Lem Andrew. Фотоядерная реакция в ракетостроении

Фотоядерная реакция в ракетостроении.

Вступление.

В наше время много пишется о ядерных ракетных двигателях. И почти ничего о ракетных двигателях в которых реактивная тяга создается при помощи фотоядерных реакций. Данная статья и призваны восполнить этот проблем. Тем более, что потенциал двигателей, использующих фотоядерные реакции огромен. Так что же это такое Фотоядерные реакции?

Это (англ. photodisintegration, phototransmutation) -- ядерные реакции, происходящие при поглощении гамма-квантов ядрами атомов^[1]. Явление испускания ядрами нуклонов при этой реакции называется ядерным фотоэффектом. При поглощении гамма-кванта ядро получает избыток энергии без изменения своего нуклонного состава, а ядро с избытком энергии является составным ядром [1]. Кому не понятно, то гамма-кванты это тоже самое, что и рентгеновские лучи [2]. То есть ядро облучается рентгеновскими или же гамма лучами, а на выходе имеем поток нуклонов, выбитых из ядра. Нуклоны -- это то из чего состоит ядро протон или нейтрон [3].

Гамма лучи.

Гамма-излучение представляет собой поток фотонов, имеющих высокую энергию (гамма-квантов). Условно считается, что энергии квантов гамма-излучения превышают 10⁵ эВ, хотя резкая граница между гамма- и рентгеновским излучением не определена. На шкале электромагнитных волн гамма-излучение граничит с рентгеновским излучением, занимая диапазон более высоких частот и энергий. В области 1--100 кэВ гамма-излучение и рентгеновское излучение различаются только по источнику: если квант излучается в ядерном переходе, то его принято относить к гамма-излучению; если при взаимодействиях электронов или при переходах в атомной электронной оболочке -- к рентгеновскому излучению. С точки зрения физики, кванты электромагнитного излучения с одинаковой энергией не отличаются, поэтому такое разделение условно [2].

О расщеплении дейтрона

Да подобные двигатели на фотоядерной тяге уже предлагались. Вот, что можно найти в сети по теме. Впрочем, в отдаленном будущем до Марса можно будет добраться всего за 14 суток. Так, во всяком случае, полагает кандидат физико-математических наук У. Закиров, предложивший проект космического корабля с термоядерным двигателем. Причем Он разработал несколько модификаций своей конструкции - для исследований как ближнего, так и дальнего космоса.

- Первый тип, - рассказывает изобретатель, - это корабли со скоростью 100-300 км/с. С их помощью возможны быстрые перелеты на другие планеты. До Марса, например, можно будет добраться за две недели вместо полутора лет... Корабли второго типа со скоростью от 1000 до 3000 км/с позволят изучить самые дальние объекты Солнечной системы. И наконец, третий тип - уже не межпланетные, а межзвездные аппараты. Их скорость достигает 10% от скорости света

Насколько близки к реальности подобные проекты? Ведь человечество сегодня еще не научилось управлять термоядерным синтезом... А этого, оказывается, и не нужно - для разгона корабля будут использованы термоядерные микровзрывы. В недрах двигателя лучи мощного лазера будут подрывать так называемые микромишени - крошки тяжелого водорода (дейтерия) массой в тысячные доли грамма. Такое топливо несет в себе огромное количество энергии и даст возможность строить достаточно компактные корабли. [4]

Из данного отрывка сложно понять, о какой реакции идет речь. О реакции синтеза слияния атомов. Или все же о "Фотоядерной реакции". Но в тексте прямо написано, о том, что управление термоядерным синтезом не нужно. А значит скорее всего идет речь о фотоядерной реакции. А именно о расщеплении дейтрона.

[5]

Дейтрон (дейто?н) - ядро изотопа водорода - дейтерия - с массовым числом A=2. Обозначается 2H, D или d. Дейтрон состоит из 1 протона и 1 нейтрона. Стабилен. Не имеет возбуждённых состояний. Дейтрон является очень слабосвязанным ядром, его энергия связи равна лишь 2,22457 МэВ. Это единственное известное ядро, состоящее из двух нуклонов; дипротон и динейтрон не являются связанными системами. Масса дейтрона равна 3,343 583 20(17) ?10--27 кг, или 1875,612 793(47) МэВ[5] Кому не понятно, это "ободранный" атом дейтерия. По сути дейтрон это ионизированный дейтерий с которого "содрали" оболочку

Как получают дейтроны.

В циклотронах из дейтерия получают дейтрон путем "обдирки". Что такое "Обдирка ионов"? Источники ионов для ускорителей дают пучки или сгустки ионов, у которых отсутствуют лишь небольшие количества самых внешних электронов. Для разгона этих ионов до около световых скоростей используются многоступенчатые, каскадные схемы ускорения - и между каскадами резонансного ускорения непременно производится обдирка ионов. Для этого ионы пропускаются, например, сквозь фольгу, плотность и толщина которой подобраны так, чтобы данные ионы с данной энергией потеряли дополнительное желаемое количество своих самых внешних электронов. Это 'желаемое количество' диктуется желанием получить ионы с таким отношением заряда к массе, под которое настроен следующий каскад резонансного ускорения. На практике, обдирка даёт некоторый разброс количеств оторванных электронов и соответствующий разброс результирующих отношений заряда к массе. Поэтому после обдирки часть ионов - иногда подавляющая - теряется для дальнейшего ускорения [6].

Обдирка плазмы.

Естественно, что необязательно напрямую обдирать дейтерий. Как это сделано в циклотронах. Можно ионизировать дейтерий ступенчато в последовательных камерах "обдирая" плазму, или отводя из нее выбитые лазерными лучами рентгеновского спектра электроны.

Принципиальная схема ракетного двигателя на фотоядерной тяге.

Таким образом в последнюю камеру уже будет поступать дейтрон или "атом дейтерия". Ободранный в классическом циклотронном смысле. Положительный ион. И далее в фор сажной камере уже будет происходить подрыв дейтрона лазерами рентгеновского спектра. Лазера в форсажной камере инициируют фотоядерную реакцию.

Разгон дейтерия в магнитном поле.

Плазма или ионизированный дейтерий для удаления из него свободных электронов должен проходить через специальную сетку которая и будет отбирать выбитые лазером электроны. Для этого Дейтерий нужно ускорить он, как и все вещества обладает диамагнитными свойствами [13]. Как ускорить вещество в магнитном поле? Любая катушка Томсона. С переменным шагом намотки превращается в диамагнитную пушку способную разогнать газообразный диамагнетик [7]. Там, где витки намотаны близко друг к другу, магнитное поле более плотное. А где шаг витка идет на увеличение то плотность магнитного поля падает.

Подав диамагнитный газ через самый сильный магнитный полюс в полую трубку вокруг которой намотаны витки провода с различным шагом. Мы добьёмся того, что газ благодаря диамагнитном ответу начнет двигаться в трубке ускоряюсь от одного полюса к другому. Из области где магнитное поле более плотное к тому полюсу где плотность поля идет на уменьшение.

Чем длиннее эта трубка и чем сильнее постоянное магнитное поле мы с умеем создать вокруг диамагнитного газа, тем больше будет скорость частиц на выходе. А значит и сила реактивной тяги [8].

Как отводить электроны из плазмы.

Как устроена система отвода свободных электронов из плазмы? Или же обдирка плазмы. По сути это металлические сетки между камерами ионизации, подсоединенные к электромагнитным катушкам с переменным шагом намотки и далее к инжекторам в сопле.

Труба, по которой ускоряется дейтерий по мере преобразования в дейтрон, обмотана как основной катушкой Томсона номер 1 с переменным шагом, подсоединенной к автономному источнику электрического тока. Так и дополнительной катушкой номер 2 входящих в систему утилизации выбитых электронов в месте с питающим ее конденсатором. Катушка номер 2 тобы обеспечивает дополнительное диамагнитное ускорение дейтона. Помимо основного ускорения под действием отталкивающих Кулоновских Сил [9]

Взаимодействие электрических зарядов.

А где ионизация заряды то можно получить такой эффект как электрическое отталкивание [10].

[10]

Или отталкивание между одно знаковыми электрическими зарядами. Силу отталкивания можно подсчитать опираясь на Закон Кулона [11].

В реальности это отталкивание выглядит просто забавно.

[12]

А в случае с камерами ионизации то в них ионы дейтерия будущие полноценные дейтроны постепенно ускоряются под действием Кулоновских Сил отталкивания. Магнитное же поле исключает контакт ионов с алюминиевыми стенками разгонного канала набранного из камер ионизации разделенных сетками системы утилизации электронов [9].

Эпилог

Итак, в камерах ионизации мы ионизируем дейтерий, "обдираем" его, превращая в Дейтрон. А в "форсажной камере" при помощи лазеров устраиваем фотоядерную реакцию.

Если процесс описанный в статье реален и соответствует физической реальности, то перед вами описание двигателя способного развить скорость до 10 % от скорости света. И для этого всего-то надо заменить Азот на Дейтерий. Да подобный двигатель предлагался для Азота [14] но также конструктивно он подходит и для Дейтерия. И если это предположение верно. То вскоре пояс Койпера, может стать доступной окраиной, а вся Солнечная Система домом для человечества.

Литература

-1- Фотоядерная реакция. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%BE%D1%82%D0%BE%D1%8F%D0%B4%D0%B5%D1%80%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%80%D0%B5%D0%B0%D0%BA%D1%86%D0%B8%D1%8F

-2- Гамма-изучение.

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B0%D0%BC%D0%BC%D0%B0-%D0%B8%D0%B7%D0%BB%D1%83%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5#:~:text=%D0%A3%D1%81%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D0%BD%D0%BE%20%D1%81%D1%87%D0%B8%D1%82%D0%B0%D0%B5%D1%82%D1%81%D1%8F%2C%20%D1%87%D1%82%D0%BE%20%D1%8D%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B8%D0%B8%20%D0%BA%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D1%82%D0%BE%D0%B2,%D0%B1%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%B5%20%D0%B2%D1%8B%D1%81%D0%BE%D0%BA%D0%B8%D1%85%20%D1%87%D0%B0%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%82%20%D0%B8%20%D1%8D%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B8%D0%B9.

-3- Нуклон

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9D%D1%83%D0%BA%D0%BB%D0%BE%D0%BD#:~:text=%D0%9D%D1%83%D0%BA%D0%BB%D0%BE%CC%81%D0%BD%D1%8B%20(%D0%BE%D1%82%20%D0%BB%D0%B0%D1%82.,%D0%B7%D0%B0%D1%80%D1%8F%D0%B6%D0%B5%D0%BD%2C%20%D0%B0%20%D0%BD%D0%B5%D0%B9%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD%20%E2%80%94%20%D0%BD%D0%B5%D1%82.

-4- Знак Вопроса 1992 N 3 Анатолий Михайлович Казаков
Ждет ли нас красная планета?

https://znak.traumlibrary.net/book/zv9203/zv9203.html

-5- Дейтрон

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B5%D0%B9%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD

-6- КИНЕМАТИЧЕСКОЕ ОСВОБОЖДЕНИЕ АТОМАРНЫХ ЭЛЕКТРОНОВ А.А.Гришаев http://newfiz.info/relions.htm

-7- Плазменный электрореактивный двигатель и способ создания реактивной тяги. Беклемишев Алексей Дмитриевич

https://findpatent.ru/patent/259/2594937.html

-8- Самый простой Электрический Ракетный Двигатель http://samlib.ru/l/lemeshko_a_w/a2020.shtml

-9- Сила Кулона в ракетостроении http://samlib.ru/l/lemeshko_a_w/ahplazma.shtml

-10- Взаимодействие электрических зарядов
http://www.sxemotehnika.ru/vzaimodeystvie-elektricheskich-zaryadov.html

-11- ЕЩЕ РАЗ О ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ СВЯЗЯХ ФИЗИЧЕСКИХ ПОСТОЯННЫХ Дмитрий Сахань
http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/6733.html

-12- Презентация по физике на тему "Электростатика"
https://videouroki.net/razrabotki/prezentatsiya-po-fizike-na-temu-elektrostatika.html

-13- Свойства водорода магнитные.
https://chem21.info/info/441003/

-14- Кулоновский взрыв в ракетостроении

http://samlib.ru/l/lemeshko_a_w/aakulon.shtml

Оставить комментарий © Copyright Lem Andrew (biomarket@ukr.net) Размещен: 04/08/2020, изменен: 27/02/2021. 24k. Статистика. Статья: Изобретательство Двигатели Иллюстрации/приложения: 8 шт. Скачать FB2		Ваша оценка:

Lem Andrew : другие произведения.

Фотоядерная реакция в ракетостроении