|
Jelikož se na několika vláknech rozvinula zajímavá diskuze o radioizotopových zdrojích kosmických sond, zakládám diskuzní vlákno na toto téma. Myslím, že pár zajímavých informací se ještě objeví...
Na začátek debaty dávám odkaz na článek Vladimíra Wagnera na astro.cz, který poskytuje solidní úvod do tématu včetně seznamu vypuštěných sond s tímto typem zdroje do roku 1997 :
http://praha.astro.cz/crp/9909a.phtml
|
| 04.11.2008 - 17:13 - Mirek Pospíšil | |
|
Přidám ještě jeden odkaz na stejného autora, tentokrát i s obrázky a aktualitamii z tohoto roku.
enjoy!
http://ojs.ujf.cas.cz/~wagner/popclan/sondy/jadernezdroje.html |
| 04.11.2008 - 17:34 - David | |
|
| Domnívám se, že " shoření" v atmosféře není příliš ekologické. Hořící těleso přece nezanikne beze zbytku, vzniknou kysličníky ev, prach, který si radioaktivitu podrží. A vzhledem k vysoké váze radioaktivních prvků, myslím tím uran a plutonium tyto kysličníky budou rychle klesat do hustých vrstev atmosféry a budou tam dříve než je jejich poločas rozpadu. |
| 04.11.2008 - 18:02 - Mirek Pospíšil | |
|
Plutoniuma a jeho izotopy : http://cs.wikipedia.org/wiki/Plutonium
Radioizotopový termoelektrický generátor : http://cs.wikipedia.org/wiki/Radioizotopov%C3%BD_termoelektrick%C3%BD_gener%C3%A1tor |
|
citace:
citace:
Tak podle neofic. zprav se cena pohyuje okolo 4000$ za gram.
Uz 5kg plutonia Ti spolahlivo buchne, a to ho staci naliat na hromadu.
20mil USD sa mi zda primalo za takticku/teroristicku jadrovu zbran.
Neni to az tak pravda. Doporucuji si precist alespon neco malo o projektu Manhattan. Vice lidi pracovalo na vyvoji zbrani na bazi plutonia. Samotne plutonium se dokaze teplem vytvarenym radioaktivitou roztavit (coz je jeden z problemu radioizotopovych zdroju), ale k vybuchu nemuze bez dalsiho prispeni dojit. Duvodem je vytvareni jednotlivych prvku v rozpadovych radach, ktere mohou mit vetsi ucinny prurez nez ma plutonium, diky tomu "vychytavaji" neutrony.
Pro konstrukci takovychto zbrani, jak zde uz bylo spravne podotknuto je potreba neutronovy zaric, rychle vybusniny (vetsinou se jeste pouziva "stit", odrazejici tlakovou vlnu do centra smerem k zarici a presnost odpaleni techto vybusnin. To je dano jednak geometricky, jednak specialnimi rozbuskami. Klasicke prumyslove vam na to nebudou stacit.
Nevim, zda se v radioizotopovych zdrojich nepouzivaji take obaly ze slitin obsahujici zirkonium a podobne kovy, ktere maji nizky ucinny prurez, vysokou teplotu tani a pevnost. Spise by mne zajimaly metody pro primou premenu energie.
Co se tyka "spaleni" v atmosfere, vetsina radionuklidu je jedovata. Plutonium je prudky jed, stejne jako jeho kyslicniky. Kyslicniky uranu jsou v podezreni z "nemoci z perskeho zalivu", spaleni radioizotopoveho zdroje v atmosfere je diky jeho konstrukci, pevnosti a rozmerum temer nemozne. Naopak bych veril jeho dopadum na povrch v celku. Je daleko snazsi zdroj nalezt a zpracovat, nez resit nasledky. Cela tato problematika je velice zajimava ;o) |
| 04.11.2008 - 20:31 - Mirek Pospíšil | |
|
citace:
....Co se tyka "spaleni" v atmosfere, vetsina radionuklidu je jedovata. Plutonium je prudky jed, stejne jako jeho kyslicniky. Kyslicniky uranu jsou v podezreni z "nemoci z perskeho zalivu", spaleni radioizotopoveho zdroje v atmosfere je diky jeho konstrukci, pevnosti a rozmerum temer nemozne. Naopak bych veril jeho dopadum na povrch v celku. Je daleko snazsi zdroj nalezt a zpracovat, nez resit nasledky. Cela tato problematika je velice zajimava ;o)
Pánové, prosil bych na toto téma přejít do nově zřízeného vlákna "Radioizotopové zdroje...". Díky
Adminy pak prosím o přesun relevantních přízpěvků z Phoenixe tamtéž. Diky |
|
K radioizotopovym zdrojum:
Obrazek JENISEI/TOPAZ II
a stranky zabyvajici se zakladnimi informacemi.
http://www.unm.edu/~isnps/research/research.html
Puvodni TOPAZ I/BUK byl pry pouzit na nejakych druzicich, jinak v ruske armade (tzn. musi vydrzet cokoliv ;o)).
Kdyz jsem zjistoval nejake dalsi informace, prekvapilo mne pouziti radioizotopoveho ohrivace v Apollu 12 ... Je to pravda, nebo je to nejaky fake ?
http://www.fas.org/nuke/space/bennett0706.pdf |
|
citace:
citace:
citace:
Tak podle neofic. zprav se cena pohyuje okolo 4000$ za gram.
Uz 5kg plutonia Ti spolahlivo buchne, a to ho staci naliat na hromadu.
20mil USD sa mi zda primalo za takticku/teroristicku jadrovu zbran.
Neni to az tak pravda. Doporucuji si precist alespon neco malo o projektu Manhattan. Vice lidi pracovalo na vyvoji zbrani na bazi plutonia. Samotne plutonium se dokaze teplem vytvarenym radioaktivitou roztavit (coz je jeden z problemu radioizotopovych zdroju), ale k vybuchu nemuze bez dalsiho prispeni dojit. Duvodem je vytvareni jednotlivych prvku v rozpadovych radach, ktere mohou mit vetsi ucinny prurez nez ma plutonium, diky tomu "vychytavaji" neutrony.
Pro konstrukci takovychto zbrani, jak zde uz bylo spravne podotknuto je potreba neutronovy zaric, rychle vybusniny (vetsinou se jeste pouziva "stit", odrazejici tlakovou vlnu do centra smerem k zarici a presnost odpaleni techto vybusnin. To je dano jednak geometricky, jednak specialnimi rozbuskami. Klasicke prumyslove vam na to nebudou stacit.
Nevim, zda se v radioizotopovych zdrojich nepouzivaji take obaly ze slitin obsahujici zirkonium a podobne kovy, ktere maji nizky ucinny prurez, vysokou teplotu tani a pevnost. Spise by mne zajimaly metody pro primou premenu energie.
Co se tyka "spaleni" v atmosfere, vetsina radionuklidu je jedovata. Plutonium je prudky jed, stejne jako jeho kyslicniky. Kyslicniky uranu jsou v podezreni z "nemoci z perskeho zalivu", spaleni radioizotopoveho zdroje v atmosfere je diky jeho konstrukci, pevnosti a rozmerum temer nemozne. Naopak bych veril jeho dopadum na povrch v celku. Je daleko snazsi zdroj nalezt a zpracovat, nez resit nasledky. Cela tato problematika je velice zajimava ;o)
1/ Cela tato problematika je velmi zaujimava a urcite daleko zlozitejsia ako som to jednou vetou napisal
2/ V relativne dostupnej literature sa je mozne docitat o otrave reaktora vid prave spominany princip stiepnych produktov absorbujucich prvkov narusujucich ekonomiku neutronov. Preto je nedielnou sucastou ekonomiky neutronov cela zostava stitov, reflektorov a regulacie
3/ Efektivne vyuzit cely prierez paliva je urcite vysoko narocne. Nakolko vybuch v centre rozmeta obal a ten sa dostava mimo efektivny tok neutronov. V tom spociva zlozitost jadrovej halvice, aby buchol cely objem naraz.
Na druhej strane ciste plutonium vlozene do reflektora musi vybuchnut. A je to dosiahnutelne i s podkritickym mnozstvom. otazka je ako efektivne, ako spolahlivo.
4/ Jadrove zbrane su celkom technicke lahodky, ak si taky nazov vobec zasluzia. Ale to, co sa da realizovat z pohladu bezpecnosti, spolahlivosti a synchronizacie naviac pri priaznivych pomeroch vo velkom, to sa prae pri miniaturizacii straca. Tuna proste mierkovanie nie je mozne a naroky s klesajucim rozmerom stupaju.
To je i jeden z dovodov velkych rozmerov reaktorov. |
|
Jeste bych pridal par dalsich zdroju:
Zajimavy je clanek popisujici jaderne zdroje a zvlaste havarii druzice NIMBUS (vcetne obrazku radioizotopovych clanku na dne more)
http://ojs.ujf.cas.cz/~wagner/popclan/sondy/jadernezdroje.html
Dalsi
http://www.coe.uncc.edu/~twrogers/NuclearBook/DK2015_CH12.pdf
|
|
Pripajam jednu prednasku od Vladimra Wagnera
tu je: Jaderné zdroje pro vesmírné sondy http://www.genezis.eu/index.php?option=com_content&task=view&id=311&Itemid=128
____________________
Tomáš Országh http://www.genezis.eu
|
|
Kongres USA už potřetí zamítl požadavek na financování výroby plutoniového paliva pro NASA.
http://www.spacepolicyonline.com/pages/index.php?option=com_content&view=article&id=1649:house-appropriators-again-deny-pu-238-funding-in-doe-bill&catid=67:news&Itemid=27
V předchozích návrzích USA rozpočtu NASA požadovala:
FY2010 - aby DOE (Department of Energy) financoval znovuobnovení produkce Pu-238 kompletně ze svého (30 mil USD) - zamítnuto
FY2011 - aby DOE financovala výrobu spolu s NASA - zamítnuto
FY2012 - financování NASA 50% / DOE 50% - zamítnuto
Po těchto pokusech zřejmě NASA nezbude nic jiného, než výrobu zaplatit 100% ze svého rozpočtu. |
| 12.9.2011 - 16:49 - Machi | |
|
RYS:
"To uz je levnejsi nakupovat Pu-238 od frantiku nebo rusu.
Pokud to amikum stranicka cest dovoli."
Frantíci Pu-238 zřejmě nemají a Rusi mají oficiálně k dispozici posledních 10 kg. A američané nějaké Pu-238 v Rusku už nakoupili, chtěli i zbývajících 10 kg a Rusko obchod zamítlo.
|
|
| Takže nejlepší nápad je opravdu použít Americium - sice zdroj nevydrží 40 let jako u Voyagerů, ale pro většinu misí 20 let stačí. Navíc je to takové vlastenecké... americké Americium... :-) |
| 13.9.2011 - 14:07 - Machi | |
|
| Naopak, americium 241 může dodávat energii mnohem déle než Pu 238 (asi 4×). |
|
citace:
Naopak, americium 241 může dodávat energii mnohem déle než Pu 238 (asi 4×).
Ale jen poloviční výkon než Pu a jeho výroba taky není nejlevnější, nebo se pletu? |
|
Na jedné diskusi jsem objevil vlákno, přímo řešící otázku využitelnosti Americia Am-241 pro RTG zdroje kosmických sond.
http://33011.activeboard.com/t11412721/americium-241-rtg/
Pokud by se to dalo shrnout, tak Am-241 je na světě k dispozici poměrně dostatek, jakožto odpad jaderného paliva.
Poločas rozpadu je pěkných 430 let, ale pro využití v RTG má dvě hlavní nevýhody:
- pro dosažení stejného výkonu jako RTG s Pu-238 ho potřebujete cca 5x víc -> těžší zdroj i jeho stínění se moc nehodí pro meziplanetární sondy
- ve větším množství pohromadě se z něho stává opět štěpný materiál
Chtělo by to ale nějakého skutečného odborníka, který by potvrdil co z toho je pravda, co odhady a co jen dohady.
|
|
http://en.wikipedia.org/wiki/Americium
na 10kW zdroj treba 20 gramov amerícia
"bombu" možno vyrobiť s 9 až 14 kg (neistota spôsobená nedostatočným poznaním materiálu, nikto s ním "nešteklil draka"), a 3 až 5 kg s kovovým reflektorom
 |
|
citace:
na 10kW zdroj treba 20 gramov amerícia
To je trochu zavádějící informace.
Jak se na wiki píše, tak toto je zatím pouze návrh a to neutronového zdroje pro léčbu ozařováním v nemocnicích. Ne jako zdroj tepelné/elektrické energie.
Navíc se jedná o vyuýžití isotopu Am-242m1, jehož je k dispozici velmi málo v laboratorním množství a jeho výroba je velmi drahá. |
|
aha.. chyba prekladu
ale ak som to ostatné pochopil správne, tak ďalšie "dostupnejšie" izotopy, majú omnoho dlhší polčas rozpadu, a preto ich je potrebné zase väčšie množstvo |
| 13.9.2011 - 17:51 - Machi | |
|
"- pro dosažení stejného výkonu jako RTG s Pu-238 ho potřebujete cca 5x víc -> těžší zdroj i jeho stínění se moc nehodí pro meziplanetární sondy"
To je pravda, americium je energeticky méně vhodnější a jsou větší problémy se stíněním. Ale při použití pokročilých technologií převodu tepla na el. energii (jako je třeba Stirling) je účinnost srovnatelná s generátory řady SNAP či MMRTG. |
|
No jo, ale NASA výzkumy zdrojů se stirlingem jsou stále založeny na Pu238, viz. třeba http://en.wikipedia.org/wiki/Advanced_Stirling_Radioisotope_Generator
Navíc plánovaná životnost takového zdroje bude IMHO vždy kratší, než u RTG s termočlánkem, kvůli nutnosti pohyblivých prvkům v systému.
Pokud se v systému musí něco hýbyt, bude to vždy, dříve nebo později, zdrojem poruchy.
|
| 14.9.2011 - 12:01 - Jiri Hofman | |
|
| RTG na bazi Americia by melo mit priblizne polovicni pomer vykon/hmotnost nez stavajici zdroje na bazi Pu mi tvrdil Tom Rice, ktery se timto zabyva. |
| 14.9.2011 - 21:14 - Machi | |
|
"No jo, ale NASA výzkumy zdrojů se stirlingem jsou stále založeny na Pu238"
To by zřejmě neměl být žádný problém. Problém se Stirlingem spočívá skutečně hlavně v životnosti.
Proto třeba tým z univerzity v Leicasteru (podílejí se na projektu RTG ESA) počítal prvně s převodem tepelné na elektrickou energii pomocí již vyzkoušených polovodičů (využívajících Seebeckova jevu).
Jejich velice konzervativní návrh RTG měl při hmotnosti 6,4 kg tepelný výkon 100 W a elektrický 5 W (účinnost převodu pouze 5%). Používal jednu americiovou peletu s 1 kg americia 241. Při zvýšení účinnosti převodu tep. energie na el. energii na 7% (což je max. u stávajících RTG) je americiový RTG 4.7× těžší než plutoniový, při stejném el. výkonu.
Data jsou převzata z článku R.C. O'Briana, Safe radioisotope thermoelectric generators and heat sources for space applications, Journal of Nuclear Materials 377 (2008). |
| 14.9.2011 - 21:16 - Machi | |
|
| Oprava: Je to R.C. O'Brien. |
| 14.9.2011 - 22:11 - Machi | |
|
""bombu" možno vyrobiť s 9 až 14 kg (neistota spôsobená nedostatočným poznaním materiálu, nikto s ním "nešteklil draka"), a 3 až 5 kg s kovovým reflektorom"
Ne, kritická hmotnost pro Am 241 je 84 kg. Přitom by se konstruktér musel navíc vypořádat se skoro 10 kW tepelného výkonu. |
|
citace:
No jo, ale NASA výzkumy zdrojů se stirlingem jsou stále založeny na Pu238, viz. třeba http://en.wikipedia.org/wiki/Advanced_Stirling_Radioisotope_Generator
Navíc plánovaná životnost takového zdroje bude IMHO vždy kratší, než u RTG s termočlánkem, kvůli nutnosti pohyblivých prvkům v systému.
Pokud se v systému musí něco hýbyt, bude to vždy, dříve nebo později, zdrojem poruchy.
To jsem chtell prave uvest a napsal jste to za me.
Termoclanek navic - alespon podle mych elektro znalosti se da zapojit do nekolika bloku - takze odedejde-li jeden - jeho pripadne zkratovani ci jiny problem - pripojena nasledna ridici elektronika snadno vyresi - clanek proste odpoji - takze zbytek pokracuje v praci.
Takze i pri poruse casti termoclanku pracuje zdroj dale - byt se snizenym vykonem. Kdezto mechanicke zarizwni odejde proste jako celek ve vetsine pripadu - proste se treba zadre. Pokud tam tech jednotek nebude vice - coz z duvodu rozmeru a hmotnosti nejspis ne.
|
|
http://www.thespacereview.com/article/1937/1
zaujímavý, dlhý článok o Pu238 a rôznych misiách...
oi sa tam spomína napr., že:
- odhaduje sa, že američania majú ešte 16.8kg Pu238 + zásoby dochádzajú aj rusom
- výroba v usa bola zastavená koncom 80tych rokov
- na rok 2012 NASA aj DoE (dept. of energy) požiadali o $10M každý na rozbeh výroby (aj keď úplne náklady na reštart výroby sa odhadli na $150M)
- NASA 10M dostala, DoE nie
- navrhnuté je používať nie klasický prevod tepla na energiu ako doteraz, ale Advanced Stirling Radioisotope Generators - ie. využitie Stirlingovho motora - čo by výrazne zvýšilo účinnosť (ako príklad je tam zdroj pre MSL, ktorý poletí v novembri, kde by trochu stúpol výkon, ale hlavne by klesla 3,5-krát spotreba rádioizotopu)
____________________
Per aspera ad astra - 42 |
|
http://www.prirodovedci.cz/biolog/clanky/budou-kosmicke-sondy-napajet-mikrobi
http://www.nrl.navy.mil/media/news-releases/2012/navy-researchers-investigate-small-scale-autonomous-planetary-explorers
Zajímavá náhrada v současné době nepopulárních termoelektrických zdrojů.  Zajímal by mě současný dosažený výkon... A životnost . ____________________
Andy
https://www.instagram.com/polar_andy_cz/ |
|
Dovolím si sem zkopírovat zajímavý odkaz k tématu z jiného vlákna.
17.4.2012 12:07 - Machi :
Jsou k dispozici prezentace z březnového setkání OPAGu:
http://www.lpi.usra.edu/opag/mar2012/presentations/
Zvláště bych doporučil prezentaci "Radioisotope Power Systems Program – ASRG Vibration Analysis" - http://www.lpi.usra.edu/opag/mar2012/presentations/Friday/4_ASRG_NH_Jitter.pdf ,
z které je zřejmé s jakými "maličkostmi" se musí konstruktéři potýkat, které nás, amatéry, velmi často vůbec nenapadnou. |
|
Prosím znalce je toto pravda - a nebo je to spíše takto z důvodu větší spolehlivosti a i životnosti což si myslím já.
Mají k dispozici nejpokročilejší jaderné generátory elektřiny (což NASA při MSL dokázala že nemá).
Cernakus z jiného vlákna - mluví se tam o MSL a jeho generátoru tak to sem patří |
