Nukleartechnik für die Raumfahrt

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Bernard7

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Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
« Antwort #300 am: 30. August 2011, 09:16:02 »
Hallo.

Zitat
Der Antrieb kann man sehr wohl getrennt betrachten und trennen

die russischen Raumfahrtingenieure sind da ganz andere Meinung. Das Bild  vom Keldysch- Zenter
sagt doch alles und ich habe bis jetzt auch nichts anderes gelesen. Na ja, in 10 Jahren werden wir definitiv mehr wissen.

Gruss Bernard7

runner02

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Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
« Antwort #301 am: 15. September 2011, 20:18:32 »
http://www.welt.de/wissenschaft/article13602414/Plutonium-verschafft-der-Nasa-langlebige-Sonden.html

Laut diesem Artikel wurde die Wiederaufnahme für die Produktion von Plutonium für Raumsonden endlich genehmigt.
Das dürfte uns wieder ein paar spannende Sonden verschaffen!!

Besucher

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Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
« Antwort #302 am: 16. September 2011, 18:47:11 »
http://www.welt.de/wissenschaft/article13602414/Plutonium-verschafft-der-Nasa-langlebige-Sonden.html

Laut diesem Artikel wurde die Wiederaufnahme für die Produktion von Plutonium für Raumsonden endlich genehmigt.
Das dürfte uns wieder ein paar spannende Sonden verschaffen!!

Das scheint leider eine Zeitungsente zu sein und das genaue Gegenteil ist der Fall:
http://www.spacepolitics.com/2011/09/11/senate-energy-bill-includes-no-pu-238-funding/
Für mich die schlimmste Nachricht des Jahres (im Bereich Raumfahrt). Unfassbar.  :(
Vielleicht gibt es noch irgendwelche Auswege im Genehmigungsprozess, kenne mich in der US-Innenpolitik nicht aus.

*

Offline Schillrich

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Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
« Antwort #303 am: 16. September 2011, 19:02:31 »
Hmm, die Wahrheit scheint wohl in beiden Berichten zu liegen, wobei der zweite deutlich detaillierter die Quellen einordnet. Es wird nur nicht so hervorgehoben.

Demnach ist im NASA-Budget Geld für Pu vorgesehen. Im Budget des D (Department of Energy) hingegen wird nichts dafür bewilligt. Das DOE soll nicht DOE Kosten für ein Programm trage, das hauptsächlich für NASA ist. Ob das Geld im NASA-Budget alleine reicht, wird bezweifelt.
\\   //    Grüße
 \\ ///    Daniel

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DK

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Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
« Antwort #304 am: 10. Oktober 2011, 16:18:37 »
Hi,
wie sieht es eigentlich mit der Wartung von Nuklearantrieben aus?
Der russische Raumschlepper wird ja voraussichtlich eine lange Einsatzdauer haben. Da wird es sicherlich auch mal zu einem Störfall im Reaktor kommen. Was dann?

Und nachdem der Antrieb einmal im nuklearthermischen Modus gelaufen ist, ist er aufgrund der lethalen Stahlendosen danach praktisch nicht mehr wartbar. NERVA hatte im abgeschalteten Zustand eine örtliche Dosisleistung von immerhin mehreren Sievert (lethal).

Wie wollen die Russen das lösen?

DK

ilbus

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Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
« Antwort #305 am: 12. Oktober 2011, 10:29:56 »
De-Orbit mit anschließenden Versenkung in Pazifik.....spekuliere ich jetzt einfach mal so  ;). Je nach dem ob es für den Fall genügend anderweitige Antriebsreserven vorgesehen sein werden.

DK

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Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
« Antwort #306 am: 24. Oktober 2011, 12:25:58 »
Naja, eine etwas qualifizeirtere Antwort hatte ich mir schon gewünscht...

Ich denke, so verlockend Nuklearantriebe von den Leistungszahlen her sein mögen, die zu erwartenden Schwierigkeiten im realen Betrieb lassen sowas dann doch eher als Utopie erscheinen.

Ist ja naiv anzunehmen, dass ein Reaktor im All besser funktioniert als hier auf der Erde.

DK

*

Offline vostei

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Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
« Antwort #307 am: 24. Oktober 2011, 12:43:28 »
Naja, eine etwas qualifizeirtere Antwort hatte ich mir schon gewünscht...

Ich denke, so verlockend Nuklearantriebe von den Leistungszahlen her sein mögen, die zu erwartenden Schwierigkeiten im realen Betrieb lassen sowas dann doch eher als Utopie erscheinen.

Ist ja naiv anzunehmen, dass ein Reaktor im All besser funktioniert als hier auf der Erde.

DK

Nun, hätte nicht gedacht, dass ich das als Kernkraftgegner mal schreiben muss, aber - Reaktoren würden eigtl. ziemlich gut funktionieren. Bisherige Unfälle betrafen eigtl. mehr das Drumherum und die Tatsache, dass die für die irdische Energiegewinnung fürchterlich aufgeblasen und komplex sind. Die Reaktoren auf U-Booten oder Trägern sind weitaus kompakter, die für das All noch kompakter und das radioaktive Inventar ist weitaus geringer.
Lieber fünf vor Zwölf, als keins nach Eins

jakda

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Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
« Antwort #308 am: 24. Oktober 2011, 13:09:02 »
ich kann jetzt zwar keine Queelle angeben  - es gibt aber dies Diskussion bei NovKos...

Der "Schlepper" wird zum Ende seiner "Schlepptätigkeit" auf eine direkte Sonnenebahn oder auf eine Jupiterbahn geschickt - nur der reine "Schlepper", evtl. noch mit Messcontainer...
Welche Zeit er dafür braucht ist relativ egal.

DK

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Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
« Antwort #309 am: 24. Oktober 2011, 14:10:58 »
Hi,
bisherige Reaktoren in U-Booten oder Satelliten haben auch nicht die Leistung, die beim Raumschlepper geplant ist. Und dennoch hat es ja schon etliche Störfälle auch auf U-Booten gegeben. Da im Falle von U-Booten das immer militärische Fahrzeuge waren, hat die Öffentlichkeit auch nur von den wirklich katastrophalen Unfällen gehört und dann auch oft nur jahrzehnte später.

Es macht einen Unterschied in der Diskussion, ob wir über die Zuverlässigkeit von Reaktoren in der öffentlichen Wahrnehmung oder über die tatsächliche Zuverlässigkeit reden. Letztere ist jedenfalls ausschlaggebend für den Erfolg/Miserfolg eines solchen Raumschleppers.
Und wenn ich mal die Störfalllisten von Reaktoren bei denen die Öffentlichkeit informiert wird anschaue, habe ich starke Zweifel, dass so ein Raumschlepper je seine geplante Lebensdauer erreicht.

Es ist zweifelsohne keine Frage, ob Isotopenbarerien oder Kleinreaktoren geringer Leistung (und Effizienz) zuverlässig sind. Wir reden aber doch hier über einen Hochleistungsreaktor neuer Bauart....

DK

runner02

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Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
« Antwort #310 am: 25. Oktober 2011, 11:49:34 »
Zitat
Der "Schlepper" wird zum Ende seiner "Schlepptätigkeit" auf eine direkte Sonnenebahn oder auf eine Jupiterbahn geschickt - nur der reine "Schlepper", evtl. noch mit Messcontainer...

Oder man betankt ihn und schickt ihn direkt zu Alpha Centauri B...

Bzw. Hätte er vlt sogar die Kapazität, in eine Neptunbahn einzuschwenken

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Offline Klakow

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Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
« Antwort #311 am: 26. November 2011, 23:03:31 »
Ich habe das schon mal geschrieben, einfach auf den Mond drauf, ich glaube nicht dass das bisschen nuklearer Abfall da irgend einen Schaden hinterlässt. Mit einen Spacelift wäre das ein prima Endlager für den Atommüll.

runner02

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Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
« Antwort #312 am: 05. Dezember 2011, 18:57:59 »
Hallo Leute, habe folgendes Problem:

(Berechnung des ISPs eines Kernfissionsanntriebes mit Wasserstoff)

habe mir gerade nochmal die Teilchengeschwindigkeiten von Wasserstoff bei Temperaturen von 300K bis 2000K ausgerechnet, bzw. meine Formel dafür in ein Programm namens Mathematica eingesetzt und mir einen Grafen zeichen lassen.

Mein Ansatz: Thermische Energie = Kinetische Energie  -->  m*T*c (konstante Stoffspezif. Wärmekapazität,  H2: 14300) = m*v^2 /2

V= Wurzel (2c*T)

Das sah recht toll aus, bis mir plötzlich die Idee kam: Wasserstoff ist ja kein ideales Gas und nichtmal einatomig. Wir haben 6 Freiheitsgrade, daher sind die Teilchen wohl deutlich langsamer als ich dachte.... (Ich gehe ja hier von 100% Translation aus, was leider nicht realistisch ist)

Jetzt wollte ich mal googlen, um Referenzwerte einzuholen und zu vergleichen, um wieviel ich da daneben liege - aber... Nada... Google findet nur Schallgeschwindigkeit  :'(

Hätte da jemand vlt einen Ansatz für mich??

Offline Kryo

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Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
« Antwort #313 am: 06. Dezember 2011, 17:26:11 »
ich habe momentan die Vorlesung Gaskinetik bei mir an der Uni. Dort haben wir ein ähnliches Problem behandelt, es ging allerdings um Wärmeleitung. Fragestellung war allerdings ähnlich: Wo geht die Energie hin?

Ansatz war im Folgenden, einfach anzunehmen die Energie verteile sich einigermaßen gleichmäßig auf die verschiedenen Freiheitsgrade. Für Wärmeleitung kam dann einigermaßen was richtiges raus, aber eben nur einigermaßen. Gaskinetik scheint nur schwer mit einfachen Formeln zu berechnen zu sein.

Wasserstoff als 2 atomiges Gas hat ja 5 Freiheitsgrade: 3 translatorische, 2 rotatorische.

Mein Idee wär also zu sagen nur 3/5 der Energie geht zunächst in die translatorische Bewegung über. Das wäre meiner Meinung nach aber immer noch sehr wage und ungenau.


Wenn ich nun aber einfach mal die Formeln aus dem letzten Semester für Raumfahrtsysteme rauskrame und unter Thermische Raketen nachschaue:

die einfachste Formel für die Austrittsgeschwindigkeit ist mit w0=0 in der Brennkammer und der drtigen Enthalpie h0=cp*T0

w=sqrt(2*(h0-h)), Geschwindigkeit also in der Abhängigkeit von der Enthalpie h.

Führt man das also ein bsishcen weiter kommen lustige Terme raus...die man ohne formeleditor nur schwer abtippen kann, aber ich probiers :D

w_e am Düsenaustritt:

w_e=sqrt(2*cp*T0) * sqrt(1-(p_e/p0)^((k-1)/k)))

Die Austrittsgeschwindigkeit berechnet sich also aus den Zustandsgrößen: T0 p0 in der Brennkammer und dem Druck p_e am Düsenaustritt. k soll hier kappa sein, also für ein 2 atomiges Gas  k=1,4 =>womit der Bezug zum Aufbau des Moleküls hergestellt ist.

Vielleicht helfen dir die Formeln weiter? (vielleicht sind die aber auch ein alter Schuh für dich^^ und du willst auf etwas anderes hinaus)

runner02

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Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
« Antwort #314 am: 06. Dezember 2011, 17:50:09 »
Danke mal für deine Antwort  ;)

Naja, bei wikipedia habe ich gelesen, dass H2 eigentlich 6 Freiheitsgrade besitzt, bei niederen Temperaturen wegen der quantisierung der Energie aber nur 5 wirken.

Bei einem thermischen Raketenantrieb  soll der Isp und damit ja auch die Temperatur maximal werden... Da wird der 6te Frieheitsgrad wohl auch mitspielen und der war (glaub ich leider) Rotation.


Konkret würd ich gern wissen, wie schnell sich ein Wasserstoffmolekül bei 500K 1000K 2000K etc. bewegt.
Die Effekte der Düse etc. würde ich da gerne mal vernachlässigen.

liam.int

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Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
« Antwort #315 am: 06. Dezember 2011, 23:05:14 »
Bevor man etwas berechnen möchte, müssen erst die richtigen Annahmen getroffen werden.
Soll der Treibstoff nur aufgeheizt werden ? 
Oder findet zum Teil eine Dissoziation statt, oder gar Ionisation?
Daraus ergeben sich auch die entsprechenden Freiheitsgrade.
Zusatzlich muss man zwischen dem thermodynamischen Gleichgewicht und Ungleichgewicht unterscheiden, beim letzten auch zwischen eingefrorener Reaktion und eingefrorenem Gaszustand.

Nuklearer Antrieb ist ein rein thermischer Antrieb. Es besteht auch kein Grund ihn auch anders zu bezeichnen. Die dargestellten Konzepte in diesem Fred zeigen hauptsächlich einen Reaktor und keinen Antrieb. Es werden elektrische Antriebe verwendet, laut Folien SPT Zeugs.

runner02

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Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
« Antwort #316 am: 07. Dezember 2011, 18:19:27 »
Aus Gründen der einfacheren berechnung hàtte ich nur aufheizen gesagt. Bei welcher Temperatur würde Wasserstoff denn atomar vorliegen? das liese sich sicher über die Ionisierungsenergie ausrechnen... Evt finde ichD aten von  Nerva. .Die könnten relativ realistische Werte über den Isp von heißem Wasserstoff geben denke ich mal

Offline Kryo

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Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
« Antwort #317 am: 07. Dezember 2011, 19:54:36 »
mal ne zwischenfrage: wird bei nem nuklearen triebwerk überhaupt Wasserstoff als Treibstoffmittel genommen? man hat ja hier keine Brennkammer...

Dissoziation tritt glaub ab 2000K und mehr auf... bin mir nicht sicher, vermutlich ist es noch ein bisschen mehr.

Für die Bewegungsgeschwindigkeit eines Moleküls hab ich die folgende FOrmel anzubieten (auch aus meiner Gaskinetik Formelsammlung ;)):

Ekin = mT / 2 * c0^2  =  3/2 * k * T

Hierbei ist co die Teilchengeschwindigkeit (thermische Geschwindigkeit), k ist die Boltzmann-Konstante, mT ist die Teilchenmasse (Molmasse / Avogadrozahl). Es gilt der Gleichverteilungssatz, je 1/6 der Teilchen bewegt sich in eine der 6 möglichen Raumrichtungen.  weiterhin steht da pro translatorischem Freiheitsgrad gilt Ekin = 1/2 *  k* T

Aber dennoch versteh ich nicht, wieso du das brauchst, um den ISP zu bestimmen^^, dafür ist nämlich die Strömungsgeschwindigkeit entscheidend.

EDIT: hab noch was gefnden: Sauerstoff dissoziiert bei 2000-2500 K, Stickstoff bei über 4000K, Ionisation derselbigen bei >9000K. Dürfte also nich unbedingt eine Rolle spielen bei einem Triebwerk ;)

runner02

  • Gast
Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
« Antwort #318 am: 07. Dezember 2011, 20:56:37 »
Ja danke Kryo...


Ja, diese Formel kenne ich, nur gilt die für ein ideales (atomares) Gas...
Wasserstoff kommt hier aber nur als Dimer vor.


Zitat
Es gilt der Gleichverteilungssatz, je 1/6 der Teilchen bewegt sich in eine der 6 möglichen Raumrichtungen.
Klar. Darum hat man ja auch eine Raketendüse, da lönnen die Gase nur in eine Richtung und erzeugen somit Antrieb.


Zitat
weiterhin steht da pro translatorischem Freiheitsgrad gilt Ekin  = 1/2 *  k* T

Ekin wird dabei ja in Joule rauskommen... -> m/s ?

liam.int

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Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
« Antwort #319 am: 10. Dezember 2011, 20:47:33 »
Ich habe leider zu zu wenig Zeit und habe deswegen zum Teil alles leicht überflogen.

Wenn du Isp berechnen möchstest, kannst du folgende Gleichung verwenden:

c_e = ((2*kappa/(kappa-1)*(RT_0/M))^0,5

für Isp = c_e/9,81 m/s²

Annahme dafür war glaube ich (p_e/p_0)^((kappa-1)/kappa) << 1

T_0 Gastemperatur, R- allg. Gaskonst., M effektive molare Masse (aufpassen! zwecks Ionisation Dissoziation > M_eff), kappa ist kappa ich glaube hier gilt auch effekttiv Wert.

Wenn es sich um ein NERVA like TW handelt, so muss man auf die thermischen Lasten der Heizelemte aufpassen. Da kommt die Begrenzung daher und so die Temperatur für dein Treibgas.
Im Falle eines Gascore Reaktors, ist es etwas anders, da erreicht man deutlich höhere Temperaturen.

tonthomas

  • Gast
Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
« Antwort #320 am: 10. Dezember 2011, 22:39:17 »
mal ne zwischenfrage: wird bei nem nuklearen triebwerk überhaupt Wasserstoff als Treibstoffmittel genommen? man hat ja hier keine Brennkammer...
Der Wasserstoff ist halt die Stützmasse, welche die Energie aus dem Reaktor bekommt, und dann vom nuklearen Triebwerk ausgestoßen wird. Irgend etwas muss ja beschleunigt werden und rauskommen ... .

Gruß    Pirx

*

Offline Schillrich

  • Moderator
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Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
« Antwort #321 am: 10. Dezember 2011, 22:46:16 »
Die Frage ist wohl eher so gemeint, ob man nicht einen anderen Stoff als Wasserstoff nehmen kann.
\\   //    Grüße
 \\ ///    Daniel

"We are following you ... but not on twitter." (Futurama)

liam.int

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Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
« Antwort #322 am: 10. Dezember 2011, 23:51:44 »
mal ne zwischenfrage: wird bei nem nuklearen triebwerk überhaupt Wasserstoff als Treibstoffmittel genommen? man hat ja hier keine Brennkammer...
Falls ich die Frage richtig verstanden habe ...
Im Prinzip könnte man fast jedes Gas nehmen. Vom Sauerstoff würde ich abraten, es sei denn man injiziert direkt in den Strahl, damit die Heizelemente, Düsenwand und der Gleichen nix davon abbekommen. Da es sich um ein thermischen Triebwerk handelt, sind leichte atomare Gase bevorzugt. Dadurch mehr Isp. Mit Wasserstoff ist die Fahnenstange erreicht. Ab da geht es nur über T_0.

runner02

  • Gast
Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
« Antwort #323 am: 11. Dezember 2011, 14:12:31 »
Gibt es eigentlich eine offizielle Tabelle von NERVA, bei welcher Temperatur welcher ISP vorlag??
Das wäre höchst interessant, da man somit das Problem des idealen Gases, der Freiheitsgrade, Dissoziation, etc. umgehen könnte und gültige Werte hätte...


Wäre echt großartig, aber ich fürchte, dass die Werte top secret sind  :-\

liam.int

  • Gast
Re: Nukleartechnik für die Raumfahrt
« Antwort #324 am: 11. Dezember 2011, 16:18:16 »
Unter Wiki Refs steht Paper Nummer, von da aus findest du die gewünschten Daten.
Ich kenne die Daten nicht, aber ich denke die Heizelemte dürften 3000 K nicht überschreiten.