Плазмофазный ядерный реактор

 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★
Газофазные ядерные реакторы вполне возможны, и неплохо разработаны в связи с созданием ГФЯРД. В принципе ничего не мешает пойти дальше, и перевести активную зону в состояние плазмы. Зачем? Чтобы повысить к.п.д. Обычно электричество получают, снимая с реактора тепло, в каком-либо цикле, т.е. к.п.д. по определению не очень высок. Если же активная зона у нас представляет собой плазму (помещенную в магнитную бутылку) - то можно использовать методы прямого преобразования энергии с высоким (от 60%) к.п.д., разработанные для термоядерных реакторов ("торможение" вытекающих через магнитные пробки заряженных частиц на системах электродов, преобразование циклотронного излучения с помощью полупроводниковых ректенн). Проблема: для магнитного удержания плазма должна быть очень разреженной (либо поле очень сильным), т.е. чтобы обеспечить критмассу, установка должна быть огромной.

Вроде бы - фокус не удался. Но, в конце концов - хрен с ним, с магнитным удержанием, в принципе, не так сильно оно здесь нужно - по сути, только чтобы упростить ловлю заряженных частиц. Можно попробовать держать и слабоионизованный плотный гексафторид - но только вот как выпускать продукты реакции, не давая им затормозиться, и как потом их вылавливать?
 
RU Серокой #12.07.2005 17:53
+
-
edit
 

Серокой

координатор
★★★
А ради справки: каков КПД преобразования термопар, той же "Ромашки"?
Больше не раскалятся ваши колосники. Мамонты пятилеток сбили свои клыки. ©  

yuu2

опытный

Fakir> Можно попробовать держать и слабоионизованный плотный гексафторид

Патентуйте - гексафторидная плазма. Эдак чтоб одновременно и UF6 и U+ сосуществовали. Осталось доказать сам факт существования этой "слабоионизированной" плазмы. А то всё скатится к условиям существования UF6 в обычном газофазном реакторе (тоже ведь "слабоионизирован" - продукты деления туда-сюда шастают без электронных оболочек).
 
+
-
edit
 

Mathieus

втянувшийся

фортов кажись продвигал идею ядерной батареи на пылевой плазме. Что мешает сделать на том же принципе реактор ? пылинки из соединений урана приобретут заряд в тысячи е , пылевой плазмой легко управлять , из нее легко извлекать энергию , ее средняя по объему плотность куда выше аналогичной по мощности газовой, а рабочий диапазон температур-давлений гораздо менее экстремальней.
 
+
-
edit
 

valture

опытный

МГД - генератор\преобразователь для газофазного реактора будет проще и эффективнее , при 3000-5000гр.С КПД может быть до 90 процентов ....
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★
yuu2
Патентуйте - гексафторидная плазма. Эдак чтоб одновременно и UF6 и U+ сосуществовали. Осталось доказать сам факт существования этой "слабоионизированной" плазмы.
 


А зачем нам UF6 и U+? Вполне достаточно будет и UF6+ или ++. Надо полагать, такой молекулярный ион существовать должен.

А то всё скатится к условиям существования UF6 в обычном газофазном реакторе (тоже ведь "слабоионизирован" - продукты деления туда-сюда шастают без электронных оболочек).
 


Продукты деления без оболочек - я об этом думал, но пока что не знаю, как долго они продержатся до нейтрализации (если в реакторе просто газофазный гексафторид).

Mathieus
фортов кажись продвигал идею ядерной батареи на пылевой плазме. Что мешает сделать на том же принципе реактор ? пылинки из соединений урана приобретут заряд в тысячи е , пылевой плазмой легко управлять
 


Смысла нет. В результате акта деления ядра урана в пылинке сама пылинка никакого заметного импульса не приобретет - так что прямой конверсии не получится.

из нее легко извлекать энергию
 


не уверен...

valture
МГД - генератор\преобразователь для газофазного реактора будет проще и эффективнее , при 3000-5000гр.С КПД может быть до 90 процентов ....
 


Вот прямо 90? Термодинамику уже отменили?

Серокой
А ради справки: каков КПД преобразования термопар, той же "Ромашки"?
 


Кажется, порядка десяти процентов, но не уверен, не помню точно.

 
+
-
edit
 

valture

опытный

Fakir>
МГД - генератор\преобразователь для газофазного реактора будет проще и эффективнее , при 3000-5000гр.С КПД может быть до 90 процентов ....
 

Fakir> Вот прямо 90? Термодинамику уже отменили?

чем выше Т, тем выше КПД ..... + в отличие от ДВС и турбин рабочее тело не уносит остатки тепла в атмосферу , а возвращается в активную зону (замкнутая система ) ...... :blink:

 

yuu2

опытный

Fakir>
Патентуйте - гексафторидная плазма. Эдак чтоб одновременно и UF6 и U+ сосуществовали. Осталось доказать сам факт существования этой "слабоионизированной" плазмы.
 

Fakir> А зачем нам UF6 и U+? Вполне достаточно будет и UF6+ или ++. Надо полагать, такой молекулярный ион существовать должен.

Ион-то должен существовать. Вопрос ведь о времени жизни в условиях облучения. А то и в обычном топливе АЭС можно при желании наткнуться на ион U(+3), но ведь никто на называет это плазмой, бо он существует только во время перелёта из одной "дырки" кристаллической решётки в другую.

Fakir>
А то всё скатится к условиям существования UF6 в обычном газофазном реакторе (тоже ведь "слабоионизирован" - продукты деления туда-сюда шастают без электронных оболочек).
 

Fakir> Продукты деления без оболочек - я об этом думал, но пока что не знаю, как долго они продержатся до нейтрализации (если в реакторе просто газофазный гексафторид).

Простая 2-4 МэВная альфа-частица пробегает в воздухе до 10-20 см ионизируя попутные атомы. 2 осколка - в сумме ~160-170 МэВ. В газовой среде до торможения они будут ионизировать десятки атомов/молекул. Но это не повод называть газ плазмой.
 

yuu2

опытный

valture
Обычно электричество получают, снимая с реактора тепло, в каком-либо цикле, т.е. к.п.д. по определению не очень высок.
 

МГД - генератор\преобразователь для газофазного реактора будет проще и эффективнее , при 3000-5000гр.С КПД может быть до 90 процентов ....
 


МГД-генератор - та же тепловая машина. Чтобы получить высокую скорость плазмы, её нужно разогнать (затраты энергии). Плазма сама по себе существует только в определённых температурных пределах. Соответственно и мощность, подаваемая на индукторы, ограничена ими же.

МГД - эффективная надстройка над турбиной там, где по температурным соображениям нельзя соорудить теплообменник. Но если у Вас сброс тепла в окружающую среду идёт при +40С (или при +400С) Вас жаба задушит сбрасывать при +1500С. Особенно - если учесть, что работа сжатия (нам же нужно ускорять плазму) газа (того самого, из которого оная) линейно (почти) зависит от температуры. И сжимая при 300К Вы затратите энергии в 6-8 раз меньше, чем при 1800К.
 

ing

втянувшийся

Добрый день.
Газофазные ядерные реакторы вполне возможны, и неплохо разработаны в связи с созданием ГФЯРД. В принципе ничего не мешает пойти дальше, и перевести активную зону в состояние плазмы.
 

В газофазных реакторах рабочая среда итак имеет температуру порядка 20000К. Если рабочее тело водород, то он ионизирован.
Для МГД тем не менее условия работы пожалуй слишком жесткие.
И почему надо использовать реактор деления?
Чтобы снизить тепловые нагрузки придется снижать давление и плотность рабочего тела. Поскольку работает критическая масса объем системы увеличится. В любом случае устройство будет непростым.
ing
 

yuu2

опытный

ing> В газофазных реакторах рабочая среда итак имеет температуру порядка 20000К. Если рабочее тело водород, то он ионизирован.

ХааатЭлось бы! Скорее внучатые племянники ИТЕРа поднимутся на орбиту, чем ГФЯРД подобного уровня температур. Насколько я понимаю, UF6 потому и предлагался, что газообразен при умеренных температурах.
 

valture

опытный

yuu2> МГД - эффективная надстройка над турбиной там, где по температурным соображениям нельзя соорудить теплообменник. Но если у Вас сброс тепла в окружающую среду идёт при +40С (или при +400С) Вас жаба задушит сбрасывать при +1500С. Особенно - если учесть, что работа сжатия (нам же нужно ускорять плазму) газа (того самого, из которого оная) линейно (почти) зависит от температуры. И сжимая при 300К Вы затратите энергии в 6-8 раз меньше, чем при 1800К. [»]

дак зачем сбрасывать тепло в окружающую среду - отработанная плазма\газ после МГД генератора должна возвращатся в газофазный реактор вместе с остаточным теплом ........
сжимать\разгонять газ\плазму можно наверное самим реактором - например за счет его геометрии .......
 

yuu2

опытный

valture> дак зачем сбрасывать тепло в окружающую среду - отработанная плазма\газ после МГД генератора должна возвращатся в газофазный реактор вместе с остаточным теплом ........
valture> сжимать\разгонять газ\плазму можно наверное самим реактором - например за счет его геометрии ....... [»]

Повтор: работа сжатия, как минимум, пропорциональна температуре сжимаемого газа.

Т.е. сжимая при 1800К Вы затратите энергии, как минимум, в 6 раз больше, чем при 300К. А дальше выбирайте: либо сбасывать из турбины при 300К, но при КПД 80%, либо при КПД 20% сбрасывать 1600К тепло с тех обмоток, которыми Вы доразгоняете плазму.
 
Это сообщение редактировалось 13.07.2005 в 14:35

ing

втянувшийся

работа сжатия, как минимум, пропорциональна температуре сжимаемого газа.
 

Это точно и как тогда решить инженерные проблемы защиты конструкции или для больших ученых главное указать на возможность в принципе?
ing
 

KBOB

опытный

А какой нужен объем для создания критической массы. Плазма она ведь малоплотная.
Раньше пользовался системой DOS и проблем с безопасностью не было, а тут поставил Windows и кто-то залез ко мне в компьютер!
 

ing

втянувшийся

А какой нужен объем для создания критической массы. Плазма она ведь малоплотная.
 

P*V=m/(мю)*R*T => P=10**6, R=8000, T=10000, (мю)=349, m=10

Примерно 2 м. куб.
при рабочем теле UF6
Потому ГФЯРД проектировались под U233
ing
 
+
-
edit
 

valture

опытный

поминится предлагали механическую сепарацию плазмы - т.к. электроны значительно легче ионов ,то их можно разделять например по типу центрифуги\циклона ....

а насчет обьема - наверно гораздо легче сделать пульсирующий ГЯР ,с переменным оьемом ......
 
Это сообщение редактировалось 13.07.2005 в 17:54
RU вантох #13.07.2005 17:27
+
-
edit
 

вантох

опытный

"Ураносодержащая струя, поступающая в камеру, под действием нейтронного потока высокой интенсивности разогревалась, испарялась и переходила в плазменное состояние. Излучение от этой плазмы нагревало рабочее тело. Внутренняя стенка входного конического участка рабочей камеры была выполнена из тугоплавкого сплава. Эту стенку изготавливали проницаемой, что позволяло вдувать водород и гелий вместе со струей ядерного топлива. Тем самым исключались образование рециркуляционной зоны на участке испарения топлива и турбулизация потока. Вдуваемый водород, в свою очередь, давал периферийный спутный поток, отделяющий стенки камеры от центральной струи урановой плазмы.
Расчетные параметры газофазного твэла
Давление в рабочей камере, кгс/см2 200
Расход урана, г/с 200
Расход водорода в рабочей камере, г/с 10
Скорость топлива на входе в камеру, м/с 1,7
Мощность, кВт 1000
Доля испаренного урана в выходном сечении, % 80
Температура урановой плазмы, К 8-103
Поток тепловых нейтронов, нейтрон/см2-с 1015
Цилиндрический участок рабочей камеры имел внутреннюю стенку из абляционного материала, что позволяло обеспечить внешней силовой металлоконструкции надежную защиту, в том числе, и в случае конденсации на поверхности абляционного материала металлического урана (путем удаления капель обратно в поток продуктами абляции).
На втором этапе предполагалось сооружение нового реактора "Нефрит" типа ИГР для обеспечения на порядок более длительных испытаний образцов, габаритные параметры которых в три раза превосходили параметры малоразмерных образцов."
Это просто в нынешних условиях такие методы не применяются, но вообще они есть.  
+
-
edit
 
RU вантох #13.07.2005 18:01
+
-
edit
 

вантох

опытный

http://engine.aviaport.ru/issues/06/page12.html
http://engine.aviaport.ru/issues/05/page41.html

Это просто в нынешних условиях такие методы не применяются, но вообще они есть.  
EE Татарин #14.07.2005 00:41  @Fakir#12.07.2005 17:44
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★☆
Fakir> Газофазные ядерные реакторы вполне возможны, и неплохо разработаны в связи с созданием ГФЯРД. В принципе ничего не мешает пойти дальше, и перевести активную зону в состояние плазмы. Зачем? Чтобы повысить к.п.д. Обычно электричество получают, снимая с реактора тепло, в каком-либо цикле, т.е. к.п.д. по определению не очень высок. Если же активная зона у нас представляет собой плазму (помещенную в магнитную бутылку) - то можно использовать методы прямого преобразования энергии с высоким (от 60%) к.п.д., разработанные для термоядерных реакторов ("торможение" вытекающих через магнитные пробки заряженных частиц на системах электродов, преобразование циклотронного излучения с помощью полупроводниковых ректенн). Проблема: для магнитного удержания плазма должна быть очень разреженной (либо поле очень сильным), т.е. чтобы обеспечить критмассу, установка должна быть огромной.
Fakir> Вроде бы - фокус не удался. Но, в конце концов - хрен с ним, с магнитным удержанием, в принципе, не так сильно оно здесь нужно - по сути, только чтобы упростить ловлю заряженных частиц. Можно попробовать держать и слабоионизованный плотный гексафторид - но только вот как выпускать продукты реакции, не давая им затормозиться, и как потом их вылавливать? [»]

Газ поместить в сильное магнитное поле, а реактор пускать импульсами (изменением конфигурации или - гораздо лучше! - внешней импульсной подсветкой от ускорителя или ТЯР).

В момент импульса газ сильно ионизируется (разлет осколков!), магнитное поле отжимается к стенкам, в катушках съема генерируется импульс. Прямое преобразование ядерная энергия -> электричество.

АЗ - в виде шара или цилиндра, тогда максимум тепловыделения будет, разумеется, в центре. Поскольку АЗ получается достаточно больших размеров (гексафторид супротив металла или оксида не очень плотный), то можно получить хороший градиент температур. При этом держать на стенках приемлимые для конструкции температуры, снимать лишнее тепло теплоносителем и употреблять его как обычно.

Поскольку основное время импульсный реактор подкритичен, частично решаются проблемы с ядерной безопасностью и контролем процессов унутре.

Как бонусы - гибкий контроль над составом АЗ, почти пофигу процент запаздывающих нейтронов (даже наоборот, лучше бы их поменьше), непрерывный вывод ядерных ядов, полное выгорание топлива, ну и т.п...

Херофобия - это иррациональный, неконтролируемый страх или тревожное переживание в момент предстоящего, а также существующего веселья. А вовсе не то, о чём Вы подумали.  

yuu2

опытный

Татарин> Газ поместить в сильное магнитное поле, а реактор пускать импульсами (изменением конфигурации или - гораздо лучше! - внешней импульсной подсветкой от ускорителя или ТЯР).
Татарин> В момент импульса газ сильно ионизируется (разлет осколков!), магнитное поле отжимается к стенкам, в катушках съема генерируется импульс. Прямое преобразование ядерная энергия -> электричество.

Оценки по КПД и температурному уровню будут?

Татарин> Поскольку основное время импульсный реактор подкритичен,

Тогда уж лучше пусть будет стабильно критичен. А "патроны" с гексафторидом простреливать мимо него. Всё-ж таки ляктричество хочется иметь стабильное - без аккумуляторов и прочего.
 
EE Татарин #14.07.2005 09:56  @yuu2#14.07.2005 08:00
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★☆
yuu2> Оценки по КПД и температурному уровню будут?
Дык, наверное, наоборот нужно: температуру задают материалы, а энерговыделение под нее подстраивается.

А по КПД - будут. Грубо обязательно посчитаю.

Татарин>> Поскольку основное время импульсный реактор подкритичен,
yuu2> Тогда уж лучше пусть будет стабильно критичен. А "патроны" с гексафторидом простреливать мимо него. Всё-ж таки ляктричество хочется иметь стабильное - без аккумуляторов и прочего. [»]
Нельзя... Он же в принципе импульсный, иначе идея не работает. :\
Причем, принципиально, чтобы энерговыделение нарастало и спадало как можно быстрее, чем круче фронты - тем выше мощность в электричестве.

Да и причем тут аккумуляторы? В розетке ток, вона, тоже импульсный... Тут будет период побольше... Ну и что?
Херофобия - это иррациональный, неконтролируемый страх или тревожное переживание в момент предстоящего, а также существующего веселья. А вовсе не то, о чём Вы подумали.  

yuu2

опытный

Татарин> Нельзя... Он же в принципе импульсный, иначе идея не работает. :\

Он импульсный - по энерговыделению в отдельной ампуле с гексафторидом. Но не обязательно при этом быть импульсным по реактору.
 
EE Татарин #14.07.2005 19:14  @yuu2#14.07.2005 13:57
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★☆
Татарин>> Нельзя... Он же в принципе импульсный, иначе идея не работает. :\
yuu2> Он импульсный - по энерговыделению в отдельной ампуле с гексафторидом. Но не обязательно при этом быть импульсным по реактору. [»]
Ааа... понял. То есть, по-Вашему, берем критичную твердотельную АЗ и простреливаем через нее ампулу с гексафторидом?

Так ведь если основная масса вещества в твердом виде, то ведь там же и основное энерговыделение будет. А нафига тогда вся затея?
Херофобия - это иррациональный, неконтролируемый страх или тревожное переживание в момент предстоящего, а также существующего веселья. А вовсе не то, о чём Вы подумали.  

в начало страницы | новое
 
1989: МиГ-23 без пилота преодолел четыре европейских страны. (27 лет).
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru