wired.com/2013/09/plutonium-238-problem/all/

Я так понимаю, свое производство они так и не запустили, русские не продают, запасы исчерпаны.

ИМХО, космосу нужно переходить на что-нить попроще, пусть даже чуть более злобное, типа стронция-90.
Добывать легче (то есть - много дешевле), запасы - практически неорганичены, плотность энергии сравнима (на самом деле выше), и вообще - сплошные радости.

В минусах только некоторые неудобства для персонала от высокого фона на поверхности. Ну так конструкцию можно оформить так, чтоб ТВЭЛ (или целиком энергосборка) туда в самый последний момент загружался.

[VBVB]

У американцев не сильно лучше:
http://www.wired.com/2013/09/plutonium-238-problem/all/

Я так понимаю, свое производство они так и не запустили, русские не продают, запасы исчерпаны.

Удивительно как сверхдержава имевшая мощные разработки в области наработки и выделения радиоизотопов и успешный опыт создания и использования РИТЭГов для изучения планет и дальнего космоса практически сама развалила это направление.

Интересно, что лет шесть-пять назад смотрел европейские презентации разные немцев и французов, в которых писалось, что к 2016 году (!!) ЕС создаст РИТЭГ уровнем 50 Вт(эл) на основе америция-241. Ждемс..

ИМХО, космосу нужно переходить на что-нить попроще, пусть даже чуть более злобное, типа стронция-90.
Добывать легче (то есть - много дешевле), запасы - практически неорганичены, плотность энергии сравнима (на самом деле выше), и вообще - сплошные радости.

Для дальних миссий в космосе стронций-90 не очень подходит.
Удельное тепловыделение стронция-90 в виде титанатной керамики (0.22 Ватт/грамм) почти в два раза ниже чем у 238PuO2 (0.39 Ватт/грамм). Удельная активность у стронциевого элемента РИТЭГа почти в пять раз выше плутониевого (148 Кюри/Ватт против 30 Кюри/Ватт).
И наибольшая проблема стронция-90 для применения в космических РИТЭГах - жесткое гамма-излучение, наличие которого приводит к необходимой толщине защитного экрана для стронциевого элемента почти в 60 раз (!!) толще защитной оболочки для тепловыделяющего элемента на основе 238PuO2.

Сообщение отредактировал VBVB - 22.11.2014, 1:40

[AtomInfo.Ru]

Интересно, что он имел в виду?

Смущает вот это: "С оружейным плутонием...".

http://atominfo.ru/newsj/q0655.htm

[Dobryak]

Интересно, что он имел в виду?

Смущает вот это: "С оружейным плутонием...".

http://atominfo.ru/newsj/q0655.htm

Интересно, что через "Последние новости" выхода на это нет?

Наверняка "грамотные" журналисты слышали слово "оружейный" и прилепили его...


Вдогонку P.S.

Опаньки! Машина Времени работает на 5 баллов: пока писал что выше, и в "Последних новостях появилось!"

А о китайце читаем здесь

http://rareearth.ru/ru/pub/20140416/00589.html

Плутоний-238 черным по белому.

Сообщение отредактировал Dobryak - 27.11.2014, 17:58

[AtomInfo.Ru]

Интересно, что через "Последние новости" выхода на это нет?

Отвечал уже не раз
У информагентств есть общедоступная часть новостей и подписная. В подписных лентах есть новости, не идущие в открытый доступ.
Мы подписаны на энергетическую ленту ИТАР-ТАСС с правом републикации. Новость про плутоний - именно с ленты.

[AtomInfo.Ru]

Плутоний-238 черным по белому.

Китайцы - без вопросов.
Но он упоминает оружейный в контексте будущих полётов.
Вполне возможно, что это какая-то оговорка, или журналист не понял смысла сказанного.

[VBVB]

Но он упоминает оружейный в контексте будущих полётов.
Вполне возможно, что это какая-то оговорка, или журналист не понял смысла сказанного.

Это Зеленый когда говорил наверняка про аналог проекта лунной базы типа "Звезда" говорил и про "лунные поезда" вспомнил.

«Лунный поезд» конструкции КБ Бармина предназначался для строительства временного городка, а по его завершении — для научных вояжей по окрестностям. В него входили: тягач, жилой вагончик, изотопная энергоустановка мощностью 10 кВт и буровая установка. Ходовая часть у всех этих машин была, как у луноходов: каждое колесо имело свой электромотор, благодаря чему отказ одного или даже нескольких из 22 моторов не парализует общий ход.

Реанимируют не доведенные до конца идеи середины 6о-х.
Очевидно же что луноходу для длительной годовой работы без плутониевого РИТЭГа никак.

Сообщение отредактировал VBVB - 27.11.2014, 21:40

[AtomInfo.Ru]

Это Зеленый наверняка про аналог проекта лунной базы типа "Звезда" говорил и про "лунные поезда".

Реанимируют не доведенные до конца идеи середины 6о-х.

Но почему оружейный плутоний? Для РИТЭГов он явно хуже 238.

Может, журналист спутал генераторы и реакторы?

[VBVB]

Проблемному в получении плутонию-238 есть вполне реальная альтернатива.

Как известно, чистый плутоний-238 имеет удельное тепловыделение 560 Ватт/кг. Практически свежий плутониевый-238 оксид для РИТЭГа имеет тепловыделение ниже 390 Ватт/кг.
Кюриевый оксидный концентрат из ОЯТ высокого выгорания легководников 5-летней выдержки имеет тепловыделение на уровне 1700 Ватт/кг.
Т.е. ядро РИТЭГа весом 1 кг на основе оксида кюрия (из ОЯТ высокого выгорания ВВЭР-1000 после пятилетней выдержки) будет в момент запуска аппарата выдавать около 1700 Ватт, что при эффективности термоэлектрическойй конверсии в 7% позволит иметь 119 Ватт электроэнергии на борту аппарата.
Через 10-летний срок полета это килограммовое кюриевое ядро РИТТЭга будет давать 1210 Ватт или соответственно 84.8 Ватта электроэнергии. К концу 15-летнего срока миссии кюриевое ядро РИТТЭга будет все еще давать киловатт тепла или соответственно 70 Ватт электроэнергии.
Однако видно, что оксид кюрий из ОЯТ ВВЭР-1000 будет иметь тепловыделение в 4 раза большее, чем для 238PuO2.
Т.е. по финансовым затратам кюрий вполне приемлем в качестве топлива для космических РИТЭГов для миссий средней длительности.

Конечно очевидно, что у кюрия высокая стоимость выделения и работ связанных с изготовлением ядра РИТЭГа, как и имеются проблемы с мощным уровнем нейтронов деления и (альфа,n)-реакций. Придется блок управления аппарата тщательно экранировать и хитро кофигурировать. Зато у кюриевого РИТЭГа не столь сильный поток гаммы по сравнению с РИТЭГом такой же мощности на америции-241 (с учетом того, что америциевое ядро РИТЭГа требуется в 20 раз больше кюриевого), и экранировка от гамма-излучения кюриевого ядра весом 1 кг вполне сравнимой с экранировкой 5 кг ядра Pu-238 будет.
По балансу большинства свойств в качестве топлива для космических РИТЭГов кюрий из ОЯТ энергетических легководных реакторов превосходит плутоний-238 для миссий средней длительности.

В отношении оценок стоимости кюрия для РИТЭГов по сравнению с плутонием-238 очень запутанная ситуация. Старые данные 70-80х годов говорили, что наработка и выделение свежевого кюрия-242 из америция-241 стоит в 6-7 раз дороже получения плутония-238 из нептуния-237. Но конкретно более проблемный по свойствам короткоживущий кюрий-242 нам и не нужен.
В отношении стоимости кюриевого ядра для РИТЭГов, получаемого путем облучения америциевого сырья из ОЯТ, писалось, что стоимость кюрия будет в три раза больше стоимости плутония-238.
Однако для получения кюриевого концентрата в нынешнее время не надо облучать заранее выделяемый из военных запасов плутония америций-241.
Имеются вполне работоспособные технологии химического выделения кюрия из жидкой фракции ВАО.

Сообщение отредактировал VBVB - 27.11.2014, 22:22

[VBVB]

Но почему оружейный плутоний? Для РИТЭГов он явно хуже 238.

Может, журналист спутал генераторы и реакторы?

Может и журналист напутал, а может и дедушка Лева труднопонятного для журналистов нагенерировал.

Варианта ядерного энергообеспечения для будущих российских луноходов может быть два:
1) РИТЭГ на плутонии-238, чтобы 150-200 Вт энергомощности надежно в течении пары лет выдавать - вполне ожидаемо и прогнозируемо для большинства возможных задач;
2) ЯЭУ типа "Топаз" или "Енисей" чтобы 5-6 кВт электричества генерить - неожиданно и неясно зачем столько мощности. Они же на ВОУ работали и на плутониевое ядро проекты этих ЯЭУ придется перерабатывать (если только готовая техдокуметнация по плутониевому "Топазу" не лежит в загашнике ).

Может собираются на перспективных луноходах лунный грунт на пару-тройку метров интенсивно забуривать или лазерный/бур резак использовать?

Сообщение отредактировал VBVB - 27.11.2014, 22:14

[AtomInfo.Ru]

По условным Топазам сказать ничего не могу. Доклад о текущем состоянии мы недавно слушали, но нам категорически и явным образом запретили использовать фактуру даже намёками. Так что пока - прошу прощения, но без комментариев.

А вот по потребностям лунной базы слушали свежий доклад из Хруничева. По нему таких ограничений у нас нет.

[AtomInfo.Ru]

Табличка.

[AtomInfo.Ru]

Из таблички видно, что космонавты сразу хотят десятки киловатт для лунной базы - даже в посещаемом варианте.

ЯЭУ в мобильном варианте появляется для обитаемой базы. А далее, по мере наращивания базы, им потребуется уже и стационарная микро-АЭС.

[AtomInfo.Ru]

Да, мощность мобильной станции на втором этапе - 20 кВт.
Имеются в виду обитаемые луноходы, робототехнические комплексы и так далее.

На третьем и четвёртом этапах мощность предполагается получать в основном за счёт микро-АЭС. Расходоваться она будет на научное оборудование с высокой энергоёмкостью (радиотелескопы, ускорители и т.д.) и на добычу и производство. На четвёртом этапе база будет уже частично производить ракетное топливо, воду/кислород, солнечные панели и элементы своей инфраструктуры.

[VBVB]

Табличка.

Спасибо. Очень познавательно.
Возбудил лунный трактор с возможностью ядерной самогенерации 20 кВт электроэнергии для грунторойных и подъемных работ.
Всерьез собираются гелий-3 копать для оценок ресурса и оконтуривания месторождений?

Сообщение отредактировал VBVB - 28.11.2014, 0:53

[VBVB]

На третьем и четвёртом этапах мощность предполагается получать в основном за счёт микро-АЭС. Расходоваться она будет на научное оборудование с высокой энергоёмкостью (радиотелескопы, ускорители и т.д.) и на добычу и производство. На четвёртом этапе база будет уже частично производить ракетное топливо, воду/кислород, солнечные панели и элементы своей инфраструктуры.

Кажется мне, что не доживем мы до этой фантастической картины.

Предлагаю разработать-сделать хитрые твэлы из нептуния-237/америция-241, которые бы в лунной ЯЭУ пооблучались бы на краю а.з. (типа бланкет-отражатель нейтронов) полгода-год. А потом эти твэлы облученные с наработанным плутонием-238/кюрием-242 в виде ядра РИТЭГов соответствующих для робототехнического и удаленного оборудования использовать (типа такая радиоизотопная батарейка с возможностью подзарядки в ЯЭУ).

Сообщение отредактировал VBVB - 28.11.2014, 0:52

[AtomInfo.Ru]

Кажется мне, что не доживем мы до этой фантастической картины.

Ох... Не бередите душу. Но мне тоже так кажется. К сожалению

[AtomInfo.Ru]

Про Розетту.
http://lenta.ru/articles/2014/11/28/niiar/

[AtomInfo.Ru]

Оказывается, на Розетте вода "тяжелее" земной.
http://www.gazeta.ru/science/2014/12/11_a_6337005.shtml

На кометах можно строить CANDU Шутка.

[VBVB]

Оказывается, на Розетте вода "тяжелее" земной.
http://www.gazeta.ru/science/2014/12/11_a_6337005.shtml

На кометах можно строить CANDU Шутка.

CANDU нужно строить на Венере , там аномальное высокое содержание дейтерия в атмосфере Венеры по разным оценкам от 110 до 120 раз больше земного.
Попадалась как то пару статей, в которых говорилось, что оценочное по спектрам соотношение D/H на ледяных спутниках Юпитера может достигать почти в пять раз больших величины земного соотношения, т.е практически быть как на Марсе (http://link.springer.com/article/10.1007%2FBF01581986).

Довольно удивительно кажется, что на Земле дейтерия почему то имеется в разы меньше, чем могло бы быть.

Сообщение отредактировал VBVB - 11.12.2014, 20:02

[AtomInfo.Ru]

Довольно удивительно кажется, что на Земле дейтерия почему то имеется в разы меньше, чем могло бы быть.

Было бы у нас дейтерия много, атом появился бы намного раньше. как мне кажется.

Представьте себе, скажем, Чингисхана с ЯО.

Задумываюсь иногда - насколько изощрённо природа ставит барьеры, чтобы мы не успели друг друга изничтожить.

[Dobryak]

Было бы у нас дейтерия много, атом появился бы намного раньше. как мне кажется.

Представьте себе, скажем, Чингисхана с ЯО.

Задумываюсь иногда - насколько изощрённо природа ставит барьеры, чтобы мы не успели друг друга изничтожить.

Антропный принцип в самой корректной формулировке гласит: "Господь Бог создал мир таким, чтобы в нем было удобно мне, человеку."

В этой аудитории не надо объяснять, сколько было фантастически удобных значений ядерных параметров, чтобы человек мог овладеть энергией ядерного деления с фантастической скоростью.

И насколько немилосерден был тот же Господь Бог с термоядом... это как бежать по полю за ускользающим облаком...

[AtomInfo.Ru]

И насколько немилосерден был тот же Господь Бог с термоядом... это как бежать по полю за ускользающим облаком...

Во-во... Может, термояд нам просто рано? Не для наших поколений?

[Татарин]

Антропный принцип в самой корректной формулировке гласит: "Господь Бог создал мир таким, чтобы в нем было удобно мне, человеку."

В этой аудитории не надо объяснять, сколько было фантастически удобных значений ядерных параметров, чтобы человек мог овладеть энергией ядерного деления с фантастической скоростью.

И насколько немилосерден был тот же Господь Бог с термоядом... это как бежать по полю за ускользающим облаком...

С термоядом, как и с ураном - оно возможно, но вот только-только, на самой грани, и нужно потрудиться, чтоб что-то получить.

В нашей Вселенной есть относительно долгоживущий тритий, с его относительно доступной температурой горения. ИМХО, если б не эта заманушка, люди б давно махнули на термояд рукой.

[Dobryak]

С термоядом, как и с ураном - оно возможно, но вот только-только, на самой грани, и нужно потрудиться, чтоб что-то получить.

В нашей Вселенной есть относительно долгоживущий тритий, с его относительно доступной температурой горения. ИМХО, если б не эта заманушка, люди б давно махнули на термояд рукой.

Тритий --- дерьмо! Хорош гелий-3, но как учил Галич,

А сырку к чайку или ливерной -
Тут двугривенный, там двугривенный,
А где ж их взять?!

Вся беда в том, что и с гелием-3 никак без дейтерия нельзя, а если есть дейтерий, то никуда не деться от DD синтеза, а он, зараза, непременно с нейтронами в конце... Вся беда для термояда в нейтронах...

[VBVB]

Задумываюсь иногда - насколько изощрённо природа ставит барьеры, чтобы мы не успели друг друга изничтожить.

Не раз подобная мысль приходила в голову.

Вот допустим тот же ряд трансактинидов Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm рассмотреть.

Тория на Земле навалом, его изотопы (Th-230 и Th-232) приемлемо делятся в быстром нейтронном спектре, особенно жестком термоядерном, т.е. о нас подумали, дав нам много перспективного ядерного сырья. Также подумали и о нашей собственной безопасности - из легкодоступного тория имеющегося ядерную бомбу напрямую не сделать.

Протактиний от шаловливых людских рук высшие силы/природа спрятала за короткими временами жизни изотопов. Даже самый живучий 231Pa с трудом пригодный для ЯО наработать можно лишь облучением 230Th, который хрен выделишь из природного сырья и не накопишь в необходимых объемах.

С ураном все неплохо поначалу. Изотопы 232U и 233U от нас запрятаны, и наработка бомбопригодного урана-233 всегда осложняется высокорадиотоксичным изотопом урана-232. Из 234U, U236 и 238U ядерную бомбу напрямую не сделать.
С ураном-235 однако промашка прям какая то вышла. Хоть его и разбавила природа балластом в виде 238-урана, но все же людишки хитромудрые таки научились уран-235 тоннами выделять и бомбы разные из него ваять. Но без урана-235 не было бы существующей ядерной энергетики и перспективы дальнейшего развития нашей цивилизации были бы очень туманными.

Нептуний от нас спрятан и в природе его нет. Опасный изотоп 236Np хрен получишь, а от 237Np в бомбостроении пользы особой нет.

Плутоний тоже почти хорошо спрятан от людей. Изотопы 238Pu, 240Pu, 242Pu негодное сырье для ядерной бомбы, а 241Pu очень неудачно для бомбоделов имеет короткий срок полураспада. Но то же 238Pu прекрасен для РИТЭГов. Однако в лице 239Pu природа нам дала крайне пакостный и опасный соблазн. Но этот же 239Pu - основа ЯТЦ на быстрых нейтронах (нам дали шанс прийти к энергетической самодостаточности). Также дала природа людям и перспективную возможность добраться когда-нибудь и до производства очень долгоживущего 244Pu, который может храниться миллионами лет и являться прекрасным ядерным топливом для БНов и ADS.

Америций от нас защищен отсутствием в природе. Ядерные свойства 241Am и 243Am таковы, что нормальную для хранения малогабаритную бомбу из них не сделать и радиотоксичность рентгеновская от этих изотопов очень приличная. Тем не менее, для космических РИТЭГов вполне доступный из складских запасов плутония изотоп 241Am хорош. Опасный же для людей бомбопригодный Am242m хитро спрятан от нас самих гемором с получением, выделением, радитоксичностью и коротким временем жизни.

Кюрий от нас самих природа тоже надежно запрятала. Нарабатываются легко в основном 242Сm, 244Cm c охрененной нейтронной активностью и нехилым потоком жесткого рентгена. Но эти же изотопы прекрасное сырье для космических РИТЭГов. Относительно пригодный для ЯО 243Сm уж очень короткоживущий, а 245Сm хрен выделишь в нужных количествах для бомбостроения. Однако делает нам природа и подарок в виде хорошо спрятанного от нас 247Сm с огромным периодом полураспада в 15.7 млн. лет, что позволяет оценивать этот изотоп как лучшее ядерное топливо для всех имеющихся типов ядерных реакторов. Для космической экспансии человечества в Солнечной системе 247Сm лучшее из возможного, только нарабатывать его научиться надо.

Вот и получаются, что очень кажется, что позаботились о нас свыше, дав именно нам такую последовательность трансактинидов с именно такими свойствами.

Сообщение отредактировал VBVB - 12.12.2014, 0:26

[AtomInfo.Ru]

А вот и Штаты вытащили свои разработки по космическим реакторам.
http://www.world-nuclear-news.org/C-Kilopo...on-1112147.html

Опытный человек посмотрел одним глазом и сказал, что это старьё. Но сам факт интересен.

[17th Guest]

Довольно удивительно кажется, что на Земле дейтерия почему то имеется в разы меньше, чем могло бы быть.

И на Земле было много дейтерия, но его активно добывала предыдущая цивилизация.
Добыли и... улетели.
Негодяи!

Космические ушельцы.

[pappadeux]

Довольно удивительно кажется, что на Земле дейтерия почему то имеется в разы меньше, чем могло бы быть.

На поверхности земли

может быть, ядро земли есть чистый металлический дейтерий

[VBVB]

может быть, ядро земли есть чистый металлический дейтерий

Коллега подсказал, что для малому относительному содержанию дейтерия по отношению к протия на Земле есть объяснение - мощная магнитосфера Земли.
Типа протоны солнечного ветра захватываются магнитосферой, потом в ионосфере в гидроксоформы всякие переходят и виде легкой воды в атмосферу входят. Таким образом, предполагается, что этот механизм за годы существования устойчивой магнитосферы и атмосферы Земли помог увеличить долю протия в атмосфере и океанах в пять с лишним раз от первоначальной.

И на Земле было много дейтерия, но его активно добывала предыдущая цивилизация.
Добыли и... улетели.

Может быть на раннем этапе развития земли было очень много природных ядерных реакторов, в которых имеющийся уран-235 выгорал (есть оценки, что на ранней Земле содержание урана-235 в десятки раз большим было нынешнего), попутно паля сопутствующий уран-238 и торий-232. Имеющийся в природной воде дейтерий в виде HDO проходя через зону ядерного деления таких реакторов в результате фотоядерного процесса (gamma,n) в протий переходил. Такие реакторы могли немало рентген-излучающих изотопов (продуктов деления и облучения матриц пород) нагенерить за десятки тысяч лет своей работы. Подобных Окловскому реакторов многие тысячи могли быть на поверхности ранней Земли, а скорости водообмена в глинистых породах, характерных для природных ядерных реакторов огромные. Дейтерия в этих зонах ядерного горения могло быть очень много переконвертировано в протий за многие миллионы лет.

Сообщение отредактировал VBVB - 13.12.2014, 2:23

[Alexll]

Может быть на раннем этапе развития земли было очень много природных ядерных реакторов,

Доказательства в виде долгоживущих изотопов ОЯТ есть?

Сообщение отредактировал Alexll - 13.12.2014, 4:06

[Dobryak]

Доказательства в виде долгоживущих изотопов ОЯТ есть?

Напомню о природном реакторе Окло. Но он на отношение дейтерия к протию повлиять не мог.

Первичный дейтерий во Вселенной весь образовался за первые три минуты после Большого Взрыва и его концентрация вычисляется теоретиками с высокой точностью, и в согласии с наблюдательными данными по спектрам самых удаленных квазаров, у кого красное смещение сильное.

В Солнце дейтерий весь выгорел давно: ушел в гелий-3 радиационным захватом протона, и о первичном дейтерии в веществе, из которого образовалось Солнце, мы можем судить по гелии-3.

Похоже, что весь сыр-бор в догме, что все планеты и астероиды образовались пяток миллиардов лет тому назад из одного протооблака, из ядра которого Солнце, а планеты сложились на сотни миллионов лет позже. Аргумент в пользу этого: Солнечная система почти плоская и все планеты вращаются вокруг Солнца в одну сторону.

[barvi7]

Может быть на раннем этапе развития земли было очень много природных ядерных реакторов, в которых имеющийся уран-235 выгорал (есть оценки, что на ранней Земле содержание урана-235 в десятки раз большим было нынешнего), попутно паля сопутствующий уран-238 и торий-232.

Изменение концентрации 235U-238U на ЗЕМЛЕ за время ЕЁ существования можно "прикинуть", предполагая, что их постоянные распада не менялись и соответственно равны ~0,71 и 4,51 млрд лет, то на "предполагаемый" момент образования ЗЕМЛИ 4,5 млрд лет назад концентрация 235U в смеси с 238U составляла более 22 %, т.е. больше нынешней в ~ 30 раз.

А если пойти еще немного "дальше" и предположить,что механизм образования "тяжелых" элементов при взрыве "сверхновых" Звезд одинаков, а также, что массы 235U-238U практически одинаковы и соответственно их количества после взрыва должно быть "примерно" равны, то можно оценить и время взрыва НАШЕЙ СВЕРХНОВОЙ, из "которой" мы и состоим - это было примерно 6 млрд. лет назад - по памяти. . .

[AtomInfo.Ru]

Barvi7,

это одна из первых задач, которые мы решали в институте на курсе по специальности

Ага, принимаешь концентрации 235 и 238 в T=0 равными и вычисляешь время, прошедшее с момента сотворения мира

[AtomInfo.Ru]

Доказательства в виде долгоживущих изотопов ОЯТ есть?

Dobryak напомнил про Окло.

Окло случился 2 млрд лет назад. Поэтому увы, они все умерли. Распались.

[Dobryak]

Огромные толпа теоретиков занята проблемой нуклеосинтеза при взрывах сверхновых. Их расчеты, основанные частично на измеренных ядерных сечениях, частично на теории ядерной материи, которая для четно-четных, четно-нечетных и нечетно-нечетных ядер весьма неодинакова, воспроизводят экспериментально известные распространенности элементов во Вселенной
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/comm...mAbundances.png

с разумной точностью --- расхождения перестали превышать порядок, в самых худших случаях полтора порядка.

Для одинаковой распространенности 235-го и 238-го уранов после взрывов сверхновых нет в теории ядра никаких оснований, скорее наоборот. Примерно также, как нет оснований для одинаковости радиогенных изотопов свинца.

Что касается нашей Солнечной системы, то по распространенному, точнее, оному из распространенных мнений ее заселили до десятка взрывов разных сверхновых в самые разные времена. Одна из причин такого мнения именно гуляющие изотопные составы разных планет и метеоритов.

[VBVB]

Изменение концентрации 235U-238U на ЗЕМЛЕ за время ЕЁ существования можно "прикинуть", предполагая, что их постоянные распада не менялись и соответственно равны ~0,71 и 4,51 млрд лет, то на "предполагаемый" момент образования ЗЕМЛИ 4,5 млрд лет назад концентрация 235U в смеси с 238U составляла более 22 %, т.е. больше нынешней в ~ 30 раз.

Учитывая вышеприведенные цифры и тот факт, что Земля в первые полмиллиарда лет охлаждалась и усиленно набирала воду за счет кометных бомбардировок, то предполагая основную роль гидрохимических процессов в концентрировании урана на поверхности Земли можно сделать вывод, что в первый-второй миллиард лет с момента образования Земли работавших природных ядерных реакторов на поверхности Земли было множество. Только до нас они не дошли из-за разрушений пород горных и выноса/разноса химических элементов. Реактор в Окло в этом отношении редкое исключение.

Возможно, что развитие жизни на Земле шло столь продуктивно не в последнюю очередь из-за движущей силы мутаций живых организмов по причине работы природных ядерных реакторов на поверхности Земли.
Наверняка такие же природные реакторы были и в первые миллиарды лет на поверхности Марса и первые полмиллиарда лет на поверхности Венеры пока вода не была этими планетами потеряна.

[VBVB]

Статья о проблемах с энергетическими установками для отечественных ДЭПЛ.

А ведь комбинированный мощный РИТЭГ-конвертер (позволяющий производить термориформинг дизтоплива до водорода) мог бы заметно помочь в решении проблемы имеющейся.

РИТЭГ на стронции-90 тепловой мощностью 400-500 кВт может иметь с учетом современных разработок кпд электропреобразования на уровне 10-12%, что позволит его в течении 14-16 лет его эксплуатировать на ДЭПЛ для выработки электроэнергии для обеспечения кислородом экипажа и энергией для бортовых систем и вырабатывать водород из дизтоплива для конвертации его в электроэнергию в топливном элементе.

Мощности такой вспомогательной энергосистемы для ДЭПЛ ориентировочно хватит для увеличения срока погружения
практически вдвое и для увеличения запаса подводного хода процентов на 30-40%.

РИТЭГ такой мощности гораздо проще в эксплуатации реактора ядерного будет и по стоимости ориентировочно близко.

Сообщение отредактировал VBVB - 10.11.2015, 1:28

[VBVB]

Интересная ситуация с будущим индийских РИТЭГов.

Причины отказа от РИТЭГов в индийской прессе называются разные.

Так, "New Indian Express" утверждает, со ссылкой на директора спутникового центра ISRO М.Аннадураи, что произошла "некоторая задержка с получением материала из России". Индийский специалист не поясняет, что он имеет в виду под "материалом", который якобы должен был быть доставлен из России. Речь может идти как о собственно 238Pu, так и о 237Np, сырье для получения плутония-238 путём облучения в ядерном реакторе.

Между тем, в сентябре 2015 года газета "Times of India" опубликовала высказывание Сехара Басу, на тот момент возглавлявшего центр атомных исследований (BARC) имени Хоми Баба. "Мы должны начинать с нуля, так как требуемые ядерные материалы недоступны и никто нам их не даст. Мы должны получить их сами в наших реакторах", - заявил Басу.

Представители РФ почему то кинули индусов на поставки ядерного материала для РИТЭГА.
А теперь индусы сами будут пытаться выделять нептуниевую фракцию из ОЯТ и облучать ее в тяжеловодниках, чтобы необходимое количество плутония-238 наработать.

Нафига им именно плутоний-238 для лунохода? Именно альфа-излучатель с малой толщиной защитного контейнера нужен?
Есть же другие альтернативы менее геморные и чуть более дешевые типа радионуклидов Pm-147 или Ce-144 для лунного РИТЭГа. Они вполне дудут возможность пару-тройку месяцев проработать.
У индусов в ОЯТ имеющемся от BWRов столько америция имеется, что его хватило бы на несколько РИТЭГов. Даже из имеющегося запаса военного плутония они могут выделить америция-241 несколько килограммов и конвертировать его в кюрий-242, который по времени полураспада и энергетике позволяет осуществить двух-трехмесячную миссию лунохода.

Или индусы думают, что у них на Луне электроника лунохода несколько лет проживет?

Сообщение отредактировал VBVB - 6.1.2016, 16:09

[VBVB]

Вообще интересно имеющееся отечественное отношение к РИТЭГам в космосе.

В России применение плутониевых РИТЭГов для космических аппаратов считается нецелесообразным.

"Масштаб электрической мощности термоэлектрических генераторов с радионуклидным нагревом - 150 Вт. И даёт эту мощность достаточно большой цилиндр размером с двухмесячного поросёнка, в котором лежит примерно 13 кг 238Pu! Вы можете себе представить такую картину?" - заявил в 2007 году в эксклюзивном интервью для AtomInfo.Ru заместитель директора института специальных ядерных энергетических установок ГНЦ РФ-ФЭИ Валерий Ярыгин.

А что господина Ярыгина так дико удивляло?
А если бы вместо 13 кг плутония-238 в РИТЭГе лежало бы 20 кг стронция-90 или 2 кг полония-210 он не так бы возмущался?

[AtomInfo.Ru]

А что господина Ярыгина так дико удивляло?

13 кг, дающие всего 150 Вт.

Он-то сам из команды, делавшей реакторы для космоса. Там совершенно другие диапазоны мощностей.

P.S. И не удивляло Возмущало.

[VBVB]

13 кг, дающие всего 150 Вт.

Он-то сам из команды, делавшей реакторы для космоса. Там совершенно другие диапазоны мощностей.

P.S. И не удивляло Возмущало.

Понятно теперь...

РИТЭГ плутониевый способен эти самые 150 Вт надежно выдавать 25-30 лет, а вот реактор космический способный хотя бы полтора-два года проработать на полной мощности вроде как и не сделали.
Толку для исследований в среднем/дальнем космосе от реактора который будет 50 кВт выдавать пару-тройку месяцев, а потом остановится выработав активную зону.

[VBVB]

13 кг, дающие всего 150 Вт.

Странные какие то цифры для плутониевого РИТЭГа типа специалист вообще озвучил.
РИТЭГ на КА "Новые Горизонты" имеет меньше плутония и заметно большую мощность

Система электроснабжения аппарата состоит из радиоизотопного термоэлектрического генератора (РТГ) типа F-8, вынесенного вбок от корпуса КА, системы распределения питания.
РТГ содержит примерно 11 кг двуокиси плутония-238. Он будет обеспечивать станцию мощностью до 240 Вт на начальных этапах полета, а к моменту прибытия к Плутону (лето 2015 года) – около 200 Вт.

Сами буржуи пишут, что в прототипе этого РИТЭГа было 10.9 кг диоксида плутония-238 и в момент выхода на орбиту Земли он должен был давать 290 Вт, а по прибытию к Плутону около 231 Вт.
В реале же плутоний для РИТЭГа "Новые Горизонты" был смешанным из более нового российского плутония и старого запаса плутония с миссий Улисс и Кассини. Поэтому в момент выхода на орбиту Земли он выдал электрическую мощность около 246 Вт, а по приходу к Плутону прогнозировалась остаточная электрическая мощность на уровне не менее 155 Вт.

Сообщение отредактировал VBVB - 6.1.2016, 17:44

[LAV48]

Возможно специалист закладывался в КПД отечественных термопреобразователей (у "буржуев" КПД выше, а надёжность?).

[AtomInfo.Ru]

Возможно специалист закладывался в КПД отечественных термопреобразователей (у "буржуев" КПД выше, а надёжность?).

Возможно, человек сказал не точное значение, а "масштаб"

С точки зрения реакторов, что 150 Вт, что 300 Вт мало отличаются.

[Pakman]

В пределах погрешности

[LAV48]

Да, но если у АЭС КПД с тепловой мощности в электрическую близок к 50%, то у РИТЭГов к 10%. Это да, это "масштаб".

[Татарин]

Да, но если у АЭС КПД с тепловой мощности в электрическую близок к 50%, то у РИТЭГов к 10%. Это да, это "масштаб".

Это вина ТЭГ, а не РИ.
Если ТЭГ к реактору присобачить, КПД будет такой же, если не меньший.

[armadillo]

оффтоп:

движущей силы мутаций живых организмов по причине работы природных ядерных реакторов

"благотворная роль радиации на мутации" есть бред сивой кобылы.
жаль, что у атомщиков он все еще крякает.

мутации (темп/скорость мутаций) живых организмов в природе происходят по многим причинам. у организмов есть механизм регуляции темпа в зависимости от разных внешних условий. как правило он оптимален, так как отбор по дарвину действует - популяции/виды с неоптимальным темпом не выдерживают отбора.
т.е. и без радиации вообще и с более высокой радиацией темп мутаций приводился бы к тому же.
воздействие же радиации от локальных источников есть всегда чистый негатив и ухудшение генофонда популяции

[LAV48]

Это вина ТЭГ, а не РИ.
Если ТЭГ к реактору присобачить, КПД будет такой же, если не меньший.

Вероятно меньше, т.к. биозащита должна быть "толще". А ещё у реактора есть органы управления которые могут иметь СН...

[Dozik]

Нафига им именно плутоний-238 для лунохода? Именно альфа-излучатель с малой толщиной защитного контейнера нужен?
Есть же другие альтернативы менее геморные и чуть более дешевые типа радионуклидов Pm-147 или Ce-144 для лунного РИТЭГа. Они вполне дудут возможность пару-тройку месяцев проработать.

Насчет Ce-144 - как-то сомнительно. У него гамма-линия 133 кэв есть, с выходом 11%, плюс у дочернего Pr-144 есть более жесткие гамма-линии с выходом порядка 2%. Вобщем, светить будет сильно.

[Pakman]

Да, но если у АЭС КПД с тепловой мощности в электрическую близок к 50%

Я бы сказал, что к 20% он ближе чем к 50%.

[generalissimus19...]

Я бы сказал, что к 20% он ближе чем к 50%.

У БН-800 обещают 42%. У ВВЭР, конечно, поменьше...
Но и у РИТЭГов он вовсе не 20%
Если взять всем известный "Бук", даже пресловутый, не побоюсь этого слова, у него при тепловой мощности 100 кВт электрическая всего 5 кВт. Конечно, можно больше, за счёт увеличения массы радиаторов, но невыгодно получается.

[Татарин]

Насчет Ce-144 - как-то сомнительно. У него гамма-линия 133 кэв есть, с выходом 11%, плюс у дочернего Pr-144 есть более жесткие гамма-линии с выходом порядка 2%. Вобщем, светить будет сильно.

Можно взять этот церий и обернуть в плутоний.
У плутония огромный Z и большая плотность, как защита от гаммы он прекрасен.
Фиг там что на 133кэВ пробьётся через 2-3см плутония.

Экономим как минимум на стоимости плутония.
Но главное - можем взять более энергоёмкий изотоп почти без оглядки на излучение его цепочки.
Или более подходящий по сроку службы.

[VBVB]

Можно взять этот церий и обернуть в плутоний.
У плутония огромный Z и большая плотность, как защита от гаммы он прекрасен.
Фиг там что на 133кэВ пробьётся через 2-3см плутония.

Экономим как минимум на стоимости плутония.
Но главное - можем взять более энергоёмкий изотоп почти без оглядки на излучение его цепочки.
Или более подходящий по сроку службы.

Довольно интересное предложение использовать композитное составное ядро в тепловыделяющем элементе РИТЭГа.
Можно тогда использовать различные комбинации радиоизотопов, позволяющие создать тепловыделяющий элемент с желаемыми характеристиками радиационнного фона, удельного тепловыделения и срока службы.

[LAV48]

Одно "но", при создании подобных "слоек" необходимо учитывать теплопроводность, например, у предлагаемого церия в металлическом виде она в 2,5 раза выше, чем у плутония, а значит "ядро" может заметно нагреваться и тут есть риск образования сплава, а церий в таком случае способен вызвать химический взрыв. "Весёленький" РИТЭГ.

[VBVB]

Одно "но", при создании подобных "слоек" необходимо учитывать теплопроводность, например, у предлагаемого церия в металлическом виде она в 2,5 раза выше, чем у плутония, а значит "ядро" может заметно нагреваться и тут есть риск образования сплава, а церий в таком случае способен вызвать химический взрыв. "Весёленький" РИТЭГ.

Металлы не годятся для этого случая.

В конкретном примере необходимо использовать диоксид церия CeO2 внутри и оболочку из диоксида плутония PuO2 снаружи. Для этих керамик должны быть близкие величины коэффициента термического расширения.
Увеличить теплопередачу от внутреннего ядра с CeO2 можно путем использования металлокерамики, т.е. просто использовать смесь CeO2 с мелкодисперсным порошком меди или серебра. Контакт между двумя типами керамик (CeO2-PuO2) можно осуществлять путем использования низкотемпературного сплава галлий-индий.

[LAV48]

Вот не нужно туда сплавы галлий-индий сувать, они совсем не хорошие по химии. Да и зачем жидкий металл для разделения "керамик"? И ещё, на сколько я понимаю, из диоксида церия керамику спечь тяжеловато, тугоплавкий он весьма.

В общем идея слоёных тепловыделяющих изотопных конструкций понятна и наверняка уже прорабатывалась, оставим её конструкторам данных источников.

[Татарин]

Одно "но", при создании подобных "слоек" необходимо учитывать теплопроводность, например, у предлагаемого церия в металлическом виде она в 2,5 раза выше, чем у плутония, а значит "ядро" может заметно нагреваться и тут есть риск образования сплава, а церий в таком случае способен вызвать химический взрыв. "Весёленький" РИТЭГ.

Эээ... но теплопроводность-то тут при чем?
При равном энерговыделении на границе с плутонием будет ровно та же температура. Просто при другой температуре будет другой градиент внутри самого церия (если теплопроводность выше, то перепад температур будет меньше, чем был бы в плутонии).

Вот если энерговыделение выше - то да. Однако, вряд ли это проблема: в ТЭГах вообще очень низкие (в сравнению с достижимым максимумом) температуры.

[LAV48]

Если считаем РИТЭГ для условий не крайнего севера, а космического аппарата, то температуры там будут сотни градусов Цельсия на радиаторе, а внутрях могут достигать температур плавления многих металлов. При этом, температурный градиент на плутониевом одеяле экране будет много выше, чем в ядре из церия, а тот относительно легкоплавок (если считать чистый металл).

[Татарин]

Если считаем РИТЭГ для условий не крайнего севера, а космического аппарата, то температуры там будут сотни градусов Цельсия на радиаторе, а внутрях могут достигать температур плавления многих металлов. При этом, температурный градиент на плутониевом одеяле экране будет много выше, чем в ядре из церия, а тот относительно легкоплавок (если считать чистый металл).

Ограничивает-то максимальная температура, а не средняя.

Ниже теплопроводность - высокий градиент - значит, при некой максимально допустимой в центре у нас на краях значительно ниже.
Выше теплопроводность - малый градиент и перепад - значит, при той же допустимой в центре у нас температура на краях выше.

Или, если отталкиваемся от заданной температуры на краях, при высокой теплопроводности в центре у нас температура ниже. При малой теплопроводности - выше.

Повышение теплопроводности и снижение градиентов всегда - чистый плюс.
Плохой пример - это замена плутониевой керамики в центре на материал с меньшей теплопроводностью.
Вы не с того конца подошли.

[Dozik]

В конкретном примере необходимо использовать диоксид церия CeO2 внутри и оболочку из диоксида плутония PuO2 снаружи. Для этих керамик должны быть близкие величины коэффициента термического расширения.

Да забудьте вы про церий: у дочерннего - выход жесткого гамма-излучения на пару процентов. С учетом нескольких кг того церия - надоесть защиту ставить.
Плутоний-238 и стронций-90 - вот главная дорога... Несмотря на то, что последний чистый бета-излучатель (вместе с дочерним иттрием) - но светит тормозным рентгеном от такого РИТЭГа прилично.

Сообщение отредактировал Dozik - 8.1.2016, 23:36

[Татарин]

Да забудьте вы про церий: у дочерннего - выход жесткого гамма-излучения на пару процентов. С учетом нескольких кг того церия - надоесть защиту ставить.
Плутоний-238 и стронций-90 - вот главная дорога... Несмотря на то, что последний чистый бета-излучатель (вместе с дочерним иттрием) - но светит тормозным рентгеном от такого РИТЭГа прилично.

Можно и стронций. Он дешёвый, распадается быстро и довольно энергоёмкий: ~7МэВ/ядро вместе с иттрием. Против ~5МэВ у плутония. Но стронций в 2.5 раза легче на ядро и в 2.5 раза активнее, так что выигрыш по плотности энергии неплохой получается. Если, конечно, стронций в титанат закатывать, то не так здорово...

Но в общем, плутониевая защита - вполне себе выход для мощных космических РИТЭГов. И цена более романтичная, и по энергии выигрыш.

[Ultranauth]

Господа, а вот еще какой вопрос давно мучает про Плутоний-238.

В свое время я искал всякие документы по восстановлению производства Pu238 в США, и там в расчетах баланса необходимого Pu238 для Конгресса регулярно попадался расход на "национальные нужды". Т.е. скорее всего какое-то военное или околовоенное применение. Более того, идею того, что такое применение есть поддерживает тот факт, что и в США и в СССР (в НИИАР) были созданы линии по производству Pu238 в количествах не менее пары килограмм в год. А линии эти, как мне кажется - не такое и простое дело, учитывая с чем приходится возится. Значит была какая-то нужда, и вряд ли это НАСАвские РИТЭГи, и уж точно в СССР это не потребности условных "Луноходов".

Так что вот вопрос в том, что же это за "национальные нужды" могут быть у плутония-238.

[AtomInfo.Ru]

Так что вот вопрос в том, что же это за "национальные нужды" могут быть у плутония-238.

Due to its classified nature, a non-defense national security application can be characterized by what it is not, as delineated below.

• It is not used in any nuclear weapons.
• It is not used in any nonnuclear weapons.
• It is not used in any military satellites or in space.
• It is not used in any missile defense systems.

http://www.globalsecurity.org/space/librar...D_AppendixE.pdf

То есть, не оружие (ядерное и неядерное), не военные спутники и не ракетные системы.

А дальше, кто ж его знает...
Но non-defense national security application - это, скорее всего, имеет отношение к разведке/контрразведке, а не к армии.

[AtomInfo.Ru]

Ну и был в Штатах один чувачок, который в своё время объяснял это так (в интернете находится):

Well, what I can tell you is what we know now. And that is we´ve been asked to produce this stuff for NASA, space missions and for terrestrially based national security missions. Period.

То есть, это некие миссии, которые выполняются на Земле. И скорее всего, имеют длительность годы и более, иначе нет смысла конкретно в плутонии. То есть, это не полёты Predator'ов, а скорее, некие стационарные точки.

[AtomInfo.Ru]

Или нестационарные...

А дальше, наверное, копать ненадобно. Потому как можно совершенно случайно раскрыть какую-нибудь особо тайную операцию ЦРУ. А потом на форуме начнутся всякие шевеления с американских IP, а мне по ночам начнут названивать с радостной новостью о том, что я выиграл в лотерею бесплатный отпуск в заповеднике Орегона и мне нужно срочно туда приехать, всё оплачено. А я хочу спать по ночам, а не ругаться со странными людьми английским матом

Но про себя, не вслух, можно в принципе сконструировать варианты, когда ЦРУ может понадобиться источник на плутонии-238.

[VBVB]

Но стронций в 2.5 раза легче на ядро и в 2.5 раза активнее, так что выигрыш по плотности энергии неплохой получается. Если, конечно, стронций в титанат закатывать, то не так здорово...

У стронция не очень удачные химические свойства по весовой энергоэффективности для РИТЭГов.
Материал или в виде титанатной, алюминатной или фторидной керамики должен быть, что сильно снижает весовую долю стронция и удельный энергозапас.

В этом отношении Pu-238 и Cm-244 с их высокоплотными оксидами явно рулят.

[VBVB]

Так что вот вопрос в том, что же это за "национальные нужды" могут быть у плутония-238.

Может в элементах питания датчиков противолодочной системы SOSUS?

Несколько раз обращал внимание на упоминания, что РИТЭГи с лантаноидными радионуклидами ранее усиленно использовались подразделением глубоководных исследований ВМС США. Типа глубоководные скафандры для водолазов ими обогреваются и в батискафах флотских они также имеются/имелись.

[AtomInfo.Ru]

Может в элементах питания датчиков противолодочной системы SOSUS?

non-defense

Скорее, это ЦРУ и проч., а не армия.

[VBVB]

А дальше, кто ж его знает...
Но non-defense national security application - это, скорее всего, имеет отношение к разведке/контрразведке, а не к армии.

Может все проще и имеется в виду использование в качестве 238Pu-Be нейтронного источника для обнаружения всяких нездоровых вещей (делящиеся материалы, радионуклиды и ВВ) в системах безопасности на американских таможнях/аэропортах/портах?

[AtomInfo.Ru]

Может все проще и имеется в виду использование в качестве 238Pu-Be нейтронного источника для обнаружения всяких нездоровых вещей (делящиеся материалы, радионуклиды и ВВ) в системах безопасности на американских таможнях/аэропортах/портах?

А не дороговато ли?

Плюс ко всему, это расползание плутония по стране. С учётом регулярных сообщений об утере/краже источников в промышленности и медицине, делать упор на плутоний рискованно (пусть даже физзащита на пунктах пропуска поставлена лучше, чем в гражданском секторе).

[VBVB]

А не дороговато ли?

Плюс ко всему, это расползание плутония по стране. С учётом регулярных сообщений об утере/краже источников в промышленности и медицине, делать упор на плутоний рискованно (пусть даже физзащита на пунктах пропуска поставлена лучше, чем в гражданском секторе).

Так количества плутония-238 небольшие будут тратиться на эти цели. Его то на источник среднемощный совсем немного надо - субграммы/грамм.
Да и кому в голову придет воровать нейтронный источник из системы физической защиты таможни/порта? Из малого количества этого радионуклида грязную бомбу не сделать.

Америций-241 вон в датчиках дыма до сих пор используется, хотя та еще радионуклидная отрава.

[AtomInfo.Ru]

Да и кому в голову придет воровать нейтронный источник из системы физической защиты таможни/порта?

Скорее, не воровать. Его могут.... м-м, потерять флотским способом, например. Реальной угрозы никакой, но вони от местных активистов будет много.

Украсть тоже могут. Не для терроризма, а ради металлолома.

[AtomInfo.Ru]

В добавок, портовые детекторы в Штатах - тема чувствительная, но не чрезмерно засекреченная.

А по плутонию нагоняют страстей.

Кстати, как конспирологический вариант - вообще ничего с ним не делают, спокойно хранят на складах, а пишут про national security чтобы сбить остальные страны с толку и направить на тупиковый технологический путь. Такое тоже бывает (см. в другой ветке про топливо от Лайтбридж).

[Dozik]

Может все проще и имеется в виду использование в качестве 238Pu-Be нейтронного источника для обнаружения всяких нездоровых вещей (делящиеся материалы, радионуклиды и ВВ) в системах безопасности на американских таможнях/аэропортах/портах?

Плюс просто как источники альфа-излучения и нейтронов в различных лабораториях и институтах?