• Zero tolerance mode in effect!

Радиоизотопный источник электроэнергии для ДПЛ

Rat84

 
А вот господа почему не пытаются оснастить ДПЛ радиоизотопным источником электроэнергии? Хотя бы для экономного подводного хода(4-5 узлов)?
 
Статья "Радиоизотопные источники энергии".

Радиоизотопные источники энергии применяются там, где необходимо обеспечить автономность работы оборудования, значительную надёжность, малый вес и габариты. В настоящее время основные области применения — это космос (спутники, межпланетные станции и др), глубоководные аппараты, удаленные территории (крайний север, открытое море, Антарктика). Вообще, попросту говоря, изучение «глубокого космоса» без радиоизотопных генераторов невозможно, так как при значительном удалении от Солнца уровень солнечной энергии, который можно использовать посредством фотоэлементов, исчезающе мал. Например, на орбите Сатурна освещенность Солнцем в зените соответствует земным сумеркам. Кроме того, при значительном удалении от Земли для передачи радиосигналов с космического зонда требуется очень большая мощность. Таким образом, единственным возможным источником энергии для КА в таких условиях, помимо атомного реактора, выступает именно радиоизотопный генератор.

Перспективные области применения:

Межзвездные зонды: Электротеплопитание миниатюрных космических аппаратов для глубокого космоса.
Роботы-андроиды: Электротеплопитание. Как основной источник энергии.
Боевые лазеры космического базирования: Накачка лазеров и электротеплопитание.
Боевые машины: Мощные двигатели с большим ресурсом (беспилотные разведывательные аппараты — самолеты и мини-лодки, энергопитание боевых вертолетов и самолетов, а так же танков и автономных пусковых установок).
Глубоководные гидроакустические станции: длительное энергопитание невозвращаемых аппаратов.
Медицина: электропитание электрокардиостимуляторов и др.
Энергопитание маяков и бакенов.
 
Там же в статье хорошо написано:

Основными опасными факторами, сопутствующими применению радиоизотопных источников энергии, являются [7]:
Проникающее гамма-излучение, нейтроны.
Образование радиоактивных аэрозолей (выделение изотопов радона и паров) при нарушении герметичности капсул с изотопами.
Повышение давления гелия в капсулах с альфа-активными изотопами (~200 кг/см² и выше).
Разрывы трубопроводов с активным теплоносителем (натрий, калий и др.) ведущие к пожарам и взрывам.
Выброс паров ртути в парортутных турбогенераторных установках при аварии.
То есть если еще это н ПЛ ставить - опаснсть сильно увеличивается.
 
А реакторы безопаснее? К тому же все эти радизотопные батарейки довольно мелкие, а на ДПЛ можно больше места под защиту выделить, чай ее к Сатурну не запускать.
 
А реакторы безопаснее? К тому же все эти радизотопные батарейки довольно мелкие, а на ДПЛ можно больше места под защиту выделить, чай ее к Сатурну не запускать.
А смысл? Получить недо-ПЛА с электродвижением? Подобная проблема ныне успешно решается строительством ПЛ с ЭХГ или двигателем стирлинга - причем гораздо дешевле и безопаснее.




Кстати, вот по поводу "подвесных", или т.н. "капсульных" ЯЭУ для ДПЛ - был одно время такой прожект, предусматривающий, в числе всего прочего, что с началом войны на наши ДПЛ (в частности, пр. 641, 641Б, 651) "легким движением руки" будут установлены такие вот ядерные источники энергии (правда, традиционного типа, а не радиоизотопные), что автоматически превратит флот ДПЛ во флот АПЛ:

http://www.nikiet.ru/rus/publications/100years.html

В середине 60-х годов в институте рождается еще один необычный проект одноконтурной ЯЭУ ВАУ-6 с реактором кипящего типа и оригинальным турбогенератором герметичного типа с водяной смазкой подшипников. Впервые была создана установка, не требующая обслуживания при работе и размещенная в отдельной капсуле вне основного корпуса подводной лодки. Это обеспечивало радиационную безопасность экипажа, как при нормальной работе, так и в случае аварийного или боевого повреждения установки. Реакторные установки ВАУ-6С для стенда и ВАУ-6 для дизель-электрической подводной лодки были изготовлены опытным производством НИКИЭТ и поставлены Заказчику в 1971 г.



Длительные и всесторонние испытания установки сначала на наземном стенде, а затем на подводной лодке, завершившиеся в 1985 г., показали перспективность развития этого класса ЯЭУ.

Большой творческий вклад в создание установки ВАУ-6 внесли ведущие специалисты НИКИЭТ.
 
А смысл? Получить недо-ПЛА с электродвижением? Подобная проблема ныне успешно решается строительством ПЛ с ЭХГ или двигателем стирлинга - причем гораздо дешевле и безопаснее.
Двигатель стирлинга шумит и булькает, ЭХГ имеют ограничения (по дальности например)+демаскируют.

Кстате современые ДПЛ неимеют прямого соединения дизеля с винтом. Максимальные скорости развиваються на электродвигателях и время ограничено запасом батарей.

А вот радиоизотопная батарея может обеспечить достаточно долгое пребывание в море (при экономическом ходе и сохраности запаса батарей на 100% что важно для продолжительного быстроходного и маневрирования под водой), и при этом ненадо тоскать с собой запасы соляры или водорада+кислорода, а вместо них можно взять наборт запасы для увеличения автономности (поглотители углекислого газа, жратву, воду и т.д). ИМХО ПЛ с радиоизотопной батарейкой будет иметь приимушества по автономности и скрытности над традиицыоными ДПЛ и новейшими ЭХГ при равном водоизмешении.

Конечно дизель и немного соляры взять предёться, но как резерв.

Вот мне и интерестно каковы потребности ДПЛ в электроинергии на экономичном режиме, и каковы возможности радиоизотопных батарей.
 
Вот, например, ДПЛ пр. 877, 636 имеют ГЭД, потребляющей мощности ок. 300 кВт.

А вот здесь есть таблица с характеристиками отеественных РИТЭГов.

http://www.bellona.ru/russian_import_area/international/russia/navy/northern_fleet/incidents/31772

Электрическая мощность их колеблется от 10 до 180 Вт при массе от 560 до 2500 кг., выходное напряжение - до 35 В. (ГЭДу надо 220 - 250).

Короче, чтоб только ГЭД крутить, надо этих источников массой не менее 2 - 3 000 т., что вполне сравнимо с водоизмещением ДПЛ. А кроме ГЭД еще куча потребителей - корабельные силовые сети, системы и механизмы и т.д. и т.п.

И это притом, что стоимость этих самых источников, наверное, в сотни раз выше простых АБ.
 
А вот радиоизотопная батарея может обеспечить достаточно долгое пребывание в море(при экономическом ходе и сохраности запаса батарей на 100% что важно для продолжительного быстроходного и маневрирования под водой), и при этом ненадо тоскать с собой запасы соляры или водорада+кислорода, а вместо них можно взять наборт запасы для увеличения автономности(поглотители углекислого газа, жратву, воду и т.д). ИМХО ПЛ с радиоизотопной батарейкой будет иметь приимушества по автономности и скрытности над традиицыоными ДПЛ и новейшими ЭХГ при равном водоизмешении.

Конечно дизель и немного соляры взять предёться, но как резерв.

Вот мне и интерестно каковы потребности ДПЛ в электроинергии на экономичном режиме, и каковы возможности радиоизотопных батарей.

Мне кажется, радиоизотопные батареи просто слишком маломощные и дорогие. Плутоний-238, знаете ли, на деревьях не растет.

Кстати, двигатели Стирлинга, использующие тепло радиоизотопного источника, обещают иметь КПД в 2-3 раза выше, чем "традиционная" радиоизотопная батарея на термопарах. Но все равно, скажем, даже маленький 10 кВт радиоизотопный источник весит дофига и стоит немеряно. Проще реактор поставить :cool:
 
Как-то читал о двигателе на америции-241, который имеет отностиельно "мягкое" гамма-излучение (проще защита) и больший тепловыход чем плутоний.

Не уверен в серьезности источника, так-что под сомнением, но тем-не менее...
 
Электрическая мощность их колеблется от 10 до 180 Вт при массе от 560 до 2500 кг., выходное напряжение - до 35 В. (ГЭДу надо 220 - 250).
ИЭУ-1М даёт 120 Вт при весе в 3150 кг, три-четыре таких не хватит?

Подчёркиваю для экономичного хода под водой (4-6 узлов) + питание систем ПЛ и ГАК. Когда начнётся заваруха перейти на акамуляторы (даже ЭХГ переходят на них когда начинаеться бодяга)?
 
Рат, ты говоришь о ваттах, а Гарри упомянул килловатты...

даже если при эконом ходе возьмет в десять раз меньше, т.е. 30 кВт, в чем я сильно сомневаюсь, посчитай сколько твоих ИЭУ-1М тебе понадобится... если ты конечно ничего с 120вт. не попутал, потому что выглядит слишком уж мелко для такои установки...


проверил, таки да... только как я понимаю она модульная, 120вт даст установка в 2100кг и 180вт установка в 3150кг... ну, парочку лампочек запитать можно...
 
То есть я так понял - главное достоинство этих элементов - это возможность длительной работы без подзарядки и обслуживания. Потому они применяются в космических аппаратах и СНО, да и то, главным образом, на СМП. Минусы - довольно скромные энергетические показатели при значительной массе, высокая дороговизна и высокая потенциальная опасность.

даже если при эконом ходе возьмет в десять раз меньше, т.е. 30 кВт, в чем я сильно сомневаюсь, посчитай сколько твоих ИЭУ-1М тебе понадобится... если ты конечно ничего с 120вт. не попутал, потому что выглядит слишком уж мелко для такои установки...
А что, если по примеру сочлененных гусеничных машин реализовать идею сочлененной подводной лодки? :D
 
Я еще в доинтернетную( для меня) эру мечтал от радиоизотопных источниках для ПЛ. Сейчас же немного покопвшись в самих описаниях устройств, их характеристиках, СТОИМОСТИ наработки изотопов считаю что места им там нет, кроме специальных штучных проектов.


Их убивает только одно( из десятка наверное) сопоставление: удельная мощность реактора и соответственно РИТЭГа. Меры радиационной безопасности ( и денежки на них) будут как у нормального реактора при мощности на 2-3 порядка меньше.

Стоимость наработки удобных изотопов и их выделения, очистки, капсулирования( по аналогии с ТВЭЛом) будут на порядки дороже обогащения урана и изготовления из него ТВЭЛов.

Единственный "бесплатный" изотоп подходящий- стронций-90, все остальные нужно нарабатывать (количество существующих гражданских и военных реакторов недостаточно для наработки этих изотопов в нужных количествах)или их так мало в ОЯТ что они "погоды" не сделают. Стронций-90 дает приблизительно 1 квт/кг тепла. Выделенных чистых стронция и цезия из ОЯТ мало, американцы хотели сделать избытки плутония непригодными для переработки смешав их с цезием и стронцием, потом посмотрели наличные запасы выделенных и оказалось что не хватит.

Изотопы калифорния существуют едва в килограммовых количествах, плутоний-238 может сотни кг, уран-232 вряд ли и килограммы, кобальт-60 в чистом виде( без 59 изотопа) вообще сомнительно есть ли..


Подведя итог, скажу что затея безперспективная.
 
Ну вот, радиоизотопные источники потихоньку свое отживают:
http://www.flot.com/news/vpk/index.php?ELEMENT_ID=27135
На маяках Балтийского флота будет утилизован 71 РИТЭГ

09.07.2009 На маяках Балтийского флота в Калининградской и Ленинградской областях в 2009-2012 гг. будет утилизован 71 отработанный радиоизотопный термоэлектрический генератор (РИТЭГ). Как передает пресс-служба правительства Мурманской области, работы осуществляются в рамках контракта между областными властями, Губернским правлением провинции Финнмарк (Норвегия) и Балтийским флотом. Финансирование проекта осуществляют Норвегия и Финляндия. Общий объем инвестиций составит порядка 277 млн 300 тыс. руб., пишет РБК.

Отработанные РИТЭГ будут заменены на 56 альтернативных источников электропитания. С 15 по 26 июня 2009г. осуществлен демонтаж первой партии генераторов.
 
Я еще в доинтернетную( для меня) эру мечтал от радиоизотопных источниках для ПЛ. Сейчас же немного покопвшись в самих описаниях устройств, их характеристиках, СТОИМОСТИ наработки изотопов считаю что места им там нет, кроме специальных штучных проектов.


Их убивает только одно( из десятка наверное) сопоставление: удельная мощность реактора и соответственно РИТЭГа. Меры радиационной безопасности ( и денежки на них) будут как у нормального реактора при мощности на 2-3 порядка меньше.

Стоимость наработки удобных изотопов и их выделения, очистки, капсулирования( по аналогии с ТВЭЛом) будут на порядки дороже обогащения урана и изготовления из него ТВЭЛов.

Единственный "бесплатный" изотоп подходящий- стронций-90, все остальные нужно нарабатывать (количество существующих гражданских и военных реакторов недостаточно для наработки этих изотопов в нужных количествах)или их так мало в ОЯТ что они "погоды" не сделают. Стронций-90 дает приблизительно 1 квт/кг тепла. Выделенных чистых стронция и цезия из ОЯТ мало, американцы хотели сделать избытки плутония непригодными для переработки смешав их с цезием и стронцием, потом посмотрели наличные запасы выделенных и оказалось что не хватит.

Изотопы калифорния существуют едва в килограммовых количествах, плутоний-238 может сотни кг, уран-232 вряд ли и килограммы, кобальт-60 в чистом виде( без 59 изотопа) вообще сомнительно есть ли..


Подведя итог, скажу что затея безперспективная.
Нанотехнологии нам в помощь :D
"Cозданы миниатюрные ядерные батарейки"
http://www.automan.kz/122486-cozdany-miniatjurnye-jadernye-batarejjki.html
Авось и для ПЛ придумают вариант...
 
А откуда берется ток? -- спросил Незнайка.
-- Ток дает маленькая электрическая батарейка.
Клепка подошел к кузову и показал маленькую батарейку от
карманного фонаря.
 
Их убивает только одно( из десятка наверное) сопоставление: удельная мощность реактора и соответственно РИТЭГа. Меры радиационной безопасности ( и денежки на них) будут как у нормального реактора при мощности на 2-3 порядка меньше.

Стоимость наработки удобных изотопов и их выделения, очистки, капсулирования( по аналогии с ТВЭЛом) будут на порядки дороже обогащения урана и изготовления из него ТВЭЛов.

Единственный "бесплатный" изотоп подходящий- стронций-90, все остальные нужно нарабатывать (количество существующих гражданских и военных реакторов недостаточно для наработки этих изотопов в нужных количествах)или их так мало в ОЯТ что они "погоды" не сделают. Стронций-90 дает приблизительно 1 квт/кг тепла. Выделенных чистых стронция и цезия из ОЯТ мало, американцы хотели сделать избытки плутония непригодными для переработки смешав их с цезием и стронцием, потом посмотрели наличные запасы выделенных и оказалось что не хватит.

Изотопы калифорния существуют едва в килограммовых количествах, плутоний-238 может сотни кг, уран-232 вряд ли и килограммы, кобальт-60 в чистом виде( без 59 изотопа) вообще сомнительно есть ли..
Может быть можно попробовать сделать парогенератор вместо РИТЭГа. Сейчас уже делают паровые турбины малой мощности (30 - 600 кВт) с хорошим КПД преобразования в электричество.
Меры радиационной безопасности не будут как у нормального реактора т.к. не нужна защита от нейтронов. Габариты будут меньше а управление реактором гораздо проще.
Стронций-90 "бесплатный" и стоимость наработки равна 0. Может стоимость извлечения препятствие - не скажу, не знаю ее.
Обогащение урана может и дешевле но реактор с ТВЭЛами на небольшую ДПЛ не поставишь, не поместится.
Стронция с одной выгрузки реактора, описанного в БСЭ, достаточно для генератора ~100 кВт электрической мощности при кпд 30%. Реакторы выгружаются раз в 1 - 5 лет (в зависимости от типа топлива). Так что на штучный проект хватило бы точно.
Еще при выгрузке много рутения-106, но период полураспада всего год, перезаряжать придется перед каждым походом. Зато маленький бонус - драгметаллы в качестве отработанного топлива.
 
ого некромантия какая :)
а как насчет того что вся эта хрень требует еще принудительного охлаждения, а это помпы, а помпы это низкочастотный шум который хрен чем заглушишь. а паровая турбина это тоже шум. т.е. получаем ПЛ шумную как АПЛ. А зачем нам такая как АПЛ когда есть просто АПЛ?
 
Некрома́нтия - способ гадания, который предполагает общение с душами умерших
Эээээээээээх, погадаем... !!!! :)
Чтобы обеспечить дизельным лодкам возможность бесконечного функционирования в погруженном состоянии. Почти все что дальше - дайджест пары статей:
Дизельные лодки пользуются спросом потому что атомные не все могут себе позволить, они в 4 и более раз дороже, и в прибрежных зонах несколько дизельных эффективнее чем одна атомная. Но ДПЛ не может находится под водой более 6 дней и поэтому в последние полстолетия интенсивно изобретают технологии чтобы это победить. Они различаются по типу воздухонезависимого энергоносителя с вариантами в порядке увеличения современности:
жидкий кислород + солярка (пример советские ДПЛ 60-х годов)
жидкий кислород + спирт (французские MESMA)
жидкий кислород + жидкий водород (примеры немецкие U, российские LADA)
(т.е. все должны таскать с собой вдобавок к солярке емкости с жидкими кислородом и водородом и аппаратуру удержания их в жидком состоянии).
и по типу двигателя с вариантами в порядке увеличения современности:
дизель (используется тот же что и на поверхности)
паровая турбина (французские MESMA)
стирлинг (пример Швеция, Япония, Китай)
топливные элементы (пример Германия, Россия, Индия)
Рекорд движения под водой на таком двигателе тоже немецкий - 18 дней.
Теперь о шумности. ДПЛ остается сверхбесшумной только когда она находится в стелс-режиме т.е. движется не быстрее 7-10 узлов. В море никто с такой скоростью не плавает, сопровождение невозможно, преимущество только при поиске или засаде. Для радиоизотопного генератора тоже можно сделать стелс - режим. Отключить его от турбины и охлаждать забортной водой. (Термостат с бесконечной емкостью всегда под боком). Атомные лодки сейчас тоже стали очень тихими (и похоже продолжают двигаться в этом направлении). Чтобы лодкам типа Вирджинии услышать друг друга им нужно сблизиться на расстояние менее километра. В 2009 из-за этого произошло столкновение английской и французской АПЛ. А мне почему-то думается что турбина 200 кВт будет шуметь потише чем 200 МВт. Так что очень может быть что можно экспериментнуть со "штучным" вариантом. Сто пудов будет на несколько порядков дешевле чем безнадежные ITER или пилотируемый марсианский корабль.
 
Назад
Сверху Снизу