Реакторы на расплавах солей, Реакторы с жидкосолевым топливом Опции

[VBVB]

Может кто раскажет как обстоят дела с отечественными разработками прототипа жидкосолевого реактора с топливом в расплаве солей?
До последнего времени в Курчатнике и Снежинском ФИТФе вроде какие-то работы в этом напрвлении шли, но каких-либо результатов конкретных так и не было опубликовано. Хотя зарубежники постоянно на Курчатник ссылаются в своих работах.
Японцы тоже шли по этому направлению неплохо и со Снежинском сотрудничали, но ощущение складывается, что почему-то эту тему слегка забросили. Американцы тоже не горят желанием к своим наработка 1965-1968 вернуться, хотя на форумах и конференциях разных периодически ностальгируют по MSR.
Получается, что только французы с чехами еще что-то пытаются сотворить на исследовательский прототип похожее.
Правда по статьям отмечается некоторая суета итальянцев и турков(??) в этом вопросе. Китайские публикации по MSR недавно тоже стали появляться.
Идея жидкосолевых реакторов ведь не пустая, в отличии от многих "бумажных" реакторов, и довольно перспективная. Правда до энергетической жидкосолевой РУ еще далековато, но с жидкометаллическими реакторами тоже не все быстро шло.
Не получится ли у нас, что похерят начинание в области жидкосолевых реакторов, в очередной раз не доведя хоть до исследовательского прототипа. Или уже похерили?

[VBVB]

В нынешнее время многие склонны считать, что дирижабли это позавчерашний день.
Однако, в США так совсем не думают.
http://www.militaryparitet.com/ttp/data/ic_ttp/6092/

Базирующаяся в Монтебелло (Калифорния) корпорация Worldwide Aeros разработала большой транспортный дирижабль Aeroscraft с применением новых технологий.
Дирижабль может продолжить традиции «цеппелинов» на более высоком технологическим и экологическом уровне для гражданских и военных задач. Аппарат имеет очень большой грузовой отсек, способен взлетать вертикально, что делает его весьма полезным для использования в районах стихийных бедствий и зонах военных действий, где нет оборудованных площадок.Безопасность дирижабля обеспечивается за счет применения негорючего сжатого гелия, аппарат имеет жесткий каркас из сверхлегкого пуленепробиваемого алюминия и углеродных волокон, и, таким образом, не зависит от наполненности газом, чтобы сохранять свою форму. Максимальная грузоподъемность дирижабля в зависимости от модификации составляет 66 т и 250 т, может использоваться как транспортное средство для перевозки скоропортящихся продуктов. Правительство США инвестировало в проект 3 млн долл.

Министерство обороны США желает использовать дирижабль для переброски полезных нагрузок для тактических бригад по всему миру. Скорость полета составит всего около 115 миль в час, что значительно уступает скорости транспортных самолетов, но этот недостаток компенсируется способностью садиться на необорудованные участки суши. Дальность полета без дозаправки в воздухе составит более 3000 морских миль.

Т.о. можно видеть, что с имеющейся грузоподъемностью описанного дирижабля вполне возможно и довольно оправданно создание дирижабля с ЯЭУ (в качестве источника высокотемпературного тепла для прогрева массы подъемного газа и выработки эл-ва для движения и функционирования бортовых систем). Очевидно, что ЖСР для этой цели будет иметь наибольшее удельное энергосовершенство, поскольку 5-15 МВт(тепл.) ЖСР с промежуточным нейтронным спектром с приемлемой необходимой биозащитой будет весить около 17-18 тонн. С турбиной Брайтон-цикла на сверкритическом CO2 вся жидкосолевая ЯЭУ будет весить около 29-30 тонн. При капсулизации такой установки добавочными конструкционными защитными материалами ее вес возрастет до 40-45 тонн.
Имеющиеся в РФ (по открытой информации) проектные альтернативы жидкосолевой ЯЭУ:
1. Двухреакторная газовая ТЯЭ "ГРЭМ" с тепловой мощностью 5.2 МВт, электрической мощностью 2 МВт и весом около 60 тонн с возможностью автономной работы без перегрузки топлива до 25 лет. Разработка НИКИЭТ.
2. Однореакторная газовая ТЯЭ "Гном" с тепловой мощностью 2.6 МВт, электрической мощностью 1 МВт и весом около 32 тонн с возможностью автономной работы без перегрузки топлива до 20 лет. Разработка НИКИЭТ.
3. Водо-водяная ЯЭУ "АИСТ-МП" с тепловой мощностью 10 МВт, электрической мощностью 2 МВт с термоэмиссионным преобразованием тепловой энергии деления ядер в электрическую., сухим весом около 10-14 тонн (полностью заправленная водой-теплоносителем около 130-135 тонн, возможно менее) с возможностью автономной работы без перегрузки топлива до 20 лет. Разработка ФГУП «ГНЦ РФ-ФЭИ»

Водяные ЯЭУ типа АБВ-6М, "Унитерм", "Шельф-3", Ника и т.п. имеют заметно больший вес и худшие характеристики в качестве источника высокотемпературного тепла.

Т.е. принимая во внимание, что на ЯЭУ дирижабля будет тратиться около 30-65 тонн подъемного веса, можно предполагать, что патрульный атомный дирижабль для ВМФ России должен иметь грузоподъемность порядка 80-100 тонн. В этом случае возможно вооружение такого дирижабля достаточно мощной обзорной РЛС, достаточным боекомплектом противокорабельных ракет и собственным комплексом противовоздушной обороны.

Сообщение отредактировал VBVB - 18.9.2013, 21:51

[akojanov]

Добрый вечер!

В нынешнее время многие склонны считать

Ладно, три ляма - неплохие деньги, даже в Штатах :-). Попил засчитан. А теперь сравните стоимость одной ленты к ДШК и стоимость жертв, получивших на свою голову атомный реактор, все равно какой.

WBR, Alex Kojanov

PS. Хотя, попробуйте заинтересовать Шойгу и Сколково, пилить-то явно поболе американцев придется :-)!

[VBVB]

Попил засчитан. А теперь сравните стоимость одной ленты к ДШК и стоимость жертв, получивших на свою голову атомный реактор, все равно какой.

Поскольку для дирижабля с ЯЭУ наиболее предпочтительна жесткая многокамерная схема, то форс-мажорное пробитие одной-двух газовых камер с подогретым гелием/воздухом не должно приводить к крушению, а должно позволять осуществление мягкой управляемой посадки. Такие условия заведомо должны закладывается при его проектировании.
Кроме того с чего вы взяли, что предполагаемый флотский разведывательно-патрульный дирижабль с ЯЭУ должен зачем-то спускаться на низкие высоты, где какие-то персонажи должны сбивать его из ДШК и реактор ЯЭУ должен падать на голову каким-то людям?
Зачем патрульному дирижаблю ВМФ с жесткой оболочкой на подогретом газе летать на высотах ниже 3-4 км, когда ему доступны высоты до 8-12 км? Где на просторах Японского, Охотского моря или Тихого океана дирижаблю может встретиться ДШК? Какие такие люди живут посреди моря-океана?
Речь идет о том, что для районов действия ТОФ с большими площадями, требующими постоянного внимания и охраны мог бы быть полезен разведывательно-патрульный дирижабль с ЯЭУ, с электрическими импеллерными движителями, с наличием комплекса электронной, радиолокационной и оптической разведки, и с наличием ударного вооружения и самообороны. Использование такого дирижабля при возможностях современной автоматизации управления ЯЭУ и бортовых полетных систем, с экипажем 9-10 человек, может быть похожим на патрулирование подлодок. Т.е. дирижабль взлетает с базы в районе Сахалина или Камчатки, делает несколько проходов в районе Камчатки, Курил и Японских островов и через 2-3 недели возвращается на базу. Далее смена экипажа, короткие регламентные работы, прием запасов продовольствия и снова уход на патрулирование.

Сообщение отредактировал VBVB - 19.9.2013, 4:28

[KTN]

предполагаемый флотский разведывательно-патрульный дирижабль с ЯЭУ
Зачем патрульному дирижаблю ВМФ с жесткой оболочкой на подогретом газе летать на высотах ниже 3-4 км, когда ему доступны высоты до 8-12 км?
Речь идет о том, что для районов действия ТОФ с большими площадями, требующими постоянного внимания и охраны мог бы быть полезен разведывательно-патрульный дирижабль с ЯЭУ, с электрическими импеллерными движителями, с наличием комплекса электронной, радиолокационной и оптической разведки, и с наличием ударного вооружения и самообороны. Использование такого дирижабля при возможностях современной автоматизации управления ЯЭУ и бортовых полетных систем, с экипажем 9-10 человек, может быть похожим на патрулирование подлодок.

Встретился на днях любопытный материал по транспортному ядерному дирижаблю времён конца 1980-х. Насчитали такие характеристики:
* атомный двигатель 6500 лшс (4,8 МВт) уместился в массу 80 тонн;
* при объёме дирижабля 0,34 миллиона кубометров, полная масса 400 тонн;
* грузоподъёмность 120 тонн;
* скорость 170 км/час
Благодаря концепции дирижабля решается вопрос взлёта (с выключенным реактором), когда земля отражает нейтроны и не позволяет применить на самолёте теневую защиту. Таким образом, в 1980-е проект рассчитан, характеристики не впечатлили, сооружение признано нецелесообразным.
Нужно ещё учесть, что грузоподъёмный дирижабль не может быть высотным: с высотой уменьшается плотность воздуха, создающая подъёмную силу.

Кстати, очевидна нереализуемость атомного самолёта на этой так сказать "элементной базе":
самолёту взлётной массой 400 тонн нужна тяга тонн 100, скорость отбрасываемого воздуха относительно самолёта не меньше 200 метров в секунду, что соответствует полезной мощности 200 МВт. Это мощность двух реакторов авианосца, масса которых на порядок больше чем 400 тонн.

[Татарин]

Кстати, очевидна нереализуемость атомного самолёта на этой так сказать "элементной базе":
самолёту взлётной массой 400 тонн нужна тяга тонн 100, скорость отбрасываемого воздуха относительно самолёта не меньше 200 метров в секунду, что соответствует полезной мощности 200 МВт. Это мощность двух реакторов авианосца, масса которых на порядок больше чем 400 тонн.

Никакой связи между ГЭУ авианосца и самолётом нет.
Самолёту от реактора нужна тепловая энергия, а проблем получить высокую удельную тепловую мощность у реактора нет. Один контур, работающий непосредственно на теплообменники турбин.
И в СССР и в Штатах были разработаны реакторы с более чем достаточной мощностью (в СССР теплоотвод в теплообменники турбины был натрием, американцы использовали расплав соли).
Подвела даже не биозащита в первую очередь, а общая стоимость системы и риски эксплуатации.

[VBVB]

Никакой связи между ГЭУ авианосца и самолётом нет.
Самолёту от реактора нужна тепловая энергия, а проблем получить высокую удельную тепловую мощность у реактора нет. Один контур, работающий непосредственно на теплообменники турбин.

Никому в голову не придет ставить в качестве двигательной ЯЭУ на самолет или дирижабль водо-водяной или кипящий реактор с их огромной удельной массой на вырабатываемый МВт да еще в виде низкопотенциального водяного пара.
Оптимальными для этой цели являются реакторы с быстрым/промежуточным нейтронным спектром с газовым охлаждением или быстрый/эпитепловой ЖСР. Реакторы с жидкометаллическим теплоносителеем чуть менее эффективными кажутся.
Ниже пример двух проектов американских жидкометаллических быстрых реакторов рассматривающихся для полета на Марс.

1. Жидкометаллический реактор с калиевым теплоносителем дизайна ORNL 1983 года, основанный на Medium Powered Reactor Experiment (MPRE).
Топливо - таблеточное высокообогащенный UN в в стержнях в оболочке из T-111 alloy (Ta-8W-2Hf)
Срок работы активной зоны - 5 лет
Тепловая мощность - 28 МВт
Электрическая мощность - 5 МВт
Рабочая температура теплоносителя - 1365K
Биозащита - теневая с сектором 180 градусов на основе слоев LiH перемежающихся с вольфрамой фольгой общей толщиной 50-70 см.
Масса реактора - 3500 кг
Масса биозащиты - 11000 кг
Масса реактор+биозащита - 14500 кг
Общая масса ЯЭУ - 24.5 тонн

2. Жидкометаллический реактор с первичным литиевым и вторичным натриевым теплоносителем дизайна NASA 1993 года, основанный на Design Reference Mission (DRM) и проекте ЯЭУ SP-100.
Топливо - керметное урановое стержневое типа (UN+W)-25Re
Срок работы активной зоны - 5 лет
Тепловая мощность - 24 МВт
Электрическая мощность - 4 МВт
Рабочая температура теплоносителя 1375K
Биозащита - теневая с сектором около 180 градусов на основе слоев LiH+W общей толщиной 55-70 см.
Масса реактора - 3810 кг
Масса биозащиты - 9760 кг
Масса реактор+биозащита - 13570 кг
Общая масса ЯЭУ - 30.2 тонны

На основе ЖСР можно сделать немного более легковесную ЯЭУ.

Кстати, очевидна нереализуемость атомного самолёта на этой так сказать "элементной базе":
самолёту взлётной массой 400 тонн нужна тяга тонн 100, скорость отбрасываемого воздуха относительно самолёта не меньше 200 метров в секунду, что соответствует полезной мощности 200 МВт. Это мощность двух реакторов авианосца, масса которых на порядок больше чем 400 тонн.

Среднемагистральный грузовой самолет АН-70 имеет 4 новых винтовентиляторных двигателя по 10,3 МВт с общей массой 6,6 тонн, тянет 38 тонн топлива для собствееных нужд и имеет грузоподъемность 47 тонн. Если заменить 4 движка АН-70 на пару двигателей-гибридов турбореактивного двигателя и прямоточного воздушно-реактивного двигателя с питанием от описанных ЯЭУ, то получим замену 44,6 тонн взлетного веса на около 30 тонн ЯЭУ.
В качестве рабочего тела реактивной струи можно использовать атмосферный воздух, а для взлета иметь запас воздуха под давлением.
При использовании в ЯЭУ модуля преобразования тепла ядерного деления в электричество и применяя полную биозащиту, на основе того же АН-70 можно создать летающую лазерную канонерку. Например, для нее имеем замену (6,6+38+47)=91,6 тонн на (2*35,5+3+8)=82 тонн. Три тонны отвел на систему запаса сжатого воздуха и около 8 тонн на модульную лазерную диодную систему с адаптивной оптикой.
Возможность иметь в любой момент до 8-9 МВт электричества даст возможность такому высокоавтономному ударному самолету стрелять лазерными импульсами мощностью до 2 МВт по наземным целям на дальность до 25-30 км и по воздушным целям на дальность до 200-250 км. При этом имея возможность эффективной противоракетной самообороны.
Или же можно сделать высокоавтономный самолет ДРЛОиУ с подобными ЯЭУ.

Сообщение отредактировал VBVB - 15.1.2014, 18:09