Domů
Rychlé zprávy
Nová koncepce reaktorového pohonu pro misi na Mars předčila klíčové výkonnostní parametry
Mars. Zdroj: NASA

Nová koncepce reaktorového pohonu pro misi na Mars předčila klíčové výkonnostní parametry

Reaktorové i nereaktorové aplikace ionizujícího záření jsou využívány již od počátku dobývání vesmíru. Může se jednat o jednoduché radioizotopové termoelektrické generátory využívající jaderného rozpadu při generování tepla, či komplikovanější reaktorové systémy. Ty mohou být dokonce využity jako pohon kosmických lodí (Nuclear Thermal Propulsion – NTP).

Nový návrh koncepce reaktorového pohonu pro budoucí mise na Mars předčil klíčové výkonnostní parametry a byl optimalizován pro budoucí výrobu, informovala společnost Atomic Electromagnetic Systems (GA-EMS).

Aktivní zóna tohoto reaktoru je kompaktní díky použití takzvaného paliva HALEU. To lze charakterizovat jako nízko obohacené palivo. Standardní palivo v jaderných elektrárnách dosahuje maximálního obohacení 5 %, naproti tomu může být palivo HALEU obohaceno mezi 5 % a 20 %.

Vizualizace reaktorového konceptu společnosti GA-EMS
Vizualizace reaktorového konceptu společnosti GA-EMS Zdroj: General Atomics

Vyšší účinnost ve srovnání s chemickými raketovými motory

Nuclear Thermal Propulsion systém čerpá kapalné palivo, kterým je vodík, přes aktivní zónu. Teplo generované štěpnou řetězovou reakcí je tak předáváno palivu a mění jej v plyn, který expanduje v tryskách raketoplánu. Podle informací amerického ministerstva energetiky jsou jaderné raketové motory energeticky mnohem zajímavější a téměř dvakrát tak účinnější než klasické chemické raketové motory.

Díky tomu se hodí pro vesmírné lety do hlubokého vesmíru. Jejich použití při letu na Mars zkrátí dobu letu o 25 %. Využití standardních raketových motorů se přitom předpokládá také zejména pro start, pro který se nehodí jaderný pohon, jelikož nedokáže vyvinout dostatečný tah.

GA-EMS těží ze svých více jak 60 let zkušeností

Prezident společnosti GA-EMS, Scott Forney, poukázal na jedinečnost společnosti a její pozici při vývoji a výrobě cenově přijatelného a bezpečného jaderného pohonu, který umožní další vývoj kosmických misí.

„Jedná se o úsilí, které je přímo ušito na naši více jak 60letou zkušenost s výzkumem a vývojem jaderně energetických systémů. Mezi těmi je také návrh konceptů a jejich nasazení ve vesmírných programech,“ sdělil Forney.

Koncept společnosti GA-EMS byl dodán v reakci na studii financovanou NASA. Model využívá pokroku v moderních jaderných materiálech a výrobních procesech při současném přínosu ze zkušeností z projektu Rover. Do projektu Rover byla společnost zapojena v 60. letech minulého století společně s NASA.

Rover navíc, jako jeden z prvních projektů, demonstroval proveditelnost vesmírných jaderných pohonů. Společnost General Atomics připravila přibližně 6 tun jaderného paliva pro tehdejší projekt a byla přímo zapojena do testování paliva a jeho charakterizace pro reaktor SNAP-10, jediný reaktor vypuštěný do vesmíru americkou vládou.

Dle informací z World Nuclear Association byl SNAP-10 vypuštěn do vesmíru v roce 1965. Reaktor napájel satelit po dobu 43 dnů, poté byl odstaven kvůli poruše regulátoru napětí. Satelit se však stále nachází na orbitě Země. Rusko vypustilo do vesmíru více jak 30 zařízení napájených štěpným systémem.

„Systémy jaderných motorů pro mise na Mars s lidskou posádkou jsou dosažitelné již v blízké době. Naše řešení využívá pokroků učiněných zejména v oblastech jaderných paliv  a vysokoteplotních kompozitních materiálů,“ sdělila Christina Back, viceprezidentka jaderných technologií a materiálů ve společnosti GA-EMS.

„Využitím moderní vědy a inženýrských přístupů snižuje společnost GA-EMS rizika technologií jaderných pohonů. Zároveň zakládají efektivní základnu vývoje dalších technologií.“

Srovnání možností jednotlivých zdrojů energie pro vesmírné účely
Srovnání možností jednotlivých zdrojů energie pro vesmírné účely Zdroj: ansnuclearcafe.org

Prozatím jsou častěji ve vesmíru využívány radioizotopové termoelektrické generátory (RTG). Ty přeměňují teplo generované rozpadem například plutonia-238 na elektrickou energii. Takový zdroj bude pohánět také vozítko NASA Perseverance, jehož cesta začala startem z Floridy v červenci tohoto roku.

Mohlo by vás zajímat:

Komentáře(16)
Kamil Kubů
22. září 2020, 22:51

Dočetl jsem to k "...čerpá kapalné palivo, kterým je plynný vodík,..." a dál už jsem ani nepokračoval.

To nemáte v redakci korektora, který by tohle dokázal zachytit?

Pavel Suk
23. září 2020, 14:11

Děkuji za upozornění, chybu jsem opravil

Bizon
23. září 2020, 00:27

MILUJU jaderné raketové motory, historicky 2 funkční otestované experimenty v USA a jeden v Rusku. Dnes je to ale podle mně z bezpečnostních důvodů málo pravděpodobné. Ty reaktory Ruských satelitů co se vypařily do atmosféry se sice vsákly v pohodě, ale už není studená válka..

Pravda je že jestli/až poletí dlouhodobější posádka na Mars tak budou na 98% potřebovat jaderný reaktor jako spolehlivý intenzivní zdroj energie, ale mám pochybnosti že schválí za 25% zkrácení cesty i riziko při případné explozi jaderného motoru.

PetrV
23. září 2020, 02:34

Největší problém je u techto jaderných pohonů co s prebytecnym teplem. Ve vakuu to jde špatně uchladit (jen radiací).

Proto si myslím, že větší šanci ma projekt Dynamak.

Najděte si na anglicke wiki.

Je to patrně nejnadejnejsi projekt získávání energie fúzí jader helia 31, které USA chtějí ziskat čisté z regolitu na Měsíci. Při jeho slučování vznikají protony, které po odebrani elektronu z komory dynamaku mohou nabijet kondenzator/baterii, coz je zdroj EE. Plazma velkou rychlostí vyletí z komory.

Je to pulzni pohon, do kterého když nedáte kapsli paliva, neuděláte podminky, tak nejede.

Chladit se musí jen palivo a supravodive magnety uvnitř dynamaku.

USA to má za nadějné i jako TJ elektrarnu se ziskem.

Viz clanek na webu osel a jiné další zdroje na netu.

Bizon
23. září 2020, 17:27

Jo, Dynomak je komerční název projektu, ale obecně jde o déle známé fůzní zařízení známé jako sferomak. Taká divná varianta tokamaku. Helium-3 se dá získávat i na Zemi z lithia (tak jako to dělají vodíkové pumy=). Jen mám pochybnosti o tom že jde o pulsní pohon? Pulsní fůze je ten druhý přístup s lasery, tokamaky/sferomaky/steralátory jsou všechno kontinuální fůzní reaktory..

PetrV
24. září 2020, 07:34

Ty vysokoteplotni supravodive krouzky uvnitř dynomaku drží laserem stlačené plazma mezi sebou dokud mají supravodivost. Po ztrátě supravodivosti velké vzdálené elektromagnety plazmu odsunou do divertoru, trysky.

Takto jsem to pochopil. Magnet musite zase podchladit. Takže bez plazmatu.

A pak další puls.

Možná se mýlím, je to na delší diskusi.

Je zajímavé, že ta k dynomaku není. Velký bracha mi blokuje automaticky prispevky.

PetrV
24. září 2020, 08:29

Možná proto amíci nutí všem podchlazený zkapalněný zemní plyn, protože je to pro ně odpad ze separace helia. Je to drahý špás.

Dobrý popis toho, jak je to s výrobou helia je zde:

gasliquids.com/pdfs/2016_HeliumInNaturalGas.pdf

Pokud jste v Praze, můžeme se sejít.

Toto je jediná diskuse o dynomaku, kde zatím nejsem vyloučen.

723153268

Bizon
24. září 2020, 16:14

Jo takhle, plasma se nashromáždí semi-staticky a pak se vypustí v pulsu. To neznám. Můj favorit jsou teď motory VASIMR(vaiable specific impulse magnetoplasma rocket). Ty potřebují jen reakční hmotu jako xenon, a elektriku. Jak je ta elektrika dělaná je jedno, solár, RTG, reaktor.. ale čím víc, tím větší tah samozřejmě.

Ta konspirační teorie že Amíci těží plyn aby měli hélium je zajímavá:D Ale helium-3 takto nezískají, to se dělá z Lithia-6 nebo rozpadem Tritia.

PetrV
23. září 2020, 02:16

Energetika a lety do vesmiru mohou mít k sobe překvapivě blizko.

Jeden z nejnadejnejsich konceptů TJ elektrárny-Dynomak:

https://www.osel.cz/7812-dynomak-novy-koncept-ekonomickeho-fuzniho-reaktoru.html

USA do něj dává nejvíce penez. Chybí jim helium 3 z Měsíce jako palivo.

A je to OZE.

Zároveň to může byt pouzito jako pulzni pohon pro meziplanetarni lety.

Je to pod drobnohledem armády...

energetik
23. září 2020, 17:44

"Chybí jim helium 3 z Měsíce jako palivo"

Tak to není moc v souladu s definicí OZE.

PetrV
24. září 2020, 02:39

A co je oze fve? Že vrazite to tavby kremiku na fve víc EE nežli vyrobí panel za svou zivotnost?

Cesta na Měsíc nebo Jupiter pro he3 je jako cesta pro suroviny na výrobu panelů. Také smrdite s autem.

S heliem 3,4 je všeobecně problém. Svět jej žádá čím dál vice, ale nikdo netezi. Cena roste, zasoby jsou kriticky nizke

USA drží ceny vysoko,separuje ho destilací zemniho plynu a stejně je to málo. Separace helia 3 je snad jen v USA. Proto navrat na Měsíc příp tezba s pomocí balónů na Jupiteru. TJ fúze je zvladnuta. Slučování D-D ničí tvorbou neutronu nadobu. Proto He3.

J
23. září 2020, 11:42

Pokud nejde o chemicky motor proc se pouziva jako reakcni medium vodik a na treba voda?

PetrV
23. září 2020, 15:21

Vodík se špatně skladuje, uniká z nádob.

Voda je horší, protože při vysokých teplotách se rozkládá a za tryskou slučuje (vybuchuje vodík s kyslíkem).

Osobně si myslím, že jde o deuterium a počítají s částečnou fúzí. Pak by to mohlo mít opodstatnění.

Jinak je lepší xenon, argon a to jsme u obdoby iontového pohonu.

Řeknou jen část pravdy.

Bizon
23. září 2020, 17:17

Vodík je nejefektivnější reakční hmota pro chemické i jaderné motory principielně protože má nejmenší hustotu ze všech plynů, z čehož plyne vysoká effective exhaust velocity. I chemické motory na vodík často mají ve spalinách schválně částečně nespálený vodík. Plus vodík sám nehoří a nezpůsobuje oxidaci, prskat vodu na rozžhavený kovový reaktor sebou nese spoustu rizik oproti vodíku.

O fůzi tady zatím opravdu nejde, a Argon a Xenon se do normálních motorů vůbec nehodí, iontové motory využívají naprosto odlišný princip urychlení reakční hmoty.

PetrV
24. září 2020, 01:03

Vodik ma vámi vyrcenou vyhodu a pak spousta nevyhod, které jsem popsal výše.

Dynomak jako raketový motor by byl výkonnější. Pokud zvladli fúzi na zemi bez velkeho chlazení supravodicu, tak šup s ním na orbitu. U dynamaku jsou supravodice malé uvnitř spalovací komory.

Jaderny zdroj z článku musíte chladit a to velmi.

PetrV
24. září 2020, 20:35

Hlavně zdraví soudruzi.

Komentáře pouze pro přihlášené uživatele

Komentáře v diskuzi mohou pouze přihlášení uživatelé. Pokud ještě účet nemáte, je možné si jej vytvořit na stránce registrace. Pokud již účet máte, přihlaste se do něj níže.

V uživatelské sekci pak můžete najít poslední vaše komentáře.

Přihlásit se