Антинейтринный двигатель

Кандидат технических наук Пономаренко Андрей Викторович

Содержание

Введение

Нейтринный двигатель на базе ядерного реактора с охлаждением жидким водородом и Li⁷, B¹¹ конверторами нейтронов в антинейтрино

Нейтринный двигатель на базе термоядерного реактора с Li⁷ или В¹¹ конверторами нейтронов в антинейтрино

Нейтринный двигатель на базе термоядерного реактора и B¹¹ конвертора нейтронов в антинейтрино

Пример уточненного расчета динамики изменения тяги антинейтринного двигателя на основе термоядерного реактора ЛТС с B¹¹ и Li⁷ конверторами

Сравнительная оценка удельной тяги для электроракетного двигателя с ядерной энергетической установкой на основе ускорения ионов In¹¹⁵ до E=100 КэВ (скорость истечения 40 км/с)

Заключение и список литературы

В качестве примера нейтринного двигателя на базе термоядерного реактора рассмотрим установку лазерного термоядерного синтеза (ЛТС) с Li⁷ или В¹¹ конвертором (рис.2). При этом зона ЛТС окружена водным замедлителем с внешним жидководородным дьюаром или чисто жидководородным замедлителем термоядерных нейтронов для термализации нейтронов до Е=1·10^-5 эВ. При такой энергии сечения захвата нейтронов на В¹¹ и Li⁷ принимают максимальные значения. В свою очередь, замедлитель окружен сосудами Дьюара с наружным охлаждением жидким азотом и внутренним охлаждением жидким гелием, в которые помещены сверхпроводящие соленоиды с сердечником – конвертором из материала, содержащего Li⁷. Сверхпроводящие соленоиды создают постоянное магнитное поле для обеспечения поляризации ядер Li⁷, Li⁸ и В¹¹, В¹² в конверторе. На каждом соленоиде имеется ряд высокочастотных катушек для усиления поляризации ядер динамическим методом.

Рассматривается гипотетический вариант установки ЛТС периодического действия, в которой в зону ЛТС через равные промежутки времени помещается капсула с D-T смесью для термоядерной реакции. При этом удельная тяга на единицу мощности, считая, что 75% нейтронов термоядерной реакции после замедления конвертируются в антинейтрино, отличается от выше полученной оценки для обоих типов конверторов в реакторе на коэффициент k=0,75·(220МэВ/17,6МэВ)/1,2=7,81 раза, где 17,6 МэВ – энергия одного акта синтеза, 1,2 – коэффициент использования нейтронов в реакторной оценке. Таким образом:

Рис.2 Антинейтринный двигатель на основе установки ЛТС с бридером-размножителем нейтронов.

Это значение может быть увеличено более чем в 10 раз при окружении зоны ЛТС (до замедлителя) бланкетом-размножителем на основе природного урана U²³⁸. Как верхнюю оценку примем величину:

Полученная оценка будет справедлива для любого типа термоядерного реактора с бланкетом-размножителем и Li⁷, В¹¹ конверторами. При такой тяге для термоядерной установки c типовым значением мощности 10 T/с (~одной капсулы реагента в секунду, 1T=2,76Е22 МэВ) 2.76·10⁴ МВт мощности, космический аппарат с двигателем на Li массой 100 т будет иметь тягу 86 (кг·м/с)/с и за один год полета разгонится до 27 км/с.