主题:聚变PK裂变 -- tojinge
比如说一公斤铀能量是100MJ,如果用电磁波做推进的话,如果转换效率是100%,那么产生的动量等于100MJ/C,对不对?也就是100MJ/(3*10^8)
如果把这些能量用于加热工质气体的话,喷出的速度为音速(300米/秒),那么动量等于100MJ/(300)。
很明显第二种情况产生的动量是第一种的10^5倍呀。
那可是 .03c 的喷口速度。
反应堆我是外行。你的“太空推进反应堆”要维持3000度的散热器,似乎里边的燃料只能是熔融的(铀的熔点1千多度,沸点倒是高于3000度),那恐怕得用金属钨做外套。至于发光够不够强,可以当作黑体辐射,用斯特凡-玻尔兹曼定律(发光功率正比于温度的4次方)估算一下(我以前也没算过):
地球附近太阳光压:约每平方米0.5毫克
日-地距离:1,5000,0000公里
太阳半径:69,5500公里
由此可以推算出太阳表面(5780K)处光压约为(每平方米):
0.0005克 x (150000000/695500)^2 = 23.3克
但如果把温度降到3300K,则每平方米散热器的光压应为:
23.3克 x (3300/5780)^4 = 2.5克
在后面加个理想的反射器,可使光的冲量加倍成每平方米5克,这似乎还是太小了。
看来,要做“太空推进反应堆”还真有点难度,非聚变反应堆不可。假如让聚变反应器的光直接发出去,假如是1亿度,那光压可就大了去了(每平方米21亿吨!两万的四次方真不得了)。
看来,还是有希望的!不过聚变反应器中的等离子体,其最外层温度也许到不了1亿度,那一千万度也够了(每平方米21万吨)。
算着好玩,见笑。
光子推进装置,我算过,不是专业人士,所以是算得玩的,非常小,不能够用于从地面发射飞船,甚至不能用于在太空状态下启动.但可以用于漫长太空旅行中的推进,持续时间可以很长.
但你这个算法,除了考虑光子能量(辐射体温度)外,还少考虑了光功率或功率密度,在地球轨道的太阳光功率密度大概才数百瓦每平米,很低.
所以,光子推进其必须是高温高功率才好.
返回到反应堆,铀的熔点不高,而且易氧化,没人用金属铀作燃料--那就成了金属粉末燃料了,是化学能而不是核能了.二氧化铀的熔点在2800度左右,另外可以封装在碳化硅内,熔融了也没有关系,物相和化学状态对核反应基本没有影响.
简短回答你,这里的重点在工质
使用光子推进,无需工质
使用气体推进的话,根本不需要加热,冷的气体喷出去也一样有效,比光子推进器推力还大
但飞船本身需要带大量的工质
我粗略估算,光子推进器,没有持续10年的时间,飞船速度不如用火箭直接从地面发射的速度.
有兴趣咱们带上板砖石头另开楼,别毁了你这个好贴.
单个裂变是存在裂变产物方向性问题,但在反应堆内,大量的裂变导致宏观上各向同性了(是裂变产物角分布,不是热功率分布).
裂变产物在慢化剂中减速,动能转化为热能
好象你理解为直接利用裂变产物推进了,不是的,光子推进器是利用热能产生光能,用光子推进.
我的设想只是不需要冷却剂循环和发电设备,直接利用裂变材料和慢化剂作为发热体发热辐射光子推进.
在外太空没有重力(微重力)情况下,冷却剂循环\冷却等和地面有很大不同,地面上利用重力的被动安全设备在外太空是无法工作的.
部署铀的数量和部署工质,在多大的距离下,驱动火箭是最有效的。
不过目前空间裂变堆因为没有人参与,能装备的铀恐怕是有限的,所以用电磁波来驱动是不现实的。
除非核聚变这种能量无限的情况。再说核聚变最好还是采用He3当作燃料,产生质子来推动。质子质量大而且是燃烧产物,可以被电磁场所引导。He3才是人类目前可以看到的,最佳火箭燃料。
俺估算过了,要2年以上,一个光子推进的2吨重飞船的速度才能超过从地面用火箭发射的超过第2宇宙速度的飞船。
裂变现在已经实现了,所以用裂变能做空间推进器可以算第3代。
用聚变能做空间推进器可以算第4代,不过,聚变堆还没有哪。
但你说的用质子,嗯,咱不算不赞同,算补充吧,
He3+He3=He4+2H
质子质量才2,He4质量是4呢,更重,在那么高温度下,全电离了,He4就是alpha离子,高速喷出去推进效果比质子更好。
从原理上说,您这个推进器比俺设想的裂变能-光子推进器好,能量直接利用,产物做推进工质。
田兄应该再好好想想。
高温气冷堆具有温度高、用途广等特点,其固有特性决定此类堆型可以避免类似于日本福岛核事故的堆芯熔化、放射性大量释放的重大事故,曾被美国麻省理工大学专家认定为21世纪美国乃至世界核电站最有发展前景的堆型,国内外对此种技术都非常重视。在高温气冷堆研究领域,我国已经走在了世界的最前沿。
请教河里的大牛,如何看待它
风机要是搞不出来,反应堆不就废了么。
主氦风机运行功率4500千瓦,那反应堆功率输出应该是多少?解决功率限制问题没有?有希望解决吗?
不是透平循环的功率。如果是透平循环的话,那么中国就向前跨进了一大步。
发展氢能的原因是汽车燃料问题。电动车如果没有高能的储电装置发明的话,就只能靠燃料电池了。从目前来看,燃料电池比电池技术更为靠谱一些。
目前锂电池水平仅仅够特斯拉那种玩具式的汽车,续航里程远远不足以普及使用。当然氢能也有其缺点,就是氢气的储存问题。
这是两条“储存能量”的技术路线之争,与用天然气还是核能发电这件事情没啥关系。
美国核能确实不行,一直在萎缩,这是多种因素导致的,一个是反核运动,另外一个是核能行业长期固步自封。如果中国四代核电兴起,想必会对美国一个重大刺激。
只有四代核电或者聚变才是解决百年级别的能源需求之路。其他道路都是在上面打补丁,临时对付一下而已。
只不过铅冷堆的路径也很漫长。