Принцип вечного реактора

[bob]

Красиво. А решение Б.Штерна Вам как (не в масштабе, а принципиально)?

Взаимно - красиво. Но слишком... ммм... нелокально. Я ищу компактный вариант, чтобы под обтекатель РН его засунуть.

Мне интуиция подсказывает, что не взлетит.

[bob]

Вообще я зря сразу решил, в один приём, ещё и сдвинуть поближе твэлы - опасное это дело. Достаточно будет, чтобы просто они упали между стержнями замедлителя, активизировав реактор и раскрутив своим сдвигом турбины в трубах с теплоносителем. Решение, насколько можно убрать лишний замедлитель, как отстрелянные гильзы, и сдвинуть поближе деградировавшие твэлы, чтобы выйти на прежний уровень энерговыделения, автоматика пусть принимает уже после запуска реактора, эмпирически. А то и вправду может полыхнуть, если темп деградации вдруг был чуть меньше расчётного и подвигать что-либо ещё рано. Например, если количество примесей неправильно учтено.

Проблема реактора в постепенной деградации конструкционных материалов, тут она не решается.
Способ для хранения запаса урана-235 не самый подходящий: будет постепенно выгорать под воздействием космического излучения.

Держать реактор почти вечно холодным, чтобы иметь возможность его включить при необходимости век спустя - это, согласен, не лучший способ хранения топлива. И не лучший метод его эффективного использования. Зато очень долгий, что и требуется. И деградация материалов холодному реактору не особо страшна. Страшна ему в основном деградация топлива. Но тут уж ничего не поделаешь. Ради большой цели придётся потерпеть. Закон полураспада не отменим.

[bob]

Нарисую условно цикл работы реактора "гибернация-пробуждение-гибернация", чтобы было понятнее. Вот "защёлка" действительно должна быть подмагничена на постоянных магнитах, чтобы таймер мог её повернуть. А остальное сделает инерция за счёт закрутки аппарата. В наземных реакторах пользуемся просто силой тяжести.

[bob]

Вариант наземного применения ясен. Стоит не просто таймер, а приёмник, на который должен прийти сигнал к развёртыванию, или слаботочная камера, автоматически распознающая пролетающие цели, или счётчик радиации, или сейсмодатчик. Установка, до этого невидимая, не подававшая никаких признаков жизни, и не расходовавшая топливо в активном режиме, автоматически пробуждается, получает большую энергию от проснувшегося реактора и начинает действовать. Как-то так. Современные аналоги на изотопниках недолговечны и не могут похвастаться высокой энерговооружённостью и малозаметностью, которая им пригодится в час икс. Так что это как идеальный источник энергии для "медленного зонда" (десятками и тысячами лет летящего к другим планетам и звёздам), так и адская машинка судного дня, которая запустит ракеты без хозяев. Как кому понравится. Любая продуманная мысль имеет двойное назначение.

[bob]

О возможных принципах компоновки изделия в целом:
"Железный bob-3" или  оптимальная компоновка "медленного зонда"

[bob]

Небольшое уточнение. Инерция твэлов всё-таки маловата для всей пусковой энергетики. Возможно, что нужно вообще прицепить тросом какую-нибудь ощутимую массу к оси аппарата (а что в ней будет: весь реактор или какая-то другая аппаратура - не важно. И прицепить трос к генератору тока. Это более радикальный вариант с точки зрения энергетики. Ещё один плюс: в этом случае меньше исходная нагрузка на "заслонку": "заслонка" просто стопорит ротор генератора тока на оси в ситуации, когда масса висит близко к оси аппарата и не весит почти ничего, соответственно. Но достаточно, чтобы она начала движение, если её отпустить. Слишком близкого подтягивания реактора к блокам аппаратуры не следует опасаться, так как реактор холодный.

[bob]

Интересная задумка американских инженеров. Атомный стимпанк:
https://nplus1.ru/news/2018/01/19/kilopower
Таки да. Возможно, хорошая паровозная механика будет деградировать медленнее термоэлектрических элементов. А уран всё-таки дешевле плутония намного.

[AlexAV]

Таки да. Возможно, хорошая паровозная механика будет деградировать медленнее термоэлектрических элементов. А уран всё-таки дешевле плутония намного.

Тут просто для реактора полупроводниковые термоэлектрические модули вообще не вариант. Уж очень они нейтронное облучение не любят, а экранировать нейтронное излучение реактора полностью достаточно сложно. Годится термоэмиссионники или механика. Но термоэмиссионники имеют малый ресурс (сотни, в лучшем случае несколько тысяч часов), что делает механику для реактора деления в длинных миссиях по сути безальтернативной.

[sharp]

Таки да. Возможно, хорошая паровозная механика будет деградировать медленнее термоэлектрических элементов.

Тут дело еще в КПД: у любых хайтековых преобразователей КПД существенно меньше, чем у "паровоза". Такой вот парадокс

[bob]

Тут просто для реактора полупроводниковые термоэлектрические модули вообще не вариант. Уж очень они нейтронное облучение не любят, а экранировать нейтронное излучение реактора полностью достаточно сложно. Годится термоэмиссионники или механика. Но термоэмиссионники имеют малый ресурс (сотни, в лучшем случае несколько тысяч часов), что делает механику для реактора деления в длинных миссиях по сути безальтернативной.

А я и говорю. Впрочем, выше всё-же предлагали термоэлектрику, но в сменных картриджах. Раз в сорок лет выбрасывать перегоревшие за борт, в смысле. 

Тут дело еще в КПД: у любых хайтековых преобразователей КПД существенно меньше, чем у "паровоза". Такой вот парадокс

Ну, да. Кстати, к.п.д. точной электромеханики может доходить до 98%.

[bob]

Ещё одна заявка на "почти вечный" атомный реактор от Росатома:
https://www.gazeta.ru/science/news/2018/08/07/n_11879629.shtml
Но здесь только, чтобы подлодка лет сорок плавала с одной загрузки. У нас тут всё-таки совсем "вечный" планируется, чтобы звездолёт летал тыщу лет с одной загрузки. Так что на бумаге мы пока впереди Росатома. 

[pkl]

Реактор Росатома рассчитан на 40 - 50 лет непрерывной работы. А если его изредка включать-выключать, срок службы вырастет на порядки.

Есть ещё америций-241, период полураспада - 432,6 года. Альфа-излучатель, энерговыделение - 106 Вт/кг.

[bob]

Реактор Росатома рассчитан на 40 - 50 лет непрерывной работы. А если его изредка включать-выключать, срок службы вырастет на порядки.

О чем и речь. Тогда это и будет "вечный" реактор. Интересны именно механизмы его включения-выключения, и чтобы он был лёгким и компактным.

[sharp]

Кнопка ON - включен, OFF - выключен
Легким и компактным это хорошо.. но ниже определенных пределов эти характеристики понизить не выйдет.

[bob]

Легким и компактным это хорошо.. но ниже определенных пределов эти характеристики понизить не выйдет.

Да, совсем вечным он не будет ни в одном из вариантов. Перечитайте тему. Но почти вечным - да.

[sharp]

Во-первых я не про вечность а про другие затребованные характеристики)
Во-вторых, чего мне ее перечитывать, я в ней довольно активно участвовал)

[pkl]

Реактор Росатома рассчитан на 40 - 50 лет непрерывной работы. А если его изредка включать-выключать, срок службы вырастет на порядки.

О чем и речь. Тогда это и будет "вечный" реактор. Интересны именно механизмы его включения-выключения, и чтобы он был лёгким и компактным.

Если лёгким и компактным то, имхо, ничего лучше Килоповер или Ромашки не получится придумать.

[bob]

Реактор Росатома рассчитан на 40 - 50 лет непрерывной работы. А если его изредка включать-выключать, срок службы вырастет на порядки.

Да. Тут ещё интересная идея посетила. Таймер не сможет вытащить "заглушку инерционного пускача" из-за её большой массы и трения, если сразу пытаться освободить основной массивный противовес. Нужен, так сказать, механический каскад усиления его усилий. Таймер высвобождает сначала совсем небольшой груз. Тот, в свою очередь, тащит заглушку груза потяжелее и так далее. В этом случае исходное усилие будет совсем небольшим, и небольшой электромоторчик или соленоид, соединённый с таймером, не потребует существенного питания для вышибания первой заглушки. Это нужно, чтобы практически свести к нулю энерговыделение с холодного реактора в заглушенном состоянии. Энергия для питания часиков и моторчика потребуется ничтожно малая. А потом уже основной массивный противовес раскрутит электрогенератор. Тот даст ток, который поднимет стержни замедлителя и запустит турбонасосы теплоносителя, выводя реактор на рабочий режим. Это действительно гораздо надёжнее использования для пуска реактора пиропатронов или вспомогательного ритега, поскольку операцию можно повторить сколько угодно раз, ничего не расходуя. Просто перед гибернацией реактора взводить этот механизм. А при пуске его отпускать. Число перезагрузок ограничено только надёжностью механики.