http://pyka-npu3paka.livejournal.com/ (![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png)
pyka-npu3paka.livejournal.com) wrote in ![[community profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/community.png)
useless_faq2015-10-03 04:06 am
pyka-npu3paka.livejournal.com) wrote in useless_faq2015-10-03 04:06 am
По подводным лодкам. Атом/не атом
Подлодки с ВНДУ (воздухонезависимой двигательной установкой) были давней мечтой подводников наверное еще со времен первой лодки. Исторически пытались создать несколько схем - и турбина Вальтера и простой дизель с кислородным баллоном. Ныне реализованы 2 схемы: двигатель Стирлинга на кислороде с топливом (шведский тип "Готланд") и водородные топливные элементы (немцы, пр.212). С атомными лодками понятно. Вопрос в следуюшем - атомная энергия - это не только Чернобыльатомный реактор с паровой(или жидкометаллической) турбиной, но и такой вид преобразования атомной энергии в электричество как РИТЭГи.
Были ли попытки создать ВНДУ для подлодок на РИТЭГах? И если нет - то почему?
no subject
Проблем с РБЗ там намного меньше чем с ядерной ППУ, это не активная зона реактора и даже не паровой контур. РИТЭГ вполне безопасен в плане нахождения рядом с ним. Остается цена. Да, навернре дело в ней и отсутствии наработки радиоизотопов. Емнип там максимальную отдачу на маччу изотопа кюрий дает, а планы по его наработке - перспективные проекты, не более.
no subject
no subject
РИТЭГ фактически низкоэнергетический ядерный реактор деления, но неуправляемый и с иным физ.принципом преобразования энергии деления. Конструктивно его можно и моноблоками с массой изотопов ниже критической сделать. И биозащита там будет намного меньше весить, а сравнивать с существуюшими для космоса, где жесткие ограничения по массе и невысокие энергии - некорректно. Надо брать отдачу массы изотопов, отдельно считать биозашиту и термоэлектронный преобразователь.
no subject
А сравнивать не с космосом - можно, вот я приводил, советский для Арктики 120 Вт 2100 кг. Но безопасно и сравнительно дёшево. Космический это 300 Вт при 60 кг, из них 7 кг плутония. Дорого, риск, но компактно и нетяжело.
Для сравнения по реакторам, если верить
http://www.nks.org/en/nks_reports/view_document.htm?id=111010111120029
50 кг делящегося вещества (обогащённого урана) обеспечивают 70 тысяч л.с., то есть примерно мегаватт с килограмма, а лучший из РИТЭГ это 40 Вт с килограмма вещества. В 2500 раз.
no subject
no subject
Масса биозащиты все равно ниже чем у классического реактора. Осколки деления имеют среднюю энергию ниже чем у урана-235, да и быстрых нейтронов там не образуется.
no subject
no subject
Аргумент к цене конечно серьезный. Но если развернуть серийное производство и радиохимические заводы построить, он отпадает. Проектировали же в 60-х атомобили и атомолеты, а там как раз ритэги эти планировалось использовать.
no subject
Во первых там же мегаватты нужны, откуда столько взять то, даже полоний дает "всего" 140кВт/кг, но только коротко в начале, все остальное - 0.5-2кВт/кг
Во вторых контролируемо, иначе куда эти мегаватты сбрасывать в покое то, распад же не остановить и не ускорить, макать самолет в бассейн между полетами ? да и в работе - сдуть мегаватт не так то просто.
Все что я пока видел - везде "нормальные" реакторы, его можно запустить и остановить.
no subject
У радиоизотопных источников на подкритичном принципе работы (с использованием источника нейтронов) эффективность намного выше. Например у Рu-238 200 кВт/кг тепловая с продуктом выхода реакции в виде "чистых" альфа-частиц, от которых защита - кусок фольги. Остается только лишние нейтроны ловить в массе блока из изотопов. И это не предел, а самый доступный изотоп. Проблемы с охлаждением конечно существуют - надо постоянно нагрузку давать, лучше на систему охлаждения.
Так что технически это вполне реально с учетом замены массы топлива на винтовых самолетах (это десятки тонн) на ритэги. Но вопрос по подлодкам...
no subject
Возьми, для примера, свою машину и погазуй на месте, посмотри как долго сможешь это делать пока мотор не перегреется. У Бугатти Вейрон надо сдувать 2МВт тепла, у нее 16 радиаторов, в покое же она работает до перегрева ооочень не долго.
no subject
В розетку, куда ж еще. Низкая плотность энергии ритэгов как раз и связана не столько с биозащитой сколько с системой охлаждения.
no subject
no subject
Буквы ТЭ в ритэге значат, что он термоэлектрический. Про эффект Пельте слышали?.. под нагрузкой он инеем покрыться может теоретически. По крайней мере холодильники на этом эффекте уже давно бытовые приборы.
no subject
попробую посчитать что не издеваешься, тогда ты путаешь два эффекта, первый - Пельтье, "холодильник", у него другой принцип, вдуваешь электроенергию, N ватт, забирает на одной стороне модуля тепло - M ватт, другой стороне получаешь N+M ватт тепла, обычно N>=2-3M, их все надо сдуть. КПД Пельтье раз в 5-10 хуже компрессорных холодильников, у тех "КПД" достигает 300+%.
У термоэлектрического генератора используется обратный эффект Зеебека, КПД этого эффекта реально 3-7%, т.е. даешь 1000Вт тепла, забираешь 30-70Вт электричества и вынужден сдуть 930-970Вт.
no subject
По кпд не понял откуда цифры) англопедия упорно твердит о максимуме кпд по току в 24%. Возможно ты из ттх советских ритэгов 60-х гг взял?..
но принцип там простой - у полупроводников в термопаре наблюдается эффект когда тепловая энергия при разнице температур двух полупроводников преобразуется в ток. Закон сохранения помнишь? Нагретый пп остывает и за счет этого возникает термоэдс. Чем больше разница температур, тем больше ток и...сильнее остывает нагретый семикондуктор. Естественно без нагрузки он греется (по госту температура ритэга не более 80 градусов на корпусе) и его надо охлаждать. Если дать нагрузку он сам будет остывать теряя энергию через ток.
no subject
Термоэлектрическая эффективность, безразмерный показатель ZT, для лучших промышленных образцов до сих пор что-то около 1, а в лаборатории едва-едва вылезло за 2, что для температур нагревателя и холодильника в 700К и 300К соответственно, даёт предельный теоретический КПД в 13-19%. В реальности обычно получается 4-6%, то есть больше девяти десятых выделяемого тепла придётся сбрасывать наружу
ты изо всех сил путаешь мух с котлетами
no subject
Не я путаю, по формуле Зеебека ток прямо пропорционален произведению термоэдс на разницу температур полупроводников. Там проблема именно в потере энергии на систему охлаждения до приемлимых 80 градусов на корпусе без нагрузки. Более экономичны, но дороже системы охлаждения на элементах Пельтье, но старые ритэги делали радиаторными.
no subject
с Пельтье последний раз: берем средний элемент, например такой
http://www.aliexpress.com/item/Freeshipping-TEC1-12715-15-4v-15A-136-8W-40x40mm-Semiconductor-Thermoelectric-Cooler-Peltier-tec1-12715/616756726.html
вдуваем в него 136Вт электрической мощности, при этом на холодной стороне (при НУЛЕВОЙ разнице температур) он может забирать/перекачивать 65Вт, при dT = 50С - уже ватт 18 всего, т.е. на теплой стороне с него надо сдуть 136+65 или 136+18Вт -> 201/154Вт (смотри там графики).
т.е. что бы что то охлаждать на 50С надо вдувать в него 136Вт, и забирать он при этом будет всего 18Вт от охлаждаемого объекта ...
Берем РИТЭГ на 2КВт тепловой, снимаем с него 200Вт электрической мощности и тратим на его охлаждение Пельтье элементами еще около 10-15КВт электричества на их питание и обдув...
А у тебя получился вечный двигатель и мотора и генератора на одном валу ...
no subject
Не вечный, пока изотопы не распадутся) все проблемы с охлаждением - конструктивно решаемы, правда это ведет к удорожанию ритэга.
Есть еще вариант управляемого реактора на термоэлектрических эффектах. Там можно реактор глушить, проблема охлаждения снимается, но кпд конечно ниже чем у ППУ и конструкция сложнее, требует обслуживания...
no subject
Если же принять во внимание, что у некоторых, самых притом эффективных, "начинок" ещё и критическая масса есть, то утоньшать придётся, для разделения на много мелких источников, не в 100, а как бы не в 1000 раз.
Для равной безопасности при равной энергоотдаче РИТЭГ потребует в разы большую массу энергозащиты.
no subject
Проницаемость же разная для альфа, бета, гамма и нейтронного излучения. Сравнивать с биозащитой уранового реактора некорректно. Например для плутония-238 с альфа-распадом обычной фольги за глаза. Именно такая биозащита стояла на плутонивых ритэгах для космических аппаратов НАСА. Советские с гамма-излучающими изотопами имели защиту из обедненного урана или свинца.