Версия для печати темы

Автор: ДяДя ФеДоР 18.1.2012, 14:41

Уважаемая редакция!

Спасибо за статью http://www.atominfo.ru/news9/i0545.htm!
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.)?

Автор: armadillo 18.1.2012, 14:50

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

Автор: Smith 18.1.2012, 16:23

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_content&view=article&id=144&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.

Автор: ДяДя ФеДоР 20.1.2012, 9:00

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?

Автор: Татарин 26.4.2012, 16:45

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.

Автор: Татарин 26.4.2012, 16:47

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

Автор: ДяДя ФеДоР 5.5.2012, 15:56

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

Автор: ДяДя ФеДоР 5.5.2012, 15:59

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

Автор: VBVB 5.11.2012, 6:32

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 ).

Автор: armadillo 6.11.2012, 14:10

а совмещать стирлинги и "обычную" термоэлектрику не пробовали?

Автор: VBVB 6.11.2012, 17:09

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.

Автор: Татарин 11.11.2012, 22:28

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?

Автор: VBVB 11.11.2012, 23:40

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.

Автор: Татарин 12.11.2012, 3:41

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).

Автор: VBVB 13.11.2012, 2:06

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.

Автор: VBVB 27.9.2013, 3:50

http://www.bbc.co.uk/russian/science/2013/09/130912_voyager_leaves_solar.shtml

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.).

Автор: 3www 19.12.2013, 18:02

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=com_wrapper&view=wrapper&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.

Автор: Татарин 19.12.2013, 20:07

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?

Автор: Dozik 19.12.2013, 20:55

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

Автор: 3www 19.12.2013, 21:32

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.

Автор: Татарин 20.12.2013, 13:33

Так 2 полураспада. Оно ж не вечное.

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

Автор: armadillo 20.12.2013, 13:36

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

Автор: Татарин 20.12.2013, 13:37

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.

Автор: VBVB 20.11.2014, 1:45

Недавние события с проблемами в эпохальной http://httpы://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%BE%D0%B7%D0%B5%D1%82%D1%82%D0%B0_%28%D0%BA%D0%BE%D1%81%D0%BC%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%B0%D0%BF%D0%BF%D0%B0%D1%80%D0%B0%D1%82%29 на комете Чурюмова — Герасименко показали, что без РИТЭГов практическое изучение ядер комет и астероидов крайне проблематично. Зонд сел в незапланированную теневую и теперь http://geektimes.ru/post/241430/ 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...

Автор: Татарин 21.11.2014, 15:07

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.

Автор: VBVB 22.11.2014, 1:36

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..

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.

Автор: AtomInfo.Ru 27.11.2014, 17:43

Интересно, что он имел в виду?

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

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

Автор: Dobryak 27.11.2014, 17:53

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.

Автор: AtomInfo.Ru 27.11.2014, 18:07

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.

Автор: AtomInfo.Ru 27.11.2014, 18:09

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

Автор: VBVB 27.11.2014, 21:35

Это Зеленый когда говорил наверняка про аналог проекта лунной базы типа "https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%B2%D0%B5%D0%B7%D0%B4%D0%B0_%28%D0%BB%D1%83%D0%BD%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%B1%D0%B0%D0%B7%D0%B0%29" говорил и про "лунные поезда" вспомнил.

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

Автор: AtomInfo.Ru 27.11.2014, 21:40

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

Может, журналист спутал генераторы и реакторы?

Автор: VBVB 27.11.2014, 21:57

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.

Автор: VBVB 27.11.2014, 22:09

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?

Автор: AtomInfo.Ru 27.11.2014, 23:15

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.

Автор: AtomInfo.Ru 27.11.2014, 23:15

Табличка.

Автор: AtomInfo.Ru 27.11.2014, 23:18

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.

Автор: AtomInfo.Ru 27.11.2014, 23:23

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.

Автор: VBVB 28.11.2014, 0:41

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?

Автор: VBVB 28.11.2014, 0:51

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).

Автор: AtomInfo.Ru 28.11.2014, 8:10

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

Автор: AtomInfo.Ru 28.11.2014, 17:54

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

Автор: AtomInfo.Ru 11.12.2014, 10:31

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

На кометах можно строить CANDU Шутка.

Автор: VBVB 11.12.2014, 19:58

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.

Автор: AtomInfo.Ru 11.12.2014, 21:38

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.

Автор: Dobryak 11.12.2014, 22:05

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...

Автор: AtomInfo.Ru 11.12.2014, 22:17

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

Автор: Татарин 11.12.2014, 22:25

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.

Автор: Dobryak 11.12.2014, 22:55

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...

Автор: VBVB 12.12.2014, 0:12

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.

Автор: AtomInfo.Ru 12.12.2014, 10:01

А вот и Штаты вытащили свои разработки по космическим реакторам.
http://www.world-nuclear-news.org/C-Kilopower-for-space-exploration-1112147.html

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

Автор: 17th Guest 12.12.2014, 19:04

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

Космические ушельцы.

Автор: pappadeux 12.12.2014, 20:23

На поверхности земли

может быть, ядро земли есть чистый металлический дейтерий

Автор: VBVB 13.12.2014, 2:01

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.

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.

Автор: Alexll 13.12.2014, 4:05

Доказательства в виде долгоживущих изотопов ОЯТ есть?

Автор: Dobryak 13.12.2014, 9:00

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.

Автор: barvi7 13.12.2014, 12:32

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. . .

Автор: AtomInfo.Ru 13.12.2014, 12:43

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

Автор: AtomInfo.Ru 13.12.2014, 12:45

Dobryak напомнил про Окло.

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

Автор: Dobryak 13.12.2014, 18:55

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/commons/e/e6/SolarSystemAbundances.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.

Автор: VBVB 9.11.2015, 23:35

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.

Автор: VBVB 10.11.2015, 1:28

http://news.rambler.ru/head/31858186/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.

Автор: VBVB 6.1.2016, 16:03

Интересная ситуация с будущим индийских РИТЭГов.

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?

Автор: VBVB 6.1.2016, 16:15

Вообще интересно http://www.atominfo.ru/newsm/t0468.htm к РИТЭГам в космосе.

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?

Автор: AtomInfo.Ru 6.1.2016, 16:39

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.

Автор: VBVB 6.1.2016, 16:49

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.

Автор: VBVB 6.1.2016, 17:38

Странные какие то цифры для плутониевого РИТЭГа типа специалист вообще озвучил.
РИТЭГ на КА http://galspace.spb.ru/index58.html имеет меньше плутония и заметно большую мощность

Сами http://www.boulder.swri.edu/~tcase/Ottman-Hersman_IECEC_paper.pdf, 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.

Автор: LAV48 6.1.2016, 19:21

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

Автор: AtomInfo.Ru 6.1.2016, 22:04

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

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

Автор: Pakman 6.1.2016, 23:21

В пределах погрешности

Автор: LAV48 7.1.2016, 3:29

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

Автор: Татарин 7.1.2016, 4:01

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

Автор: armadillo 7.1.2016, 6:28

оффтоп:

"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

Автор: LAV48 7.1.2016, 12:27

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

Автор: Dozik 7.1.2016, 13:37

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.

Автор: Pakman 7.1.2016, 17:58

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

Автор: generalissimus1966 7.1.2016, 21:41

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.

Автор: Татарин 8.1.2016, 0:03

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.

Автор: VBVB 8.1.2016, 14:04

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.

Автор: LAV48 8.1.2016, 16:11

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.

Автор: VBVB 8.1.2016, 16:46

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.

Автор: LAV48 8.1.2016, 17:24

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.

Автор: Татарин 8.1.2016, 18:37

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.

Автор: LAV48 8.1.2016, 20:22

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).

Автор: Татарин 8.1.2016, 22:01

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.

Автор: Dozik 8.1.2016, 23:36

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.

Автор: Татарин 9.1.2016, 1:27

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.

Автор: Ultranauth 9.1.2016, 12:51

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.

Автор: AtomInfo.Ru 9.1.2016, 13:02

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.

Автор: AtomInfo.Ru 9.1.2016, 13:12

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

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.

Автор: AtomInfo.Ru 9.1.2016, 13:21

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.

Автор: VBVB 9.1.2016, 13:23

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.

Автор: VBVB 9.1.2016, 13:32

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.

Автор: AtomInfo.Ru 9.1.2016, 13:34

non-defense

Скорее, это ЦРУ и проч., а не армия.

Автор: VBVB 9.1.2016, 13:38

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?

Автор: AtomInfo.Ru 9.1.2016, 13:48

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).

Автор: VBVB 9.1.2016, 13:56

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.

Автор: AtomInfo.Ru 9.1.2016, 13:59

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.

Автор: AtomInfo.Ru 9.1.2016, 14:05

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).

Автор: Dozik 9.1.2016, 15:48

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

Автор: VBVB 9.1.2016, 16:06

Наверняка, особенно если институт имеет какое-то отношение к разработке систем безопасности или к атомной тематике, то тогда использование такого плутоний-бериллиевого источника и будет "non-defense national security application".

Автор: LAV48 10.1.2016, 0:30

Если материал используют в дограммовых количествах для источников в сканерах (не штучный товар, но и не массовый), то зачем его производить в килограммовых количествах ежегодно?

Безусловно, часть должна грузится на склад, на случай временного останова производства, хотя может быть другое простое экономическое объяснение - производить меньшим объёмом тупо затратнее...

Автор: AtomInfo.Ru 10.1.2016, 0:55

Они его не производили уже много лет. Всё шло со складов и из закупленных объёмов 238Pu в России.
Восстановили они свои производство буквально только что. Ну как восстановили - http://atominfo.ru/newsm/t0403.htm.

Автор: AtomInfo.Ru 10.1.2016, 0:57

Источники в лабораториях/институтах - это всё весьма разумно выглядит, но остаётся непонятным, почему такая бешеная секретность вокруг этого применения 238Pu?

Автор: AtomInfo.Ru 10.1.2016, 1:14

На самом деле, если оставить в покое ЦРУ, то вопрос про 238Pu, конечно, интересный.

Можно посмотреть по отчётам GAO, там иногда бывает полезная информация.

У 238Pu абсолютно точно было военное применение в прошлом веке:
http://www.gao.gov/assets/120/118861.pdf - стр.4
http://www.gao.gov/assets/90/89282.pdf - стр.8, some defense projects.

Потом, правда, упоминание о военном применении исчезает, всё больше упор на космос.

А в этом докладе от 2007 года есть упоминание о том, где расположены запасы 238Pu:

То есть, всё-таки это не таможни или университеты - это нацлаборатории.
Причём основная часть его находится в Лос-Аламосе и Айдахо.
Возможно, это ложная подсказка, т.к. это могут быть именно космические запасы изотопа, а работы по штатовскому ГОЗу с плутонием идут именно в тех лабораториях с smaller amounts плутония-238.

Автор: Ultranauth 10.1.2016, 2:00

Но тем не менее линия (в ORNL, если мне изменяет память) с серьезной производительностью была построена. И в НИИАР, если сумели продать 20 кг плутония потом. Значит в 60х/70х что-то в этом плутонии нужно было. Нейтронные alpha, n источники есть на чем делать, в конце концов можно облучить мишень и стаканным методом в универсальной горячей камере выделить несколько грамм Pu238. А тут явно какое-то применение было и закончилось с холодной войной.

Автор: AtomInfo.Ru 10.1.2016, 10:58

И оно (закончившееся), скорее всего, именно военное - см. старые отчёты GAO, где прямо говорится о военной программе.

А вот то применение, которое есть сейчас по линии "national security", настойчиво называют "non-defense".

Я к тому, что применения в холодную войну и после неё, похоже, отличаются друг от друга. Как минимум, ведомственной принадлежностью.

Автор: AtomInfo.Ru 10.1.2016, 11:00

В этой саязи интересно может быть, что плутоний-238 делает в https://en.wikipedia.org/wiki/Pantex_Plant?

Автор: Dozik 10.1.2016, 13:32

А на низкоорбитальные разведспутники разве не ставили? Это ведь не НАСА и не оборона?. Или после скандала с падением нашего Космоса на Канаду - договорились не ставить?
Чего-то подзабыл...

Автор: AtomInfo.Ru 10.1.2016, 15:31

"Канадский" "Космос" - это реактор всё-таки, не РИТЭГ.

Автор: Татарин 10.1.2016, 16:04

Был бы РИТЭГ, было бы не лучше, как минимум.
НЯп, он и поработать-то не успел...

Автор: VBVB 11.1.2016, 22:23

Странно конечно, что плутоний-238 мог использоваться на заводе сборки/разборки боеприпасов.

Может в некоторых конструкциях боезарядов плутоний-238 мог использоваться в небольших количествах в качестве тепловыделяющего материала для термостатирующего узла чтобы пластичное ВВ в облицовке в модуле с детонационной разводкой не замерзло и потрескалось?

Ну или в качестве тех же нейтронных инициаторов 238Pu-Be ударного типа для снарядов ядерных, которые списали после распада СССР.

Автор: VBVB 1.2.2017, 15:20

Пишут, что новый отечественный http://tass.ru/kosmos/3982121 будет с РИТЭГом.

Странно, что именно аккумуляторные батареи будут критическим звеном в луноходе. Получается, что РИТЭГ может питать только часы лунохода и обогревать пространство внутри корпуса. Странный какой-то РИТЭГ, толи совсем маломощный, толи скорее радиоизотопный термогенератор.
Вообще упоминание про максимальный год работы лунохода наводит на мысль, что РИТЭГ будет или на основе изотопа 144Ce (период полураспада 284 дня) или на основе более дешевого 210Po (период полураспада 138 дней).

Автор: SpaceEngineer 24.2.2017, 17:19

Вопрос к уважаемой публике: является ли перспективным использование изотопов, распадающихся по сравнительно быстрой цепочке распадов?
К примеру, уран-232 распадается по следующей цепочке.

U-232 ->(α) Th-228 ->(α) Ra-224 ->(α) Rn-220 ->(α) Po-216 ->(α) Pb-212 ->(β-) Bi-212 ->(α) Tl-208 ->(β-) Pb-208

Период полураспада U-232 - 67 лет, тория-228 - 1,9 года, остальные изотопы имеют период от 1 минуты до 3 суток.
Иными словами, за время периода полураспада урана-232, почти все распавшиеся ядра претерпят 6 альфа-распадов, и энерговыход составит ~30 МэВ на ядро. Можно посчитать, что тепловая мощность составит в среднем 2,8 кВт на килограмм урана-232 против 0,5 кВт/кг у плутония-238. Значительно более высокая удельная мощность могла бы дать больше возможностей космическим аппаратам, на которые устанавливается такой источник энергии.

Есть у изотопа и свой недостаток: бета-распад таллия-208 дает гамма-излучение в 2,6 МэВ. Это представляет опасность для электроники и требует экранирования. С другой стороны, электроника на космическом аппарате и так должна быть устойчивой к радиации, поэтому сильно утяжелять конструкцию не потребуется.

И такие вопросы:
1. Существуют ли другие цепочки распадов, подобные вышеприведенной? То есть, Содержащие 4-6 альфа-распадов и имеющие общий период в годы или десятки лет? Мой поиск натолкнул меня еще на актиний-227, однако этот изотоп еще сложнее в получении, чем уран-232. Поэтому интересуюсь у экспертов, возможно что-то упустил.

2. Можно ли повысить КПД, используя другие способы извлечения энергии, помимо термоэлектрического? Например, используя положительно заряженные альфа-частицы для создания разности потенциалов?

Автор: Dozik 25.2.2017, 20:18

А вы уверены, что церий-144 - хороший выбор? У него гамма-линия 133 кэв, с выходом в 11%, плюс еще куча, включая гамма-линии от дочернего празеодима, правда с меньшим выходом, но со значительно большими энергиями.

Автор: Dozik 25.2.2017, 20:23

Там светить будет так, что никакая защита не спасет. В одном грамме - 2 кюри, без дочерних. Мощность дозы можно прикинуть, но сдается, что под сотню милизиверт в час.

Автор: anarxi 25.2.2017, 22:03

вариантов нет.
так в вселенной (богом) сделано.
быстрый распад - много энергии и наоборот
длинна волны коррелирует с частотой.
сила центробежности вращения нашей планеты уравновешенна притяжением нашей звезды по имени Солнце.

Автор: Татарин 26.2.2017, 2:12

Термоэмиссия, турбомашинное преобразование, моё любимое - термофотоэлектрическое (нагретая болванка светится через брегговский фильтр и зеркала на фотоэлектрику).

Автор: SpaceEngineer 26.2.2017, 14:11

Предлагаю вам чуть больше вникать в суть задачи, прежде чем давать кажущийся очевидным, но бесполезный по сути ответ.
Периоды плутония-238 и урана-232 сопоставимы - 87 и 69 лет соответственно. Но уран-232 выдаст в 6 раз больше энергии за время периода полураспада, поскольку дочерние изотопы имеют короткие периоды.

Если справочники не врут, слой половинного ослабления урана-238 - всего 2 миллиметра. То есть, 2-сантиметровый слой обедненного урана ослабит излучение в 1000 раз. Округленно 1 зиверт в год.

Автор: Татарин 26.2.2017, 15:19

Имеет смысл делать комбинированый источник: ядро - из светящегося опасного изотопа, и вокруг него - относительно безопасный тот же плутоний-238.

2см обедненного урана (в самом минимальном варианте это шарик диаметром 4см, даже так - полкило сразу) - это пассивная масса, которая легко сведет в минус выгоды более энергоемкого изотопа.

Автор: Dozik 26.2.2017, 22:42

Если вы это мне отвечаете: то причем тут 238 уран? Грубо говоря: вы сравнили... эту самую, с пальцем...

Автор: VBVB 27.2.2017, 2:29

А что уже появился экономически оправданный способ хотя бы граммовой в сутки наработки урана-232?
В тестах MSRE давал в самых худших случаях содержание урана-232 в наработанном уране-233 около 190-200 ppm.
Если посмотреть на процесс наработки урана-233 из тория в легководных реакторах, то даже для случая самого плохого ториевого сырья и малопригодного спектра облучения с длительным выжариванием тория содержание урана-232 в наработанном уране-233 обычно не превышало 250 ppm (т.е. всего 0.25% или 2.5 грамма/кг урана-233). Только при долгом прогоне репроцессированного урана-233 из ОЯТ в легководнике содержание урана-232 достигало 900 ppm (т.е. всего 0.9% или 9 грамм/кг урана-233).
По американским данным уран-233 выходил дороже плутония-239 где-то в 5 раз, по советским данным почти в 6 раз, по индийским - в 3.5-4 раза. Т.е. стоимость выделения урана-232 из нарабатываемого урана-233 будет просто космическая.

Практически только прогон торий-плутониевого МОХа в БНе может дать содержание урана-232 на уровне около 2000 ppm (т.е. 20 грамм/кг урана-233). Если же осуществить репроцессинг такого ОЯТ и прогнать этот уран еще пару раз в активной зоне то можно к величине содержания урана-232 на уровне около 5000 ppm (т.е. 50 грамм/кг урана-233) подобраться.

Но все равно по стоимости выделения уран-232 для РИТЭГов будет стоить космически даже по сравнению с высокодорогостоящим плутонием-238.

Автор: SpaceEngineer 28.2.2017, 14:52

Если уран-233 нарабатывают из тория-232, его облучают тепловыми нейтронами с высоким сечением реакции (n, γ) и низким для (n,2n).
При облучении быстрыми нейтронами сечение (n,2n) резко растет, и основным продуктом реакции станет как раз-таки уран-232.
Таким образом, уран-232 будет примерно вдвое дороже 233-го. Дорого, конечно, но до калифорния далеко.

Что касается экономической целесообразности - зависит от того, для чего планируется использовать космические аппараты и как монетизировать результаты их работы. Но этот разговор не для данной темы, и не для данного форума, наверное.

Автор: Dozik 28.2.2017, 23:20

Ну хорошо, поговорим про технику. Уран-232, только что рожденный - фонит слабо. Но Вам, чтобы его использовать, нужно отделить, сформировать и тд.
Через месяц, после выделения, от 1 грамма, на метре будет светить в 0,4 Р/час. Или на по современному 4 мЗв/час. Это на метре... На 10 см в 100 раз больше. А еще через месяц (ну вам же нужно его транспортировать, монтировать на КА и т.д.) - уже 0,8 Р/час. А через полгода от рождения - целых 2 Р/час. Через год - 4 Р/час и т.д. Это при том, что космическое (галактическое) излучение за год дает порядка 100-120 Рентген за год.
Про защиту от гаммв в 2,6 Мэв и 0, 583 Мэв - промолчим...
Вы это хотите использовать?

Автор: VBVB 28.2.2017, 23:46

С чего вы взяли что БНе результатом облучения тория-232 будет уран-232 в качестве основного продукта?
Статьи по проблеме бридинга тория в БНах, которые читал, говорили, что при очень высоком уровне нейтронного потока в центре активной зоны чтобы подойти к предельному расчетному уровню накопления урана-232 около 8000 ppm (т.е. только 8%) в уране-233 нужно облучить регенерат ранее уже облученного тория-232 до выгорания на уровне 110 ГВт*сутки/тонну ТМ (это очень-очень приличное выгорание).

Т.е. два длительных прогона сотни килограммов тория-232 дадут наработку урана-233 около 10-12 кг в котором урана-232 максимум удастся набрать 800-950 граммов.

Кажется мне что получение плутония-238 хоть из нептуния, хоть из америция-241 гораздо проще чем альтернатива в виде наработки урана-232 в БНах.

Автор: SpaceEngineer 1.3.2017, 1:30

Помимо гаммы, большую часть радиации составляет альфа-излучение, от которого легко защищает любая твердая материя... В любом случае понятно, что все манипуляции с изотопами будет осуществлять автоматика. Ну так и в активной зоне реактора, я надеюсь, живые люди не работают, поэтому соответствующая робототехника давным-давно есть.
Мы не то чтобы прям хотим-хотим это использовать, но возможность рассматриваем.

http://www.ias.ac.in/article/fulltext/pram/079/02/0249-0262 - вот из этой работы, например.
Ближе к концу пдф-ки там два графика. Видно, что на БН сечение реакции (n,2n) на порядок выше, чем у присоединения нейтрона. То есть, образуется торий-231, из которого двумя бета-распадами и присоединением нейтрона образуется уран-232.

Так ведь уран-232 предлагается не ради погони за удешевлением, а ради в 6 раз большей удельной мощности. Что в свою очередь позволит улучшить динамические характеристики и другие возможности будущих КА.
Так-то логично, что более "крутое" топливо сложнее в получении. Природа не дает халявы...

Автор: Татарин 1.3.2017, 3:47

Если нужна удельная мощность, и плевать на излучение и стоимость, то путь очевиден: не уран-232, а уран-235.

Мощность - ничем не ограничена. И регулируется.
А запас энергии - почти 200МэВ на ядро.

Автор: SpaceEngineer 1.3.2017, 13:53

Удельная мощность топлива - конечно да, но посчитайте удельную мощность реактора + необходимых ему средств охлаждения. 50-100 Вт/кг для уранового реактора - потолок.

Поэтому и идет речь о том, чтобы использовать более мощное топливо из тех, что можно засунуть в легкий РИТЭГ.

Автор: Татарин 1.3.2017, 17:08

Хм. А средствам охлаждения-то - какая разница, откуда берётся первичное тепло?


Да не такой он уж прямо и лёгкий, когда речь заходит о значительных мощностях... Ведь по сути-то добавочного в реакторе (относительно радиоизотопного источника тепла) - только система управления.

Зато реактор сильно экономит на стартовой биозащите и вообще гораздо безопаснее на старте.

Автор: SpaceEngineer 2.3.2017, 0:48

У реактора более высокая температура активной зоны - требуется подвижный теплоноситель. Тогда как для охлаждения ритэга достаточно пассивной теплопередачи.

Однако система управления - достаточно сложное устройство, особенно если использовать оружейный уран, как вы предлагаете... Это же фактически лететь на бомбе
В то же время, требуется обеспечить прогорание как можно большей доли топлива, иначе игра не стоит свеч... А для этого требуется какая-то система управления радиоактивными отходами... И все это необходимо запихнуть в корабль.

В сравнении с реакцией деления, распад хорош тем, что он идет сам, равномерно по всему топливу. И не представляет ни малейшей взрывоопасности. Поэтому получение более мощного изотопного топлива - задачка по-своему перспективная.

Автор: Татарин 2.3.2017, 2:47

?! У реактора ровно такая температура активной зоны, которую пожелает конструктор. Как и у РИТЭГа, кстати.


Эмм... а почему Вы думаете, что летать на многих килограммах высокоактивного изотопа чем-то безопаснее? Вообще-то, строго наоборот: катастрофические последствия вызывает расплавление реактора с выделением накопленной активности, точно так же, как и для изотопного источника. С той разницей, что радиотоксичность содержимого изотопного источника на ту же мощность на многие десятичные порядки выше.


Взрывоопасности и реактор никакой практически значимой не представляет: разлетится раньше, чем выделит хоть сколь-нить значимое количество энергии.

Автор: SpaceEngineer 2.3.2017, 14:35

А что у реактора с масштабированием вниз? Ритэги например могут весить 40 кг при весе топлива около 10 кг. Какова масса реактора, способного хотя бы к 10 годам стабильной работы? На 3-4 порядка больше, полагаю?
И какого процента выгорания топлива можно достичь?

Автор: Татарин 2.3.2017, 15:38

Конечно, реакторы плохо масштабируются вниз. Отсюда и возникает ниша для изотопных источников. Просто когда изотопные источники выходят из своей ниши и начинают требовать, например, бОльшей биозащиты, нужно не зацикливаться и переходить к реакторам.

Да хоть 100 лет работы. Вопрос же в мощности, на которой зона будет использоваться эти годы. Если она не используется, то уран-235 может и миллион лет лежать, ожидая своего часа.

Выгорание порядка 10%, НЯП, достижимо. Это уже гораздо больше, чем могут изотопные источники. А учитывая то, что энергия реактора (в силу возможности ею рулить) используется более эффективно - так и вообще.

А еще уран-235 и плутоний-239 банально дешевле урана-232 и плутония-238.

Автор: VBVB 3.3.2017, 13:42

Оценочно на уране-235 космический реактор уровня мощности несколько десятков-сотни кВТ с газовым теплоносителем на промежуточном спектре с длиной топливной кампании до 10 лет будет иметь массу около 850-1000 кг в зависимости от степени совершенства технологий и использования легковесных хай-тек материалов.
На уране-233 масса аналогичного реактора будет на уровне 550-700 кг.
Жидкосолевой реактор на уране-233 с эпитепловым нейтронным спектром будет иметь массу около 200-230 кг.
Жидкосолевой реактор на плутонии-239 с промежуточным нейтронным спектром будет иметь массу около 170-180 кг.

Какие 3-4 порядка???

Думаяю, что Татарин прав. РИТЭГ обсуждаемый будет иметь массу сравнимую с реактором, но будет стоить на порядок-полтора дороже.

Автор: VBVB 3.3.2017, 13:52

Вполне реально для газовых реакторов на топливной металлокерамике или карбидном пластинчатом топливе

Не просто дешевле, а несоизмеримо дешевле.
Грубо говоря киллограмм 90% ВОУ стоит около 50 тысяч долларов, плутония-239 топливного качества около 80-90 тысяч долларов, плутония-239 оружейного качества около 120-160 тысяч долларов. Для урана-232 стоимость приблизится к удесятиреннной стоимости урана-233, т.е. практически к минимально возможной цене в 4.5-5.3 миллионов долларов за кг.
И это без учета затрат на выделение урана-232 из массы урана-233.

Ну в принципе получается, что уран-232 может быть чуть лучше по стоимостной энергоэффективности по сравнению с плутонием-238.

Автор: SpaceEngineer 4.3.2017, 16:47

Можно ссылки на источники оценок? Кроме того, "несколько десятков / сотни" - это слишком большой разброс.
И 10 лет - маловато будет.

Автор: Татарин 4.3.2017, 17:40

Для чего маловато?

Автор: SpaceEngineer 4.3.2017, 22:48

Для дальнего космоса. Запуская изотоп с 70-летним периодом полураспада, имеем топливо стабильной мощности как минимум на 50 лет. И примерно до 100 лет мощность будет достаточной для работы основных систем в экономном режиме.
А реактор ваш 10 лет поработал и все. Никто же не будет к нему бригаду техобслуживания отправлять.

Автор: generalissimus1966 5.3.2017, 10:48

Странная арифметика. То-то у Вояджеров уже ни на что не хватает мощности, а всего-то 40 лет прошло


Реактор МОЖНО спланировать на кампанию в 50 лет. Этого до сих пор не делалось по разным причинам. Он, конечно, от этого станет больше и тяжелее. Экономика, не в последнюю очередь, влияет на всё, связанное, как с РИТЭГами, так и с реакторами, поэтому мы имеем то, что имеем.
А вовсе не из-за каких-то непреодолимых физических и технических проблем.

Автор: VBVB 5.3.2017, 14:06

Обсуждение просто в тупик уже зашло.

Человек нас упорно пытается убедить, что сверхдорогущий и сверхрадиотоксичный изотоп урана-232 с временем полураспада в 69 лет и максимальной массой в РИТЭГе в виде 232UO2 оценочно около 9.5 кг (поскольку критмасса его в виде оксида около 14-15,5 кг) может быть гораздо лучше в 4-5 раз более дешевого плутония-238 с временем полураспада в 88 лет и максисимальной массой в РИТЭГе в виде 238PuO2 около 18 кг (поскольку критмасса в виде оксида около 28-29 кг).
При этом игнорируется, что даже в случае недостижимой 100% чистоты по изотопу урану-232 практическое тепловыделение 232UO2 будет на уровне 2,4 кВт/кг, при реальном экспериментально доказанном практическом тепловыделении 238PuO2 из обычного легко производимого плутония-238 на уровне 0.39 кВт/кг.

Практически без лазерного разделения содержание урана-232 в образцах урана-233 не будет превышать 10%. А разделение очень дорогостоящим выйдет.

Т.е. теоретически ядро РИТЭГа в виде 232UO2 массой 9,5 кг может дать до 22.8 кВт теплоты (практически же без лазерного разделения только 2.28 кВт), что с 7-8% эффективностью преобразования позволит иметь в момент запуска аппарата чуть менее 1.8 кВт электроэнергии (практически не более 180 Вт).
Реальное ядро РИТЭГа в виде 238PO2 массой 18 кг может дать практически в момент запуска аппарата около 7 кВт теплоты, что с 7-8% эффективностью преобразования позволит иметь в момент запуска 0.56 кВт электроэнергии.

При этом удельная стоимость электроэнергии из 238PuO2 составляет 31 Вт/млн долларов, а для случая теоретически чистого по 232-изотопу 232UO2 только на уровне 35.7 Вт/млн долларов (без лазерного разделения только 3.6 Вт/млн долларов).

Вывод: практические проблемы получения и выделения урана-232 и гемор по созданию РИТЭГа из него явно не позволяет конкурировать урану-232 с плутонием-238 при создании космических РИТЭГов.

Это и так очевидно было, поскольку еще 60-50 лет назад эти все выкладки уже были неоднократно просчитаны теми же американцами и опубликованы не раз.
Но отечественные инженеры опять пытаются изобрести велосипед с квадратными колесами.

Автор: SpaceEngineer 5.3.2017, 15:35

Я лишь высказываю свою точку зрения. И пытаюсь на некоторые свои вопросы получить ответы по существу.
Например, спросил, по какой ссылке можно посмотреть на реакторы малой мощности весом до 10 тонн? Какова их удельная мощность? Допускаю, что вопрос уже не для этой темы, в таком случае можно перейти в другую.

Более 3 кВт/кг в промежутке от 4 до 24 лет с момента получения изотопа. Улучшение в 7,5 раз. Считаете, игра не стоит свеч?

Что мешает поделить ритег на несколько секций, в каждой из которых загружено по 9 кг?

Автор: VBVB 5.3.2017, 16:53

Ну вы же сами понимаете, что в формате форуме попытка получить нужные вам данные может ни к чему не привести.
Участники форума ведь не компьютерные боты к которым обащаются запросами типа "Гугль ответь каково удельная мощность космических ЯЭУ малой/средней мощности с кучей авторитетных ссылок".

Я высказал свою точку зрения, основанную на своих знаниях. Вы высказали свою, тоже на чем то основанную.

Проще скиньте в личку мне ваш е-мэйл, и я скину что есть на компе по поводу космических ЯЭУ. Но сразу предупреждаю, что то что в папке лежит, только малая часть от того, что приходилось читать. Поэтому всех упомянутых чисел вы в этих двух с половиной десятков источников не найдете.

Игра стоила бы свеч, если бы не крайняя геморность наработки и выделения высокорадиотоксичного урана-232, что делает РИТЭГ на его основе очень дорогим и сильно проблемным в изготовлении.
Кюрий из ОЯТ высокого выгорания от легководников параметры тепловыделения (на уровне 1700 Ватт/кг.) тоже в разы больше плутония-238 имеет, но никто же в здравом уме не кидается этот кюрий выделять и в РИТЭГи засовывать. Хотя американцы многократно обращали взгляды на кюрий как потенциальный компонент ядра РИТЭГов.

Если же стоит проблема иметь долгоживущий РИТЭГ для дальних миссий в Солнечной системе, то мне кажется легкодоступный в ядерных государствах америций-241 вполне лучшее решение.

С секторным РИТЭГом проблемы нежелаемого достижения критичности из-за хороших нейтрон-отражающих свойств урана-232 никто не отменял.
Грубо по памяти цифры, если в РИТЭГ с одним ядром можно поместить не более 11 кг плутония-238 (требования из-за возможного утопления РИТЭГапри неудачном запуске), то в трехсекторный интегральный РИТЭГ нельзя разместить более 16 кг плутония-238.

Автор: SpaceEngineer 5.3.2017, 20:45

Гугл тоже пытал. Лучшее, что нашел - 1Мвт весом 7 тонн, и только в виде нереализованного прожекта. https://geektimes.ru/post/253368/

Личка не работает, кину сюда: redhelicopter (a) yandex.ru

Какой именно изотоп?

Здесь за долгое время жизни расплачиваемся малой мощностью.

Автор: Dozik 5.3.2017, 23:40

Вы какую-то фантастику обсуждаете. От кг урана-232 уже через месяц будет порядка 400 Р/час на метре от источника. На 10 см в 100 раз больше. Правда, это без учета самопоглощения и рассеяния: но все равно много, даже для электроники. И мощность дозы будет продолжать расти. Сколько защита будет весить, особенно от гамма-линии в 2,6 Мэв?

Автор: Татарин 6.3.2017, 4:05

Ну так Вы для урана-232 защиту тоже в эффективную массу считайте. Для реактора же Вы системы управления и защиту считаете, а не просто берёте, что по 200МэВ с ядра, 100МВт*сут на кило и баста.

Автор: SpaceEngineer 6.3.2017, 14:16

Есть мнение, что для реактора защита требуется более тяжелая. Там ведь нейтроны, тогда как у ритега только альфа и гамма.

Автор: anarxi 6.3.2017, 23:59

а шо про бету то забыли?

Автор: Татарин 7.3.2017, 2:34

Нейтроны эффективно замедляют и жрут любые водородсодержащие. А водород - он лёгкий.
Но главное не это, а то, что можно стартовать с земли "чистым". И предусматривать только "космическую", теневую защиту для реактора, и спокойно работать со спутником персоналу, не особо задумываясь о дозовых нагрузках вообще..

С ураном-232, НЯП, в этом смысле всё будет очень непросто.

Автор: SpaceEngineer 7.3.2017, 19:57

Все наземные испытания спутника, требующие участия персонала, можно вести с использованием аккумулятора - массогабаритного эквивалента ритега. В конце подготовки смонтировали ритег и потестировали автоматикой. То есть, это вообще в принципе не проблема. В сравнении с наработкой урана-232 так и вовсе мелочь.

Автор: LAV48 7.3.2017, 21:37

Т.е. разобрать ракетоноситель и нагрузку после испытаний и собрать заново? Шутите и ник никак с отраслью не связан...

Автор: Татарин 7.3.2017, 21:48

Вы сильно недооцениваете мощности дозы и "мелкие проблемы", которые из этого следуют. Это ж не плутоний.

Без защиты там могут быть сотни и тысячи Зв/час. Как Вы будете монтировать систему на ракету? как обращаться с ракетой? ТО есть, если у Вас есть свой носитель и свой космодром, то оно конечно, а вот какой-нить "Боинг" или ILS такое пускать попросту откажется. Как страховать всё это?
Конечно, если Партия прикажет, то можно устроить групповое изнасилование инженеров на пуске, разработать новую процедуру, кое-какие робосистемы, которые, допустим, снимают защиту в последний момент, когда ракета уже на столе... но вот стоимость этого удовольствия?

И всё это ради того, чтоб повысить энерговыделение в 6 раз и сэкономить на массе.

Давайте пойдём с другой стороны и посмотрим, а сколько стОит эта лишняя масса?
3000$/кг - НЗО,
15000$/кг - ГСО,
30000$/кг - на гомане к Марсу, примерно столько же - доставка груза на Луну с мягким прилунением.
50000-100000$/кг - для дальних миссий с ХС порядка третьей космической - Меркурий или Юпитер, Сатурн и далее.

Вопрос 1: куда летим? потому что, кажется, даже для Луны закинуть плутоний-238 будет дешевле, чем нарабатывать уран-232.
Вопрос 2: в каком количестве нужны эти источники чтобы окупить серьёзные вложения во всё это?
Вопрос 3: если всё уж настолько серьёзно и не по-детски, то счёт идёт на сотни кг урана-232 в далёкой трансплутониевой миссии продолжительностью в десятки лет... да почему не реактор-то тогда уж?

Автор: Татарин 7.3.2017, 21:59

И ещё одно: когда Вы говорите о массе реактора, Вы говорите о массе комплекса "реактор+электрогенератор+система охлаждения". Давайте тогда для радиоизотопного источника тоже плясать от электричества и прибавлять этот обвес.

Иначе у нас получается какое-то сфероконическое сравнение, как будто мы не обсуждаем технику, а поставили себе целью выбить грант на тот самый уран-232 из малосведующего правительства и сейчас пишем заявку с килотонной "лжи во благо" (своё благо, ессно).

Автор: anarxi 10.3.2017, 14:40

Вопрос такой возник.
Насколько реально и экон-ски выгодно использовать контейнеры с ОЯТ в СХОЯТах, как РИТЕГИ?
все одно тепло выделяют+ срок по выдержке ( время на окупаемость) более 20 лет.
Насколько мысль безумна?

Автор: generalissimus1966 10.3.2017, 14:56

Очень. Надо же всеми силами избегать неконтролируемой критичности. Из-за этого тепло очень низкопотенциальное, и утилизировать его сложно.

Автор: Ultranauth 11.3.2017, 13:13

Совсем немного тепла они выделают - десятки мегаватт на весь парк ОЯТ в СХОЯТах. Не тот масштаб, что бы устраивать себе невероятный гемморой.

Автор: SpaceEngineer 14.3.2017, 15:08

Модуль с полезной нагрузкой монтируется на ракету-носитель уже после завершения тестирования спутника. Кроме того, модуль может иметь более мощную защиту, которая отделяется после разгона до 2-й космической.

Вы абсолютно неверно понимаете цель, ради которой это делается. Вовсе не для экономии на запуске. А для того, чтобы улучшить динамику корабля в космическом пространстве. Если без изменения массы увеличить мощность в несколько раз, это означает увеличение в несколько раз тяги и, соответственно, ускорения.


На этот форум я зашел, чтобы задать конкретный вопрос по атомной тематике (полагая, что здесь пишут узкие специалисты по атомной энергетике). Вопрос достаточно конкретный: вот есть уран-232, чей ряд распада включает 6 альфа-распадов, 2 бета-распада, и сумма периодов полураспада 70 с небольшим лет. Вопрос был в следующем: есть ли среди изотопов актиноидов аналоги с этой точки зрения? То есть, изотопы, альфа-распадающиеся 5-6 раз с суммарным полупериодом не менее 10 и не более 100 лет? Или же таковых только два в природе - уран-232 и актиний-227?

Автор: KTN 14.3.2017, 15:40

В следовых количествах в природе присутствуют протактиний Pa231( 6 alfa)Pb207 из ряда урана-235. И радий Ra226( 5 alfa)Pb206 из ряда урана-238.
Выделение энергии определяется распадом соответственно Pa231 и Ra226, периоды установления радиоактивного равновесия соответственно Ac227(21,6 лет) и Pb210(20,4 лет).

Автор: SpaceEngineer 14.3.2017, 16:03

Но у него период полураспада 32.760 лет, то есть для космоса не подойдет. Если научиться нарабатывать протактиний-231, из него уже сравнительно несложно получать уран-232 в реакторе.

Автор: KTN 14.3.2017, 16:53

Уран-232 считается нехорошим изотопом, там в продуктах распада таллий-208 с энергией гамма-квантов несколько Мэв, именно столько что пробег гаммакванта в свинце максимальный.
Это одна из сложностей ториевого цикла, где U232 будет появляться по реакции U233(n,2n)U232.

Из искусственных, попутно нарабатываемых в реакторе альфа-распадчиков, не имеющих высокоэнергичного бета и гамма фона, можно рекомендовать:
* Pu238 (Т=86 лет);
* Cm244 (Т=18 лет);
* Am241 (Т=458 лет).
На практике их производят отдельно от остальной загрузки реактора. Например, для Pu238 облучают ТВЭЛы с нептунием-237: это проще чем выделять из примесных количеств в активной зоне. Поэтому большинство изотопов не сопутствующий продукт а специально изготавливаемый и весьма дорогой. Это временное явление, до промышленного освоения технологии замкнутого топливного цикла.
Сейчас, например для производства калифорния-252, облучают Pu242 и кюрий. В высокопоточном реакторе при делении 10 кг плутония-239 получается 0,6 кг Pu242, 0,3 кг Am243+Cm244 и 9,1 кг продуктов деления.

Автор: SpaceEngineer 14.3.2017, 18:05

А когда-то и природный газ считался мусором, сейчас же за него платят нормальные деньги

Они не имеют гаммы, но не имеют и быстрой цепочки распадов. Первый же альфа-распад дает изотоп с периодом более 1000 лет. Поэтому сейчас, конечно, используют плутоний, однако в перспективе имеет смысл использовать более "горячий" изотоп.

Автор: Dozik 15.3.2017, 12:08

А зачем вам "быстрые цепочки" распадов? Хоть 5, хоть 6? Какая разница, сколько цепочек? Главное - количество альфа-частиц, более менее одной энергии, которые разогревают "рабочее тело". 10 Кюри от одного радионуклида или от цепочки - без разницы. Главное, без паразитных гамма-излучений.

Автор: SpaceEngineer 15.3.2017, 12:27

Ну так количество альфа-частиц зависит от того, сколько альфа-распадов претерпевает в среднем каждый атом за рассматриваемый промежуток времени. Вообще мне не слишком понятно, почему на атомном форуме задают такие вопросы...

Автор: Татарин 15.3.2017, 14:36

Если 10Ки в один распад, то это одно, а если в 5 распадов - то другое. В первом случае - есть время полураспада изотопа и энергия распада. Во втором - за то же время полураспада выделится энергия пяти.

Если просто взять цепочку из одного распада, но в 5 раз более активного изотопа, то время полужизни будет меньше в пять раз. Управлять-то им - никак.
Короче, цепочка - это такой финт, чтобы при заданной вероятности распада (первого изотопа) увеличить энерговыделение. Ессно, при этом первый изотоп в цепочке должен иметь нужное нам время полужизни, а все следующие - как можно меньшее.

Автор: Dozik 15.3.2017, 17:46

Еще раз - без разницы, в один распад или в несколько. Периоды полураспада у урана-232 и плутония-238 примерно одинаковые. Просто вместо одного грамма урана, возьмите 5-6 г. плутония. Более того, у плутония энергия альфы частицы 5,5 Мэв, у уранов меньше, почти на 1 Мэв... И без злобной гаммы, которая тоже энергию уносит из источника без нагрева.

Автор: SpaceEngineer 15.3.2017, 18:27

Это и означает, что удельная мощность и плотность энергии плутония в 6 раз ниже.

Автор: SpaceEngineer 15.3.2017, 18:44

Это неверно для урана-232. Предлагаю вам впредь проверять сведения, прежде чем писать.
Для дочерних изотопов так же неверно:
Уран-232 - 5,4 МэВ
Торий-228 - 5,5 МэВ
Радий-224 - 5,8 МэВ
Радон-220 - 5,5 МэВ
Не нашел для полония-216 и висмута-212, но там тоже не менее 5 МэВ.

Гамма при этом высвечивает около 3 МэВ на всю цепочку. То есть, менее 10%. Это, можно сказать, мизер по сравнению с получаемым выигрышем. Бету тем более можно в расчет не брать.

Автор: Татарин 15.3.2017, 20:05

Ну так идея топик-стартера в том и есть, чтоб в несколько раз меньше изотопа брать.

Злобная гамма в энергетическом смысле - это фигня, бОльшая часть (десятки процентов) будет поглощена в источнике же.
Это проблема только по биологии, если оставшуюся часть перевести из ватт в Зв/с на поверхности.

Автор: pappadeux 27.12.2020, 3:52

Индусские РИТЭГи и конфликт с Китаем

https://www.livehistoryindia.com/cover-story/2020/09/18/nanda-devi-nuclear-device