Kérdés:
Egy hipotetikus nagy teljesítményű nukleáris űrhajó esetében hova vezet a hulladékhő?
Anthony X
2015-11-04 09:49:18 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Úgy tűnik, hogy az összes nukleáris meghajtás koncepciója a hasadási energiát hőként nyeri el, és ennek a hőnek egy részét valahogy energiává alakítja át a kívánt formában, például elektromos formában (például egy ion-tolóerő meghajtására). Ez mindig azt jelenti, hogy hő keletkezik a rendszer egyik részében, és a hulladék hőt máshova dobja. Például: olyan munkafolyadékot használnak, amelyet fűtenek, esetleg egy turbinán ürítenek, lehűtenek és visszaküldik a hőforráshoz. Mivel a turbina (például) mechanikai energiát nyer ki a munkaközegből, az ekvivalens hőenergia eltávolításra kerül. Mindazonáltal még mindig sok hulladékhőt kell eloszlatni valahol.

Kérdésem: a nagyobb teljesítményű koncepciókban hogyan lehet eltávolítani mindazt a hulladékhőt az űrhajóról? A tér vákuumában csak sugárzás útján távozhat. Tehát ehhez nem lenne szükség nagyon nagy fűtőtestekre? Nem adna ez jelentős mennyiségű tömeget az űrhajónak, befolyásolva a teljes tömeghatékonyságot?

Másodlagos kérdésként: elegendő lenne-e a nukleáris meghajtású elektromos motor "hulladék" hőjének sugárzási nyomása érdemben hozzájáruljon az űrhajók tolóerőjéhez?

$ \ sigma T ^ 4 $ a barátod. A magasabb hőmérséklet sokkal magasabb sugárzott hőt eredményez ugyanazon felületről.
Látogasson el a [webhelyre] (http://www.projectrho.com/public_html/rocket/realdesigns.php) reális (többé-kevésbé) bolygóközi űrhajó-példákkal. Keressen néhányat, amelyek nukleáris energiát használnak - "Gasdynamic Mirror", a Hermes francisdrakex verziója, a HOPE / FFRE, a Stuhlinger Ion Rocket - közös jellemzőjük a nevetséges radiátorterület.
A FFRE-k valójában egyáltalán nem elsősorban a hasadó energiát nyerik ki hőként - ez a központi értékesítési pontjuk. Ennek ellenére teljes hasadási energiájuknak körülbelül 20% -át hőként kell sugározni. (cc @SF.)
@DeerHunter A valósághű, hosszú távú működő fűtőtestek hőmérséklete nem lehet sokkal magasabb, mint 2000K, ami komoly határt jelenthet, ha egy reális, hosszú távú működő atomreaktor hűtéséről beszélünk.
@peterh - egyetértett, és azt mondanám, hogy még a 600K-nál nagyobb munkafolyadék-hőmérséklet is egészségtelen (az ötvözet választásától függően).
A nagyteljesítményű nukleáris űrhajók általában nukleáris termikus kivitelűek (azaz hajtóanyag melegítésére szolgálnak, amelyet aztán kilöknek). Az ionmotorok nagysága 100 kW, amit ebben az összefüggésben nem tartanék „nagy teljesítményűnek”. A 100 kW-ot elutasító radiátorokról lásd az ISS-t.
Kettő válaszokat:
Brian Lynch
2015-11-04 11:31:01 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Mint kijelentette, a sugárzás az egyetlen módszer a felesleges hő eltávolítására egy hagyományos űrhajóból vákuumban. Fontos egy űrhajó megfelelő hő-sugárzással történő megtervezése, és igen, növeli a tömeget a teljes hővezérlő rendszerben. A tömeg csökkentésének legjobb módja az, ha megpróbálja biztosítani, hogy az űrhajónak nem kell annyi hőt sugároznia. Például a hő kívánatos az elektronika, a hajtógáz vagy más alkatrészek előírt hőmérsékleti tartományon belüli fenntartásához, ezért egy nukleáris forrás kihasználásával biztosítani kell, hogy a hő a hulladék (vagy legalább egy részének) helyett eszközzé tegye.

Másrészt, ha nukleáris termikus rakétamotorról beszélünk, akkor a nukleáris forrás által termelt hő nagy része a kipufogógázzal együtt kilökődik. (Lásd a Szarvasvadász alábbi megjegyzéseit.)

Másodlagos kérdéséhez: mindenképpen fontolóra vették a hősugárzás nyomásának nyomóerőt (lásd: atomfoton meghajtás). Ez a fajta hatás már az űrhajók zavaraként is megfigyelhető volt (lásd: Pioneer hatás).

Nem egészen. A hő eltávolítható a folyékony hidrogén hajtóanyaggal.
A kipufogóval érted? Vagy arra gondolsz, hogy a folyékony hidrogén hideg, így elnyeli a hőt? Ez utóbbi egyszerűen máshová mozgatja a hőt - ami egy másik megoldás, de nem távolítja el a hőt (hasonlóan a fázisváltó anyagokhoz).
A kipufogó. A hűtés a reaktor leállítása után problémává válik - a maradék bomlási hőt el kell távolítani, és a legtöbb tervem, amelyet olvastam, hangsúlyozza, hogy az LH2 áramlik a mag hűtése érdekében, még akkor is, ha a specifikus impulzus drasztikusan esik.
Most már jobban össze vagyok zavarodva. Milyen motorról beszélsz? A "reaktor" és a "bomlás" azt sugallja, hogy egy RTG áramforrásról beszél, az "LH2 áramlásának fenntartása a mag hűtése érdekében" úgy hangzik, mint egy _zárt_ rendszer - amely, mint említettem, nem tudja eltávolítani a hőt. Arra a módszerre gondol, hogy a hajtóanyag-vezetékeket a motor fúvókája köré tekeri a hővezérlés érdekében?
https://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_Thermal_Rocket
Ah ok, köszi! Úgy tűnik, hogy a kérdés az atom-villamosra vonatkozik az ionhajtáshoz, de igaz, hogy az ilyen típusú rakétamotort a kipufogógázzal lehűteni lehet (és azt mondja, hogy "_minden nukleáris meghajtási koncepciót").
A kérdés minden nukleáris meghajtással (NEP, valamint NTR és mások) szól, és jó lenne, ha válasza tisztázná, mit ért a hatékony tervezés alatt: "A tömeg csökkentésének legjobb módja az, ha megpróbálja az űrhajóknak nem kell annyi hőt sugározniuk. "
Azt mondtam, hogy "minden nukleáris", mert minden leírás, amelyet valaha láttam egy nukleáris üzemű rendszerről, a bomlás vagy a hasadás által termelt hővel kezdődik. Kérdésem lényege a nagy teljesítményű ionmeghajtókra vonatkozik, ahol sok-sok kWe-ra van szükség, és ez azt jelenti, hogy sok hulladékhőt termel az erőmű.
Patrick Tibbits
2019-02-13 12:51:21 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Nagyobb teljesítményszinteken a radiátor az erőmű tömegének 70% -át teszi ki.

Képforrás https://books.google.com.mx/books?id=fmIrAAAAYAAJ&printsec=frontcover&hl= es-419 # v = onepage&q&f = hamis

enter image description here

Ez a 15. ábra érvényes a föld felszínén működő erőművekre vagy a Naprendszer űrhajóira?
Az ábra az űrhajtású atomreaktorokról szóló cikkből származik. Ellenőrizheti a könyv linkjét.


ⓘ
Ezt a kérdést és választ automatikusan lefordították angol nyelvről.Az eredeti tartalom elérhető a stackexchange oldalon, amelyet köszönünk az cc by-sa 3.0 licencért, amely alatt terjesztik.
Loading...