Реактивный двигатель на использовании низкотемпературного ядерного синтеза

Реактивный двигатель на использовании низкотемпературного ядерного синтеза

Реферат

 

Реактивный двигатель на использовании низкотемпературного ядерного синтеза предназначен для преодоления сил земного притяжения и выведения космических ракет на заданные параметры полета в качестве ракетных двигателей 2 и 3 ступеней и транспортных двигателей для использования на средствах передвижения на иных планетах, где отсутствует атмосфера и заселенность живыми организмами. Двигатель дополнительно содержит систему пуска и останова двигателя с пусковым генератором и дополнительным излучателем гамма-лучей, системы защиты и автоматического управления, основной генератор нейтронов, отражатель нейтронов, предназначенные для увеличения направленности излучения, умножитель нейтронов, замедлитель нейтронов и излучатель позитронов. Изобретение позволяет обеспечить высокий коэффициент полезного действия, малый запас необходимого транспортируемого горючего и возможность выключения двигателя и повторных пусков. 1 ил., 3 табл.

Современный принцип использования химического горючего материала для реактивных двигателей в ракетостроении малоэффективен, устарел и требует срочной замены более совершенными видами ядерного горючего.

Основными недостатками химического топлива являются 1) Низкая удельная энергоотдача.

2) Большой расход горючего.

3) Необходимость транспортировать окислитель.

4) Сложная конструкция двигателя.

5) Большая масса и большой объем двигательной установки.

6) Низкий коэффициент полезного действия.

Эти и другие недостатки можно устранить, используя в качестве двигателя энергетическую установку на использовании низкотемпературного ядерного синтеза.

На основании сделанных мной открытий в области строения атомного ядра, я изобрел несколько способов осуществления низкотемпературного ядерного синтеза и управляемый источник энергии на низкотемпературном ядерном синтезе. Предлагаемый мной источник энергии может быть использован в качестве высокоэффективного реактивного двигателя космической ракетной установки. Таким образом, данное предложение относится к области применения ядерной энергии в ракетостроении.

В качестве аналога предлагаемого двигателя, с которым следует его сравнивать, можно привести примеры жидкостно-реактивных двигателей (ЖРД), твердотопливных (ТТД) и двигателей на ядерном горючем (ЯРД).

1) В качестве ЖРД можно рассмотреть технические данные ракет типа "Циклон", опубликованные в журнале "Авиация и космонавтика", 3-4, 1994 г., с. 38 (см. табл. А).

Горючее.

Все двигатели РН "Циклон" работают на самовоспламеняющихся компонентах ракетного топлива азотном тетраксиде и несимметричном диметилгидразине.

2) В качестве твердотопливного аналога рассмотрим характеристики снаряда класса "земля-земля" Дуглас "Онест Джон" (М. Баррер и др. Ракетные двигатели. Оборонгиз, 1962, с. 29).

Тяга двигателя - 475000 кг Время работы двигателя - 4 сек Дальность полета - 32 км Вес: общий - 2700 кг полезный - 675 кг топлива - 930 кг Длина - 8,24 м Диаметр - 0,75 м Размах оперенья - 2,77 м.

3) Аналог ядерного двигателя, (Т.М. Мелькумов и др. Ракетные двигатели. М. Машиностроение, 1968 г., с. 266).

В ракетных двигателях вполне реальной задачей является использование ядерных реакторов для нагрева, подходящих рабочих тел. В ядерных реактивных двигателях (ЯРД) в баках хранится рабочее тело. При нагреве жидкого рабочего тела в реакторе оно проходит следующие стадии: нагрев и испарение: перегрев пара и переход в газообразное состояние с диссоциацией молекул при высоких температурах.

Нагрев в реакторе подходящих рабочих тел до температуры 2000-3000^oC позволяет получить большие удельные тяги, чем удельные тяги ракетных двигателей на химической энергии. Химическое топливо в перспективе может позволить получить максимальную удельную тягу порядка 450 кгсек/кГ.

Наибольшую удельную тягу ЯРД дает водород - около 900 кгсек/кГ при 3000^oC.

В качестве рабочего тела в ядерном ракетном двигателе может быть использована вода, однако удельная тяга в этом случае полуается меньше, чем при аммиаке и близка к удельным тягам современных химических топлив. Так, при температуре нагрева до 3000^oC удельная тяга ЯРД на воде достигает величины около 310-330 кГсек/кГ при сравнительно высоком перепаде давлений.

В США в течение последних лет проводились испытания нескольких модификаций ядерного твердофазного реактора "Киви". В начале 1966 г. были проведены успешные наземные испытания ядерного ракетного двигателя NERVA на жидком водороде; расчетная мощность реактора около 100 МВт; удельная тяга двигателя около 750 кГсек/кГ. На основе этих опытов создается графитовый реактор "Феб"1, аналогичный "Киви", но позволяющий получить большую тягу при таком же значении удельной тяги.

4) Сравнение ракет на химической и ядерной энергии (там же, с. 274).

Ограничимся лишь некоторыми общими данными для иллюстрации относительных свойств ракет, использующих химическую и ядерную энергии. Пусть на химической энергии удельная тяга ракетного двигателя равна P_уд1 = 300 кГсек/кГ, а доля топлива в начальном весе ракеты составляет 0,85 для ракет до 500 т весом и 0,9 для ракет большего начального веса. Количества топлива и суммарный импульс будут определяться начальным весом ракеты.

В табл. 11, 7 приведены соответствующие величины для ракет различного начального веса.

С переходом на использование ядерной энергии удельная тяга в зависимости от температуры активной зоны и свойств рабочего тела может иметь значение от 400 до 1200 кГсек/кГ.

Пусть удельная тяга при использовании ядерной энергии имеет значения P_уд2, равные 450; 600; 750; 900 и 1200 кГсек/кГ.

Таким образом, отношения удельных тяг ядерного ракетного двигателя составляют P_уд2/P_уд1 = 1,5; 2,0; 2,5; 3,0 и 4,0 В табл. 11,8 приведены количества Gт2 рабочего тела, необходимые для того, чтобы при различных отношениях удельных тяг получить в ракете с ядерным двигателем такой же суммарный импульс, как и на химическом топливе.

Для того, чтобы ракета с ядерным двигателем оказалась эффективнее ракеты с химическим топливом, вес реактора с защитой и системой контроля и управления должен быть меньше того веса, который удается сэкономить при переходе от химической энергии к ядерной. Эта возможность будет тем реальнее, чем больше начальный вес ракеты и чем больше удельная тяга ядерного двигателя сравнительно с химическим.

Если, например, для ракеты в 500 т весом при тяговооруженности 1,5 и при удельной тяге на H2, равной 750 кГсек/кГ, вес системы реактора принять 100 т, то из сравнения данных табл. 11,7 и 11,8 видно, что при P_уд2/P_уд1 = 750/300=2,5 экономика в весе рабочего тела составляет 425-169=256 т.

Таким образом, переход в такой ракете на ядерную энергию позволяет снизить начальный вес ракеты на 156 т, т.е. на 31% или существенно увеличить груз. Более высокое (почти вдвое) значение удельной тяги ядерного ракетного двигателя не только компенсирует вес реактора и всей его системы, но и дает еще дополнительный существенный выигрыш в весе полезного груза.

Реактивный двигатель на использовании низкотемпературного ядерного синтеза предназначен для преодоления сил земного притяжения и выведения космических ракет на заданные параметры полета в качестве ракетных двигателей 2 и 3 ступеней и транспортных двигателей для использования на средствах передвижения на иных планетах, на которых отсутствует атмосфера. В пределах земной атмосферы использование предлагаемого двигателя, очевидно, будет иметь ограниченное применение из-за радиоактивных излучений. Он представляет собой квантовый реактивный двигатель, использующий ядерное горючее без применения промежуточного рабочего тела.

Двигатель состоит из 1) Излучателя электронов, представляющего собой реагент, в качестве которого используется ядерное горючее, в котором под действием облучения потоком нейтронов формируется поток бета^-- и гамма-излучений высокой энергии. Квант гамма-излучения передает двигателю импульс.

Поток направленной излучаемой энергии создает тяговое усилие где n_сек - количество фотонов излучаемых за 1 секунду реактором.

Использование ядерной энергии позволяет увеличить калорийность горючего по сравнению с химическими топливами в миллион раза. Исключение промежуточного рабочего тела позволяет значительно сократить объем и вес транспортируемого горючего и рабочего тела и повысить КПД с 16-20% до 60-67%, позволяет исключить и сложную конструкцию специального двигателя, поскольку роль двигателя может выполнять ядерный реактор. Конструкции реактора и двигателя могут быть совмещены.

2) Основного генератора нейтронов, вырабатывающего мощный поток нейтронов для облучения реагента.

3) Замедлителя нейтронов, замедляющего быстрые нейтроны до уровня тепловых.

4) Умножителя нейтронов, увеличивающего поток нейтронов.

5) Отражателя нейтронов.

6) Отражателя электронов.

7) Дополнительного гамма-излучателя.

8) Системы пуска и останова двигателя.

9) Системы защиты.

10) Системы автоматического управления, 11) Системы охлаждения.

12) Вспомогательных систем.

13) Компенсатора электрического заряда.

Компенсатор электрического заряда необходим, поскольку излучение электронов приводит к тому, что двигатель получает недопустимо высокий положительный заряд. Компенсатор представляет собой материал, который под действием облучения нейтронами излучает бета⁺- частицы, например галлий-67.

Ga₃₁⁶⁷ + n ---> Ga₃₁⁶⁸ + 8,3 МэВ Принцип действия двигателя основывается на использовании для создания тягового усилия энергии, выделяемой при осуществлении реакций ядерного синтеза в виде бета- и гамма-излучений квантами высокой энергии. Внутри ядра можно синтезировать альфа-частицу вводя в ядро четверку нуклонов (2 нейтрона + 2 протона). При этом ядро излучит энергию, равную энергии связи нуклонов в свободной альфа-частице порядка 28,43 МэВ + энергию связи сформированной альфа-частицы с исходным ядром. Однако, такой путь формирования альфа-частицы внутри ядра не очень удобен и нерационален из-за необходимости протонам преодолевать электрическое поле облучаемого ядра, для чего требуется либо высокий нагрев реагирующих материалов, либо ускорение протонов до высоких энергий. Чтобы устранить эту нежелательную необходимость, можно воспользоваться свойством нейтронов превращаться в протоны при некотором избытке нейтронов в ядре. Если облучать атомное ядро одними нейтронами, часть из них превращается в протоны и формируются альфа-частицы внутри ядра. При этом кроме энергии связи образовавшейся альфа-частицы, выделяется дополнительная энергия преобразования двух нейтронов в протоны порядка 1,6 МэВ. Таким образом, реакциями внутриядерного синтеза будет считать экзотермические реакции радиационного захвата 4 нейтронов в сочетании с естественными двумя реакциями преобразования нейтрона в протон.

При этом количество нуклонов в ядре увеличивается на 4 единицы и заряд ядра увеличивается на 2 единицы, что подтверждает факт осуществления ядерного синтеза. Этот процесс идет при низкой температуре и не требует высокого нагрева реагирующих материалов, что создает благоприятные условия для конструктивной реализации ядерного реактора. В качестве ядерного горючего пригодны многие материалы.

Для реализации реактивного двигателя на использовании низкотемпературного ядерного синтеза целесообразно вводить в ядро не 4 нейтрона, а воспользоваться атомными ядрами, в составе которых заранее содержатся 3 нуклона способных объединиться в альфа-частицу и недостает для этого одного нуклона. В этом случае захват одного нейтрона приводит к завершению образования альфа-частицы и выделению ядерной энергии. Например, наиболее подходящим реагентом в качестве излучателя электронов является препарат лития-7. Это стабильный и безопасный материал. Ядро лития-7 содержит одну сформированную альфа-частицу и три нуклона, не связанных в альфа-частицу, протон и два нейтрона. В случае захвата нейтрона ядром лития-7 происходит реакция Li⁷₃+n _ Li⁸₃++2,08 МэВ; в результате которой один из нейтронов превращается в протон и заканчивается формирование второй альфа-частицы. Образовавшееся ядро бериллия-8 нестабильно, распадается на 2 альфа-частицы и в дальнейшей реакции не участвует. Для создания тягового усилия необходимо применить специальные меры формирования направленного потока излучения энергии реагентом. Одной из них является придание реагенту специальной формы. Предположим, что в процессе захвата нейтронов реагент излучает энергию во все стороны с равной интенсивностью, в таком случае все образовавшиеся импульсы будут компенсировать друг друга и никакого тягового усилия не появится. Чтобы получить направленный поток излучения, следует реагент выполнить в виде тонкого плоского слоя. В этом случае преимущественное излучение будет происходить перпендикулярно плоскости реагента. Если дать возможность одной половине лучей свободно распространяться в открытое пространство, а вторую половину лучей поглотить, а еще лучше отразить в обратном направлении, то получим тяговое усилие.

где n_сек - расход энергии в сек; n - квант энергии.

Вторым способом повышения направленности излучения является образование направленного потока нейтронов, облучающих реагент.

Цитата.

"Распространенной реакцией для медленных нейтронов является их радиационный захват протонами ядер (n. ), в результате которого составного ядра не образуется, а ядро возвращается из возбужденного в основное состояние, испустив гамма-квант, преимущественно в направлении движения нейтрона".

Конец цитаты. (Б. М. Яворский и А.А. Детлаф. Справочник по физике, М., 1965 г., с. 772).

Таким образом, можно улучшить направленность излучения энергии рациональным расположением генератора нейтронов относительно излучателя.

Третьим способом повышения направленного излучения энергии служит использование отражателя электронов.

Графит является хорошим отражателем нейтронов и с этой целью находит широкое применение в ядерных реакторах в качестве замедлителя и отражателя нейтронов. Но кроме этого применения графит является прекрасным отражателем электронов бета^-- излучения. Действительно, захват электрона ядром углерода C-12, если он состоится, преобразует его в ядро бора B-12, излучающего бета^-- лучи с энергией порядка 13,39 МэВ, т.е. состоится переизлучение электронов.

Четвертый способ улучшить излучательные характеристики реактора - преобразование энергии нагрева.

Некоторая часть произведенной энергии неизбежно расходуется на нагрев конструкции двигателя и рабочих компонентов. Для уменьшения нагрева требуется использовать охлаждающую жидкость. Эта жидкость может быть использована в качестве промежуточного рабочего тела. По мере ее расходования она выбрасывается через дополнительные сопла двигателя, обеспечивает этим дополнительную тягу двигателя и снижает тепловые потери энергии.

Основной генератор нейтронов.

Для поддержания реакций внутриядерного синтеза, как и в реакторах на расщеплении тяжелых ядер, необходимо обеспечить мощный поток нейтронов, облучающих реагент. В реакторах на расщеплении тяжелых ядер нейтроны рождаются в достаточном количестве реагентом. В реакциях внутриядерного синтеза нейтроны не рождаются реагентом, поэтому необходимо предусмотреть специальный генератор нейтронов для облучения реагента нейтронами, без этого реакции синтеза не состоятся. Отделение генератора нейтронов от реагента позволяет улучшить управляемость ядерными реакциями и мощностью двигателя и уменьшить опасность возникновения неуправляемой ядерной реакции. Наиболее простым конструктивным решением и удобным в эксплуатации генератором нейтронов является облучение дейтерия гамма-квантами, излучаемыми в процессе ядерных реакций в достаточном количестве.

+d _ P+n-2,2 МэВ Основной генератор нейтронов представляет собой систему узких трубок, заполненных тяжелой водой, пронизывающих активную зону реактора. Образовавшиеся при ядерных реакциях гамма-лучи облучают тяжелую воду, в трубках появляются нейтроны, проходят через стенки трубок и облучают реагент, в котором поддерживаются ядерные реакции. Чтобы реакции не затухали сами собой в результате рассеяния и потерь нейтронов, имеется умножитель нейтронов, представляющий собой ядра тяжелых, делящихся изотопов, излучающих большее количество нейтронов, чем они поглощают, и отражатель нейтронов, в качестве которого используются графитовые пластины. Дополнительный гамма-излучатель предназначен для обеспечения потока гамма-лучей, достаточного для устойчивой работы двигателя и возможности быстрого увеличения мощности излучаемой энергии при необходимости. Изменение мощности излучения целиком зависит от количества тяжелой воды, присутствующей в активной зоне реактора. В качестве дополнительного гамма-излучателя использованы пластины из натрия-23 Na²³₁₁+n _ Na²⁴₁₁++7 МэВ который в процессе реакций ядерного синтеза под действием нейтронов излучает два кванта гамма-лучей, способных разделить дейтерий на нейтрон и протон.

Сравнение квантового двигателя с аналогами показывает, что если установить квантовый двигатель на ракете "Циклон"1 с близкими характеристиками: обеспечения тяги порядка 255,4 т. ; запас топлива на борту 94,8 + 38,7 = 133,5 т; удельная тяга 0,45 тсек/кг; длительность активного участка полета 235,2 секунд; то квантовый двигатель будет иметь следующие показатели; тяга порядка 255,4 т; удельная тяга порядка 60 тсек/кг; запас горючего на борту 1,006 т, из них: лития 58,8 кг, галлия 752,64 кг, тяжелой воды 195,2 кг на 235,2 сек работы реактора.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления "Реактивного двигателя на использовании низкотемпературного ядерного синтеза".

Описание конструкции реактивного двигателя на использовании низкотемпературного ядерного синтеза.

Реактивный двигатель представляет собой совмещенный ядерный реактор, производящий ядерную энергию за счет реакций ядерного синтеза и квантовый реактивный двигатель, без применения промежуточного рабочего тела. Тяга двигателя образуется за счет импульсов гамма- и бета-излучений высокой энергии. С этой целью одна сторона реактора открыта для свободного излучения энергии в пространство. Остальная часть двигателя помещена в корпус (1), служащий защитой из излучений.

Двигатель состоит из следующих конструктивных узлов (фиг. 1): Корпуса (1), системы охлаждения (2), системы пуска (3), дополнительных сопел (4), отражателя нейтронов и отражателя электронов (5), дополнительного излучателя гамма-лучей (6), основного генератора нейтронов (7), умножителя нейтронов (8), излучателя электронов (9), излучателя позитронов (10), замедлителя нейтронов (11), системы защиты, системы автоматического управления, вспомогательных систем.

Принцип действия В исходном состоянии все составляющие компоненты представляют собой нерадиоактивные, стабильные и безвредные вещества, не представляющие никакой опасности обслуживающему персоналу и окружающей природе, за исключением пускового генератора нейтронов, представляющего собой пластины из радиоактивного изотопа с длительным периодом полураспада, например, радия-226, который в сочетании с изотопом бериллия-9 излучает нейтроны, возбуждающие первоначальную реакцию ядерного синтеза. В исходном состоянии пластины радия-226 удалены из активной зоны и хранятся в специальном контейнере. В исходном состоянии тяжелая вода из трубок основного генератора нейтронов (7) проходящих через активную зону удалена в специальный резервуар, таким образом случайное возбуждение реакции синтеза невозможно.

Для пуска двигателя необходимо заполнить трубки основного генератора нейтронов (7) тяжелой водой и вдвинуть в специальные гнезда (3) пластины пускового генератора нейтронов. Гнезда пускового генератора нейтронов окружены умножителем нейтронов (8) повышенной концентрации и пластинами бора-9. Умножитель нейтронов представляет собой изотопы тяжелых элементов, способные под воздействием нейтронов активизироваться, делиться, излучая в 2-3 раза больше нейтронов, чем было поглощено (например, уран-238). Нейтроны от пускового генератора (3) возбуждают дополнительный излучатель гамма-лучей (6). Гамма-кванты облучают тяжелую воду основного генератора нейтронов (7). Под воздействием гамма-лучей происходит излучение нейтронов, интенсивность потока которых зависит от количества тяжелой воды в активной зоне реактора, облучаемой гамма-квантами. Для увеличения мощности двигателя следует увеличить количество тяжелой воды в активной зоне. Для уменьшения мощности двигателя следует уменьшить количество тяжелой воды в активной зоне. Излученные основным генератором (7) нейтроны, прежде чем прореагировать, проходят через умножитель нейтронов (8) и замедлитель нейтронов (11). Для увеличения направленности излучения, нейтроны и электроны, движущиеся в обратном направлении, отражаются отражателями нейтронов и электронов (5). При излучении потока электронов в реакторе накапливается положительный заряд, который может представлять серьезную опасность. Чтобы избежать накопления положительного заряда, излучатель разделен на две части. Одна часть состоит из реагента излучателя электронов (9), вторая часть из реагента излучателя позитронов (10). Их соотношения и интенсивности подбираются таким образом, чтобы не происходило накопление заряда. За величиной заряда реактора должен вестись постоянный автоматический контроль и автоматическая регулировка соотношения интенсивностей. Тяговое усилие образуется без применения промежуточного рабочего тела. Если в качестве двигателя используется реактор на ядерном синтезе, нет необходимости в сложной конструкции специального двигателя. Роль реактивного двигателя может с успехом выполнять сам ядерный реактор, выполненный специальным образом. Ядерное горючее в виде тонкого слоя, одна сторона которого открыта для свободного излучения мощного потока гамма- и бета-лучей будет создавать тяговое усилие, пропорциональное секундному расходу излучаемой энергии. Для гамма-квантов имеем .

Тяговое усилие, создаваемое потоком электронов большой кинетической энергии может быть определено подобным способом поскольку скорость электронов с энергиями порядка десятка МэВ близка к скорости света. Например, при использовании в качестве горючего материала лития-7, энергия излучаемых бета^-- квантов составляет порядка 16 МэВ. Полная производимая и излученная энергия равна разности энергий связи ядра, образовавшегося в результате ядерных реакций (E бериллия-8 = 56,86 МэВ) и исходного ядра (E лития-7 = 39,57 МэВ). E = 56,86-39,57 = 17,29 МэВ, что составляет 17,29/7=2,47 МэВ/нуклон, т.е. примерно в три раза калорийнее урана-235.

1) В процессе радиационного захвата нейтрона происходит экзотермическая реакция Li⁷₃+n _ Li⁸₃++2,08 МэВ В результате этой реакции происходит излучение гамма-квантов с кинетической энергией 2,08 МэВ или 2,08 1,6 10^-13 = 3,2 10^-13 Дж. Предполагаем, что в сторону открытого пространства излучается 50% энергии. При расходовании 1 кг/сек горючего материала получим удельную тягу Для осуществления реакции необходимо расходовать 2) В процессе преобразования ядра и излучения бета^-- кванта излучается энергия 16 МэВ 16 1,6 10^-13 = 25,6 10^-13 Дж При расходовании 1 кг/сек горючего материала, получим тяговое усилие при КПД = 50%.

Итого, при КПД = 50% получили суммарное тяговое усилие P₅₀ = 366 тсек/кг Допустим, что применение различных способов позволяет получить коэффициент отражения порядка 50% энергии поступающей в обратном направлении, это позволит повысить КПД до 75% и увеличит тяговое усилие до 366 7,5/5 = 550 тсек/кг.

3) При израсходовании 1 кг лития-7 будет излучено 610²⁶/8 = 7,510²⁵ электронов. Такое же количество позитронов должно быть излучено компенсатором электрического заряда. Следовательно, при расходовании 1 кг лития-7 необходимо расходовать 68/8 = 8,5 кг галлия.

4) В процессе радиационного захвата нейтрона галлием-67 происходит экзотермическая реакция Ga⁶⁷₃₁+n _ Ga⁶⁸₃₁++8,3 МэВ в результате которой происходит излучение гамма-кванта с энергией 8,3 МэВ или 8,31,610^-13 = 13,310^-13 Дж.

При расходовании 8,5 кг галлия в секунду, получим тяговое усилие при КПД 50% Необходимое количество нейтронов будет 68,510²⁶/67 = 7,610²⁵ нейтрон/сек.

5. В процессе преобразования ядра и излучения бета⁺- кванта излучается энергия 1,89 МэВ 1,89 1,6 10^-13 = 310^-13 Дж При расходовании 8.5 кг галлия в сек получили тяговое усилие при КПД 50% В сек будет расходоваться позитронов Итого имеем суммарное тяговое усилие, создаваемое компенсатором электрического заряда при КПД 50%.

P₅₀ = 169 + 37,8 = 206 т.

Позитроны, движущиеся в противоположную сторону, встретят на своем пути электроны, аннигилируют и превратятся в гамма-кванты, часть из них, полагаем порядка 50%, будет излучена, таким образом, можно принять, что для компенсатора КПД составит не 50%, а 75%. В этом случае тяговое усилие излучателя позитронов будет составлять порядка 309 т.

Следует учесть, что излучение будет реализовано для 50% произведенных позитронов, следовательно количество расходуемого компенсатором материала следует увеличить и расходовать не 8,5 кг галлия-67 в сек, а 8,51,5 = 12,75 кг галлия на 1 кг лития. При этом тяга двигателя увеличится до 309 1,5 + 555 = 1013,5 т.

6) Тепловые расходы.

Как следует из предварительных расчетов, только 25% произведенной энергии превращается в тепловую энергию. Для уменьшения нагрева конструкции необходимо иметь на борту запас охлаждающей жидкости. Эту жидкость можно использовать с помощью дополнительных сопел (4) системы охлаждения для возвращения 16% тепловой энергии и совершения полезной работы, увеличивая тягу двигателя еще на 4% Выключение двигателя.

Для выключения двигателя необходимо удалить из активной зоны тяжелую воду основного генератора нейтронов (7) в резервуар и удалить пластины пускового генератора нейтронов (3) в контейнер.

Аварийный режим Контроль и управление мощностью двигателя производят с помощью автоматической системы, поддерживающей количество тяжелой воды в активной зоне реактора на заданном уровне. В случае отказа основных средств контроля и управления и возникновения угрожающей ситуации, используют средства аварийного отключения циркуляции тяжелой воды и слива ее в резервуар.

Сравнение с аналогам Предложенные аналоги значительно уступают квантовому двигателю на ядерном синтезе по всем характеристикам.

Его достоинствами являются: 1) Высокая калорийность горючего материала, в миллион раз превосходящая калорийность химических топлив.

2) Высокий коэффициент полезного действия.

3) Отсутствует необходимость иметь на борту большие запасы горючего и окислителя.

4) Вес промежуточного рабочего тела (охлаждающей жидкости) может быть уменьшен по сравнению с аналогом на ядерном реакторе с промежуточным рабочим телом в 4 раза.

5) Вес защиты от излучений может быть уменьшен на 1/3, поскольку одна сторона реактора открыта для излучений.

6) Возможность получения удельных тяговых усилий порядка 60 тсек/кг.

7) Большая природная распространненость горючих материалов.

8) Низкая стоимость горючих материалов.

Формула изобретения

Квантовый реактивный двигатель с использованием низкотемпературного ядерного синтеза, содержащий корпус и излучатель электронов, отличающийся тем, что содержит систему пуска и останова двигателя с пусковым генератором и дополнительным излучателем гамма-лучей, системы защиты и автоматического управления, основной генератор нейтронов, отражатель нейтронов и отражатель электронов, предназначенные для увеличения направленности излучения, умножитель нейтронов, замедлитель нейтронов и излучатель позитронов, причем нейтроны от пускового генератора возбуждают дополнительный излучатель гамма-лучей гамма-кванты облучают тяжелую воду основного генератора нейтронов, а излученные основным генератором нейтроны проходят через умножитель нейтронов и замедлитель нейтронов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2