Vaisseau spatial à moteur nucléaire

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si j'ai bien compris la grosse crainte pour la livraison de carburant nucleaire dans l'espace c'est de voir le colis disperser (façon puzzle ) :) touts son contenu, si jamais le lanceur explosait .
bah j'ai beau ne pas être un expert en astronautique mais on n'a pas déjà trouvé une solution loin -des sarcophages hyper lourd-

sur une configuration de vol man-rated il y a forcement un système d'éjection d'urgence (sauf la navette mais elle est a la retraite) . la fonction principale de ce dernier est , si je ne me trompe pas, de pousser/tirer l’équipage au-delà de la "sphère" d'explosion de la fusé en cas de défaillance majeure

par exemple si spaceX équipe sa capsule dragon d'un système d’éjection quelle pourrais être la probabilité de dispersion du contenu de la capsule ???

peronik

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@peronik a écrit:si j'ai bien compris la grosse crainte pour la livraison de carburant nucleaire dans l'espace c'est de voir le colis disperser (façon puzzle ) :) touts son contenu, si jamais le lanceur explosait .
bah j'ai beau ne pas être un expert en astronautique mais on n'a pas déjà trouvé une solution loin -des sarcophages hyper lourd-

sur une configuration de vol man-rated il y a forcement un système d'éjection d'urgence (sauf la navette mais elle est a la retraite) . la fonction principale de ce dernier est , si je ne me trompe pas, de pousser/tirer l’équipage au-delà de la "sphère" d'explosion de la fusé en cas de défaillance majeure

par exemple si spaceX équipe sa capsule dragon d'un système d’éjection quelle pourrais être la probabilité de dispersion du contenu de la capsule ???



Tout à fait, il y a bien des solutions dérivées des vols habités. A la petite différence près pour l'étude de sécurité, que d'un côté on risque "au pire" de tuer quelques astronautes, et de l'autre de tuer à moyen/long terme quelques milliers de personnes dans le pire du pire des scénaries catastrophe. Sur le fond c'est une étude de sureté de fonctionnement somme toute assez classique, la difficulté étant d'évaluer l'impact d'un incident ou accident.

Donc soit les mecs font un super boulot d'anticipation et démonstration, soit il reste la solution "ceinture et bretelle". Au final, c'est comme tout, quelqu'un doit prendre la responsabilité et "vendre" le concept à une majorité de personnes. Côté grand public, il y a la solution déjà utilisée de la sur-information en insistant tellement sur l'extra-ordinaire objectif et déroulement de la mission que la majorité des gens ne se focaliseront pas faussement sur les risques plus ou moins calculés mais impopulaires comme le nucléaire.
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Syl35
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Pour rappel, un RTG contenant 10-20 kg de Pu-238 a une radioactivité plus élevée qu'un réacteur nucléaire contenant des tonnes d'uranium, avant démarrage. Par contre, c'est moins difficile à sécuriser, du fait de dimensions plus restreintes.

Concernant ce projet russe et le nucléaire dans l'espace en général :
On reproche aux solutions solaire-électrique (SEP) leurs structures de grandes dimensions à assembler, mais les radiateurs des vaisseaux nucléaires-électriques (NEP) sont aussi assez impressionnants...
Le nucléaire n'a jamais eu beaucoup de succès dans l'espace, parce que cela introduit beaucoup de complications pour un gain pas si important par rapport à d'autres solutions. Des dizaines de projets envisagés depuis le début de la conquête spatiale, il n'est resté que quelques RTG (américains), et personne n'a pas lancé de vrais réacteurs nucléaires depuis plus de 20 ans, et encore, à l'époque il s'agissait d'applications militaires (les Topaz).
C'est lourd, difficile à sécuriser, coûteux en R&D, coûteux en fabrication.
Par contre, les performances des panneaux solaires progressent régulièrement, alimentent des milliers de satellites, à des puissances de plus en plus importantes.
Et un jour peut-être des vaisseaux habités, il faut "seulement" faire plus grand, pas tout réinventer.
Le précédent projet russe était en SEP, ça manquait encore un peu de puissance, mais celà me paraissait être la bonne voie de recherche.
Bon, maintenant, peut-être que sur ce coup là, ils ont quelques idées intéressantes en nucléaire, des radiateurs ultralégers, des turbines de conversion électrique d'une fiabilité
à toute épreuve, des nouveaux écran anti-radiations, etc., j'attends avec intérêt les détails des rapports d'étude.
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Bien sûr qu'il faut prendre le maximum de précaution et donc analysons- les.

Mais nous sommes bien obligés pour cela de tenir compte des expériences que nous avons du nucléaire sur Terre.

Or un point important est que la contamination radioactive provient surtout des produits de fission qui se forment par transmutation au fur et à mesure du fonctionnement du réacteur nucléaire. Plus un réacteur a fonctionné longtemps sans échange de ses barres, plus il est contaminé et plus le risque est important en cas de dysfonctionnement.

Le risque de contamination est donc bien moins élevé quand un réacteur rentre en divergence qu’après plusieurs années de fonctionnement.

Si tout se passe bien lors de l’installation du réacteur en orbite, il ne faudra ensuite pas trop attendre pour le placer sur une trajectoire qui ne lui permette plus ensuite de retomber sur Terre.

Autre précaution : monter d’abord sur orbite le réacteur à vide et tester toutes ses pièces maitresses avant de le charger en réactif nucléaire. On peut amener de plus ces barres de réactif nucléaire en plusieurs fois –

Evidemment la question qui vient tout de suite à l’esprit est : qu’est-ce qui se passe si certaines barres d’uranium enrichis retombent sur Terre. ?

La contamination sera-t-elle de la même importance que celle d’une explosion nucléaire atmosphérique ou d’un incident grave sur le cœur du réacteur d’une centrale nucléaire ?

Lors d’une explosion nucléaire la contamination est maximale car tous les produits de fission sont totalement gazéifiés (on pourrait dire : plasmifiés) et se répandent dans toutes l’atmosphère véhiculés par les jets Stream stratosphériques. Les pires sont celles « agrémentées » d’une couronne externe de plutonium 239.

Lors d’un incident majeur sur le cœur d’une centrale nucléaire, ce sont encore les produits de fission et le plutonium produit par transmutation qui sont les contaminants principaux et plus une centrale aura fonctionné longtemps sans renouvellement de ses barres, plus la contamination sera grande.

Examinons maintenant ce qui se passerait pour des barres d’uranium enrichi en 235 retombant sur Terre avant divergence.

Rappelons tout d’abord que l’enrichissement de telles barres n’est que de 3% et non à plus de 90% pour les bombes nucléaires à l’uranium 235 , ce qui donne une activité massique de 60 Bq/ mg au lieu de 2500Bq/mg, soit plus de 40 fois moins.

De plus l’explosion nucléaire est quand même totalement à exclure car cet uranium n’est pas assez enrichi pour cela.

Que risque-t-on ? Il m’apparait déraisonnable d’imaginer que l’uranium va se fragmenter jusqu’à se pulvériser et se gazéifier car l’uranium ou son oxyde sont des matériaux réfractaires. Et en plus il faudrait qu’avant le sarcophage de protection est été totalement détruit.

Au pire retomberons des blocs et la contamination sera limitée sur une zone en ellipse restreinte.

Alors deux scénarii se présentent :

- soit les morceaux restent en un endroit accessible : alors on les ramasse évidemment avec des robots.

- soit ils ne le sont pas et alors personne ne risque d’être contaminé par inadvertance. Bien sûr alors très lentement, cet uranium 235 diffusera pour rejoindre celui encore présent depuis l’origine de la Terre et finalement la Terre n’aura pas plus d’uranium 235 puisque cet uranium 235 fut prélevé au départ sur celui présent sur la Terre.

On ne peut raisonner avec l’uranium 235 comme on raisonne avec le plutonium 239 qui lui n’était pas présent au départ et obtenu par transmutation nucléaire et qui lui provient de l’action de l’Homme et qui de plus à une activité radioactive bien plus élevée.

Il est certain qu’après pour le vaisseau spatial par les processus de transmutation nucléaire apparaitront au coeur de son réacteur des produits de fission et du plutonium et il faudra qu’alors le vaisseau nucléaire reste sur des trajectoires ne lui permettant plus de retomber sur Terre.
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Giwa
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Je crois savoir a propos du plutonium que même si on laisse de coté sont danger nucleaire l’élément Plutonium est le poison le plus puissant.
Genre 1 gramme pour tuer la population d'une grande ville rien que par sa toxicité "naturelle" s'y rajoute l'effet radiation et on passe a une autre échelle
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peronik

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@peronik a écrit:Je crois savoir a propos du plutonium que même si on laisse de coté sont danger nucleaire l’élément Plutonium est le poison le plus puissant.
Genre 1 gramme pour tuer la population d'une grande ville rien que par sa toxicité "naturelle" s'y rajoute l'effet radiation et on passe a une autre échelle

Poison très puissant certainement . Mais dans ce domaine, la panoplie est vaste avec d'autres beaucoup plus insidieux.

Heureusement son oxyde est insoluble , ce qui l'empêche de diffuser facilement.

C'est avant tout sa forte radioactivité qui est le principal danger .

http://www.laradioactivite.com/fr/site/pages/plutonium239.htm


Comme tous les atomes lourds le plutonium est un poison chimique . Plus toxique que l'uranium, il est heureusement insoluble à l'état d'oxyde et peu mobile. Son ingestion se fait par voies respiratoires plutôt que digestives. Il peut se fixer sur les os ou des organes comme le foie et les poumons avec une période biologique de plusieurs dizaines d'années.

http://www.laradioactivite.com/fr/site/pages/plutonium239_note1.htm

Glenn Seaborg fut le premier à prendre des précautions pour manipuler le plutonium en imposant l'usage de gants et de masques. Il se souvenait de l'expérience tragique de ces jeunes femmes qui, peignant des caractères lumineux sur des quadrants, contractèrent des cancers de la langue pour avoir humecté des pinceaux trempés dans une peinture à base de radium. L'habitude était alors de 1941 à 1944 de manipuler le plutonium pratiquement à mains nues. Les quantités étaient heureusement minimes car le plutonium est environ un million de fois plus actif que l'uranium. Malgré ces conditions effroyables, on ne détecta pas d'accroissement particulier de mortalité parmi ceux qui manipulèrent ce plutonium et dont beaucoup étaient encore en vie dans les années 1980, quarante ans après.
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Pour en revenir à la technologie de ce moteur nucléaire, il reste quand même assez énigmatique et les schémas ne nous avancent guère ou plutôt nous embrouillent. C'est sûr que pour ces schémas en russe, la traduction auto coince puisue les légendes sont intégrées -sauf à avoir un système de reconnaissanse optique du cyrillique- ou sauf à se mettre au lexigos en écriture cyrillique et retranscrire mot à mot ce que l'on voit pour ensuite passer à la traduction auto , puis effacer les légendes cyrilliques sur paint et les remplacer par des légendes en français .

Vraiment trop fastidieux, surtout qu'au bout du compte on risque de s'apercevoir que ces schémas ne correspondent pas à ce qui est probable: un moteur plasmique et alors de quel type ?

:scratch:
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@Giwa a écrit:Pour en revenir à la technologie de ce moteur nucléaire, il reste quand même assez énigmatique et les schémas ne nous avancent guère ou plutôt nous embrouillent. C'est sûr que pour ces schémas en russe, la traduction auto coince puisue les légendes sont intégrées -sauf à avoir un système de reconnaissanse optique du cyrillique- ou sauf à se mettre au lexigos en écriture cyrillique et retranscrire mot à mot ce que l'on voit pour ensuite passer à la traduction auto , puis effacer les légendes cyrilliques sur paint et les remplacer par des légendes en français .

Vraiment trop fastidieux, surtout qu'au bout du compte on risque de s'apercevoir que ces schémas ne correspondent pas à ce qui est probable: un moteur plasmique et alors de quel type ?

:scratch:

Et ce d'autant que le schéma est avant tout "illustratif" et non "explicatif" à mon avis... Il n'a pas été réalisé pour l'interview me semble-t-il.
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@patchfree a écrit:
@Giwa a écrit:Pour en revenir à la technologie de ce moteur nucléaire, il reste quand même assez énigmatique et les schémas ne nous avancent guère ou plutôt nous embrouillent. C'est sûr que pour ces schémas en russe, la traduction auto coince puisue les légendes sont intégrées -sauf à avoir un système de reconnaissanse optique du cyrillique- ou sauf à se mettre au lexigos en écriture cyrillique et retranscrire mot à mot ce que l'on voit pour ensuite passer à la traduction auto , puis effacer les légendes cyrilliques sur paint et les remplacer par des légendes en français .

Vraiment trop fastidieux, surtout qu'au bout du compte on risque de s'apercevoir que ces schémas ne correspondent pas à ce qui est probable: un moteur plasmique et alors de quel type ?

:scratch:

Et ce d'autant que le schéma est avant tout "illustratif" et non "explicatif" à mon avis... Il n'a pas été réalisé pour l'interview me semble-t-il.

Les schémas sont a la fois illustratifs et explicatifs par rapport à l'interview. Voici le mȇme concept de vaisseau avec les légendes, en anglais ce coup-ci, d'une présentation ppt de Koroteev en 2010 dont j'ai mis le lien précédemment:

Vaisseau spatial à moteur nucléaire - Page 2 Vaisse10

Tiré de ce document: http://www.tsi.lv/space/SGS1020_4-130/Koroteev.pdf

Il s'agit donc bien d'un concept à propulsion électrique alimenté par un réacteur nucléaire en circuit boucle fermé ressemblant a ce qui a été développé sur NERVA avec des turbopompes. D'où le schéma de propulseur nucléaire-thermique.
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Beau schéma. Seul le "shield" est approximativement indiqué. Car placé comme suggéré il ne protègerait pas beaucoup l'équipage. Sur ce schéma le compartiment habité n'est pas représenté mais on sait qu'il est placé "à l'arrière" au centre des poutres des propulseurs électriques. Le concept me parait viable.
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Mais pourquoi mettre le réacteur à l'avant, et l'équipage à l'arrière, entre les moteurs ioniques ?

Habituellement, on dessine l'inverse : le réacteur à l'arrière, avec les moteurs ioniques, et l'équipage à l'avant...
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Pour ceux que ça intéresse une interview du Directeur du "Research and Development Institute of Power Engineering named after NA Dollezhal (NIKIET)" sur le développement de l'énergie nucléaire en Russie (et donc aussi dans le domaine spatial), datant de fin août 2012.

Spoiler:
Space power RF return rightful place in space


28.08.2012 04:47 | RIA "Novosti"

Russia is actively developing nuclear energy, based on the vast experience and knowledge gained through decades of Soviet nuclear program. One of the pioneers to establish a nuclear technology breakthrough in our country and in the world is the Research and Development Institute of Power Engineering named after NA Dollezhal (NIKIET), which celebrates this year its 60th anniversary. The Institute's experts drafted the first reactor for producing weapons-grade isotope reactor for the first nuclear submarine, the first energoreaktora for NPP. Project and with NIKIET created 27 research reactors in Russia and abroad. Today the Institute designs completely new reactors, is working on a reactor for a unique nuclear power installation megawatt class for the spacecraft, which has no analogues in the world. How are works on cutting-edge areas of the Russian nuclear science and technology, told RIA Novosti Director - General Designer NIKIET, corresponding member of the Russian Academy of Sciences Yuri G. Dragunov.

- Institute creates a unique nuclear engine for the new Russian spacecraft. At what stage is this project?

- All 60 years of its existence the Institute should be the motto of the founder and first director Academician NA NIKIET Dollezhal: "If you can - go ahead of the century." And proof of this - this project. The creation of this installation - a complex work of SRC FGUP "Keldysh", OAO RSC "Energia", KBHM them. AM Isayev and enterprises the State Corporation "Rosatom". Our Institute is uniquely executor of the reactor facility and is defined as the coordinator of the work of organizations Rosatom. Work is really unique, unique today is not, so it is quite difficult. Because we - organization design, we have a certain stage, stages, and we will go through step by step. Last year completed a preliminary design of the reactor facility, this year, the technical validity of the reactor installation. Requires a huge amount of testing, especially of fuel, including the study of the behavior of fuel and structural materials in the reactor conditions. Work on the technical project long enough, about about 3 years, but the first stage of the technical design, the references we have this year to prepare. Today we have identified and adopted technical solution design selection of the fuel element and the final solution at the option of the embodiment of the reactor. And just a few weeks ago was a technical solution for the design selection of the core and on its configuration.

- What is the problem? Is it all going so smoothly?

- Today, we have quite a wide cooperation, more than three dozen organizations are involved in the drafting of the reactor. All contracts entered into on the subject, and have every confidence that we will do the job on time. The work is coordinated by the Council of Heads of the project under my presidency, we consider the quarterly status report. One problem, I can not say nothing about it. Unfortunately, as elsewhere around the subject, we have contracts are for one year. The process of concluding stretch, and, given the time to tender procedures, in fact, we eat at the time. I NIKIET decided we open a special order and start working from January 11. But the participants are much more difficult to attract. The problem is, why we are puzzled by our members that they should give up plans for the completion of a minimum period of three years. We shape the proposals, and we will go to the government with a request yet for this project to move to a three-year contract. Then we shall clearly see the schedule and to better organize and coordinate the work on the project. The solution to this problem is very important for a successful project.

- This will be a purely Russian project, no foreign partners to attract R & D projects will not?

- I think the project will be a purely Russian. It did a lot of know-how, a lot of new solutions and, in my opinion, the draft should be purely Russian.

- Fuel in the space reactor facility which will be?

- In principle, at this stage of technical design Accept Dioxide fuel. Addition of fuel, which has experience in the operation of plants with thermal emission. We made the fuel element is sectioned to provide the conditions that have been verified in existing reactors. Yes, it's novelty, yes, it is an innovative project, but the key elements it needs to be worked out and should have time in those terms, which are set by presidential project.

- You are considering fuel loading in the installation?

- No, we overload option for today do not consider. This can be repeated use, but we look forward to 10 years of operation, and I think so, judging by the results of the discussion in the scientific community, with the Russian Space Agency, which is now a task to make the installation work longer it is put. Roscosmos is discussing increasing plant capacity, but it is, in general, will not be a problem if we do this project, implement, and most importantly - try to stand ground prototype. After that, we can easily recycle the extra power.

- A solution to the needs of the earth you do not plan to use a low power setting? It's interesting.

- Such study is. At the time, we started a similar project through contacts with Belarus within the framework of cooperation within the CIS, but, unfortunately, we are in this part do not receive support in the form of financing. But it's not in the media, and in our design capabilities. If you have successfully created the installation for the space, the experts and released a great idea can be implemented on small platforms, just the truck. Would have been a nuclear power for remote areas of Russia.

- Transportable reactor system (EDM)? That is, nuclear power plant on its course - crawler, wheel? Like prototypes of such plants in the USSR was in the 1950's.

- There have been, and even now is still there. But the question transportable reactors of very difficult. Because, in my opinion, should be located where it is economically advantageous. Time dictates today are very strict rules on the economy and security of information systems. And so if you look to the economy, it will not be optimal for the location of such facilities, for example, in central Russia. These are optimal RU in remote areas and where there are conditions for optimization of physical protection.

- While you details on them are not working?

- We are of course working on them, and we have a very interesting project Uniterm installation, it is based on technologies that have been tested for the nuclear submarine fleet. Installation does not require water for cooling, that is, can work in remote areas. The project is very interesting and has a vision, he told me personally very much. Plant capacity 10.6 MW. Uniterm we develop at their own expense. You've got to say thanks to management of the nuclear weapons complex of Rosatom for the fact that it allows us to keep profits at the disposal of the company, so we are able to fund the development of future projects, software and research reactors for possible participation in tenders in other countries. Because of this we are developing for the future, "mortar" reactor to produce isotopes. 2011 was with us in this regard, quite effective, there is a young team that comes out with such proposals. While all this is at the level of the technical proposal, then we will create a preliminary design to show potential customers, and I think that such a conceptual design will be available next year. Why do not build small power plant today? And the finished product, such as saying the west, you can "take the book shelf," not now. For it to be turned out, you have to invest their own money in its creation. Because today, all potential customers of such plants are ready to invest only when they see the finished project. And NIKIET considers it necessary to do the project stage at their own expense. Potential of the institution today allows it.

- What is being built with the Multi-purpose fast research reactor (MBIR)? United States and Russia will sign an intergovernmental agreement in the autumn on scientific and technical cooperation in the nuclear field. And Americans, as I know, just very interesting to work with MBIR. Because they have no such.

- With MBIR situation is quite favorable, the work to create it is organized properly. Last year we completed preliminary design of the reactor MBIR in cooperation with other companies. In the next year we will have a technical project MBIR.

- A license for placement MBIR you should get this year?

- Information required volume to obtain a license is. Americans, of course, want to cooperate with the Russian nuclear scientists on the project MBIR, but so far it's just talk. And we need to implement a project for the money, it should have its own native home. And the Americans, and the Western countries are not many places for irradiation of materials at high doses. Today, in this regard is very well loaded Institute Riar. And so it must be replaced by reactors that operate in RIAR. Cooperation on MBIR can build a shared center. Already, it is necessary to plan which research projects we'll be there to carry out, it is already possible to involve our colleagues, and the Americans and Europeans to plan research on this reactor.

- That is, by 2019, will be a MBIR?

- He could have been a lot faster, but somehow stretched funding. The reality in 2019 is beyond doubt. MBIR will allow investigation and materials and fuel for fast neutron reactors. There is a sufficient number of horizontal and vertical channels and amount of information that can be obtained there, impressive. This will boost the level of study and the quality of our projects.

- How is the research reactor with PIC?

- The project was done long ago, many of the technical solutions it does not meet modern requirements. We have in this project patriotic spirit, we conducted calculations on it, not even waiting for payment. Is not a question of money, and scientific interest, prestige, because its characteristics PIC - unique The high-water research reactor, it is intended as a base for beam physics research. Criticality of the PIK reactor by 28 February 2011, today the construction of reactor complex PIC continues. Planned date of the physics experiment - the end of 2013

- How do you assess the current state of Russia's fleet of nuclear research reactors? After all, most of them are worn out, and the new - only in the project. Lose the base, if you compare with other countries?

- Speaking of the reactors in the civilian nuclear energy sector, plus what we, nuclear workers, compared with thermal and hydro energy - we have kept feedback with operators. We carry out supervision and new solutions that have emerged for new projects, for example, on the NPP-2006, they are implemented in existing reactors. We are constantly working on upgrading and extending the life of existing reactors. And not surprisingly, these settings are now much better than they were at the time of launch. Paradox turns out! They are older, but much better in terms of safety. And this is a huge upgrade affected. But I was a bit concerned that not all research reactors, but only some of them are now working with the chief designer's supervision. But the probability of contingency research reactor is higher than production reactors. They are experimenting, upgrading the core. So aging fleet of research reactors of my concerns.

- Why is no supervision of all research reactors?

- This question is not an administrative and not technical but financial. Just organizations operating research reactors, are not in the best financial condition, and they do not have enough money to attract chief designer.

- And as the situation with BREST? After all, he - the flagship development NIKIET.

- BREST - as an idea - it has no equal. But this requires careful design development. I like a man system, went to Brest by-design. When a long-term project, it is necessary to clearly set goals, objectives, stages. In 2011-2012, we created a system design. Of course, unfortunately, the same problem - today is August, and we have only a few contracts with our contractors, because the contract for the entire project was signed at the end of June. We lost half a year. We need to move to the three-year contract. Coolant in Brest considered lead, but as an engineering problem requires serious effort.

- Does the Russian nuclear industry today any scientific idea that can make us the undisputed leader for some direction? Are there any new technologies?

- In general, space nuclear power could be the project that will give us a worthy place in space exploration. As for the civil power, the most important is technology. And it does not matter - lead or lead-bismuth. We discussed at several times - you can do on the BREST lead-bismuth, the main thing - the main scientific idea remains.

- How do you assess the situation with RBMK units and in particular the discussion of what will be for example with the first power of the Leningrad nuclear power plant, whose fate has not yet been determined.

- I was not worried about the fate of the first block, and the fact that behind it. We say - do not force the commissioning of the first unit. We need to use it as a full-scale experimental facilities for testing solutions for the other blocks, for a real resource management. To avoid the loss of generating capacity of the first generation RBMK our problem today - used technology to minimize the effect of the curvature, which is found most clearly in the first block of SELA. Therefore, the task now use the first unit to provide the scheduled operation of NPPs with RBMK reactors.

- What do you think of the nitride fuel and MOX fuel?

- We look for Brest nitride fuel. Overall, however, for other installations I have no such categorical position - should throw MOX and deal only nitride. By Moxie in Russia have great achievements, there is a western experience. MOX is close to reality. Nitride - an interesting and promising, but the timing of his working out much further. Until the end of nitride fuel has not been studied, there are serious issues that we feel. But this is our flag, and we'll work on it.
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@patchfree a écrit:Beau schéma. Seul le "shield" est approximativement indiqué. Car placé comme suggéré il ne protègerait pas beaucoup l'équipage. Sur ce schéma le compartiment habité n'est pas représenté mais on sait qu'il est placé "à l'arrière" au centre des poutres des propulseurs électriques. Le concept me parait viable.
Le schéma n'est en effet pas très précis, le réacteur est mal indiqué. On doit avoir, dans l'ordre en partant de l'extrémité, le réacteur, le bouclier conique, les turbines.
Tout le vaisseau doit se trouver dans l'ombre du bouclier conique par rapport au réacteur.
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La question se pose déjà à chaque fois qu'on envois un pauvre RTG d'à peine quelques kilogrammes (et même pour les militaires). Mais de toutes façons, il faudra bien finir par aborder le sujet un jour, car le problème va être le même pour les propulseur électriques (que ce soit VASIMR ou autre) puisqu'il faut une source d'énergie électrique dont seul la technologie nucléaire semble répondre pour le moment.

Hum, pour le VASIMR il pourrait pas être alimenté par des panneaux solaires ?
ApolloMars
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@ApolloMars a écrit:
Hum, pour le VASIMR il pourrait pas être alimenté par des panneaux solaires ?

Même si on progresse dans les performances des cellules, et si pour un vaisseau on peut envisager d'augmenter notablement la surface des panneaux .... je ne sais pas jusqu'à quelle distance du Soleil on pourrait disposer de la puissance requise ?
Donc pour le système interne ... et probablement Mars et Jupiter .... OK.
Au-delà .... peu probable.
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@montmein69 a écrit:
@ApolloMars a écrit:
Hum, pour le VASIMR il pourrait pas être alimenté par des panneaux solaires ?

Même si on progresse dans les performances des cellules, et si pour un vaisseau on peut envisager d'augmenter notablement la surface des panneaux .... je ne sais pas jusqu'à quelle distance du Soleil on pourrait disposer de la puissance requise ?
Donc pour le système interne ... et probablement Mars et Jupiter .... OK.
Au-delà .... peu probable.

Il faut voir la puissance électrique nécessaire qui pour un VASIMR sera assez élevée. Plus les panneaux vont être grand, plus le vaisseau va être lourd, et plus il va falloir de quantité de poussée pour propulser tout ça. Donc de l'énergie...... Et donc des panneaux plus grand, donc plus lourd (sans parler d'éventuels mécanismes d'orientation), etc..... Et il ne faut pas oublier l'énergie nécessaire à l'équipage et la charge utile qui va avec.

Tout ça pour dire que le problème est assez complexe. Quand on voit la taille des panneaux solaire de Juno, pour ~400W autour de Jupiter contre 15kW théorique en orbite terrestre, dans les 3% de l'énergie solaire par rapport à celle reçue depuis notre orbite... Mars c'est ~45% qu'en orbite terrestre.

Cela dit il y a d'autres solutions à l'étude, même si parfois assez surréalistes. Donc à court-terme, l'énergie nucléaire est à priori pour le moment la solution la plus "maitrisée" et quasi "prête".
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Syl35
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@Syl35 a écrit:
...
Donc à court-terme, l'énergie nucléaire est à priori pour le moment la solution la plus "maitrisée" et quasi "prête".

C'est ce que je pensais il y a quelques années, mais j'en suis revenu.
En fait, ce serait plutôt précisément le contraire, pour des raisons déjà exposées, purement techniques.
Les plus grandes centrales solaires déployées dans l'espace ont une puissance de 100 à 200 kW. Pour pousser des vaisseaux habités jusqu'à Mars, il faudrait faire 10 à 100 fois plus grand. Difficile, mais ce n'est jamais que de la bonne grosse ingénierie, des grandes structures à assembler, pas de la recherche technologique aussi pointue qu'en nucléaire. Pour un "tug", il faudrait de l'ordre de 500kW à 1 MW : tout à fait crédible en SEP.
En nucléaire, les derniers réacteurs lancés dans l'espace remontent aux années 80, d'une puissance de quelques kW, pour usage militaire, et d'un type tout à fait inadapté aux missions à longue durée. Et au passage, là aussi il y a des grands panneaux à assembler, ces immenses radiateurs de dissipation thermique (parce qu'au final, tout au plus 20% de l'énergie de fission se retrouve dans la propulsion, qui elle-même a un rendement de 50-60 %).
Aucun réacteur nucléaire n'a été lancé dans l'espace depuis plus de 20 ans, alors qu'il y a des milliers de satellites alimentés par des panneaux solaires, et des sondes à propulsion électrique, également alimentées en solaire (je rappelle qu'un RTG n'est pas un réacteur nucléaire).
Pour ce qui est d'aller au delà de Mars grâce à un réacteur nucléaire, le projet JIMO a avorté pour raison de coûts, pas mal de difficultés techniques, et il ne s'agissait que d'un "petit" réacteur nucléaire de 100 kW.

Ce projet russe est intéressant à suivre, ils peuvent toujours avoir quelques idées qui redonnent l'avantage au nucléaire, mais pour l'instant, à la seule vue de la présentation générale, je ne vois rien de très original par rapport aux études passées qui ont finit dans un tiroir.

A+
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@lambda0 a écrit:
@Syl35 a écrit:
...
Donc à court-terme, l'énergie nucléaire est à priori pour le moment la solution la plus "maitrisée" et quasi "prête".

C'est ce que je pensais il y a quelques années, mais j'en suis revenu.
En fait, ce serait plutôt précisément le contraire, pour des raisons déjà exposées, purement techniques.
Les plus grandes centrales solaires déployées dans l'espace ont une puissance de 100 à 200 kW. Pour pousser des vaisseaux habités jusqu'à Mars, il faudrait faire 10 à 100 fois plus grand. Difficile, mais ce n'est jamais que de la bonne grosse ingénierie, des grandes structures à assembler, pas de la recherche technologique aussi pointue qu'en nucléaire. Pour un "tug", il faudrait de l'ordre de 500kW à 1 MW : tout à fait crédible en SEP.
En nucléaire, les derniers réacteurs lancés dans l'espace remontent aux années 80, d'une puissance de quelques kW, pour usage militaire, et d'un type tout à fait inadapté aux missions à longue durée. Et au passage, là aussi il y a des grands panneaux à assembler, ces immenses radiateurs de dissipation thermique (parce qu'au final, tout au plus 20% de l'énergie de fission se retrouve dans la propulsion, qui elle-même a un rendement de 50-60 %).

Ca pose quans même d'énorme problèmes, notamment la taille de propulsion nécessaire pour pousser une telle structure (c'est un peu l'oeuf et la poule), mais surtout plus tu augmentes la taille des panneaux solaires, plus ils ont de chance sdêtre détériorés voire partiellement détruits par les impact de micro-météorites et diverses poussières pendant le vol (surtout en augmentant la vitesse du vaisseau...). Comme ils doivent tous être orientés vers le soleil ça fait une surface frontale du vaisseau phénoménale (alors que les panneaux radiateurs gigantesques eux peuvent être installés dans une configuration permettant une protection "optimum").

D'ailleurs mettre des panneaux solaires ne supprimera pas les panneaux de dissipation, car les panneaux solaires doivent eux-mêmes être refroidis (surtout au début du voyage, pask'après ça chauffe moins ;-)). Donc plus les panneaux sont grand, plus les radiateurs associés le seront aussi. Bref, nous avons certes les technologies nécessaires mais la conception reste extrèmement délicate quelque soit le choix final...

@lambda0 a écrit:
Ce projet russe est intéressant à suivre, ils peuvent toujours avoir quelques idées qui redonnent l'avantage au nucléaire, mais pour l'instant, à la seule vue de la présentation générale, je ne vois rien de très original par rapport aux études passées qui ont finit dans un tiroir.

A+

Oui, ça je suis un peu d'accord ;-).
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@Syl35 a écrit:
Ca pose quans même d'énorme problèmes, notamment la taille de propulsion nécessaire pour pousser une telle structure (c'est un peu l'oeuf et la poule), mais surtout plus tu augmentes la taille des panneaux solaires, plus ils ont de chance sdêtre détériorés voire partiellement détruits par les impact de micro-météorites et diverses poussières pendant le vol (surtout en augmentant la vitesse du vaisseau...).


Les impacts de micro-météorites ne peuvent avoir que des micro-conséquences. Et quand bien même un impact rendrait un grand panneau de 10 mètres carrés inopérant, cela resterait tout à fait marginal dans un ensemble de plusieurs milliers de mètres carrés. Quant à la vitesse, certes elle entre au carré dans la formule de l'énergie cinétique, mais il ne faut pas oublier que les vitesses relatives sont de l'ordre de 30 km/s dans les chocs spatiaux alors que l'incrément de vitesse dû au vaisseau n'est que de quelques km/s à la sortie de l'orbite terrestre.

Eventuellement, ce qui pourrait poser problème si le vaisseau est très grand, c'est la montée orbitale en évitant tous les débris spatiaux qui sont souvent plusieurs ordres de grandeur plus grands que les micro-météorites.

@Syl35 a écrit:
D'ailleurs mettre des panneaux solaires ne supprimera pas les panneaux de dissipation, car les panneaux solaires doivent eux-mêmes être refroidis (surtout au début du voyage, pask'après ça chauffe moins ;-)). Donc plus les panneaux sont grand, plus les radiateurs associés le seront aussi.


En es-tu bien sûr ? Le rayonnement étant proportionnel à la surface, j'ai du mal à comprendre comment les panneaux pourraient monter à des températures élevées. A moins que tu envisages le cas particulier de panneaux avec lentilles convergentes ?

Quoi qu'il en soit, mon impression actuelle est la suivante :

1) Réacteur nucléaire ou panneaux solaires gigantesques produisant des MW, on en est encore très loin. Pour les réacteurs, je suis d'accord avec Lambda 0. Pour les panneaux solaires, je pense que c'est plutôt le gigantisme qui est un verrou technologique car cela requerrait un assemblage en orbite et une maintenance d'une complexité effroyable.

2) Si on descend à la centaine de kW, cela change tout, car là effectivement, c'est déjà assez grand, mais on saurait faire avec des panneaux solaires. Cela limite la charge utile, mais si on s'en tient à des vaisseaux cargos de 10 à 20 tonnes et qu'on prend des trajectoires lentes, c'est tout bon.

A+,

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@Argyre a écrit:
En es-tu bien sûr ? Le rayonnement étant proportionnel à la surface, j'ai du mal à comprendre comment les panneaux pourraient monter à des températures élevées. A moins que tu envisages le cas particulier de panneaux avec lentilles convergentes

La récente EVA pour réparer la fuite d'ammoniac portait effectivement sur un circuit de refroidissement de panneau solaire de la station.
Je ne sais pas si on peut atteindre "des températures élevées" mais l'élévation doit être préjudiciable au rendement des cellules photo-voltaïques. Donc il faut un circuit de refroidissement dans le panneau et un radiateur pour évacuer cette chaleur dans l'espace.


Des différentes contraintes évoquées, je crois qu'on peut conclure que pour des destinations comprises entre Mercure et Mars .... le photovoltaïque peut convenir pour alimenter aussi bien la propulsion que les autres besoins du vaisseau, et cela sans imposer un trop grand gigantisme des structures.
AU-delà de Mars, cela devient trop contraignant ....
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Le système de refroidissement du moteur commencera ses tests en 2013 sur le réacteur expérimental MIR à Dimitrovgrad. Il d'agit de refroidir des élément atteignant plus de 1000°C

01/12/2012 Test coolant for YAERDU megawatt class will begin in 2013

Testing and development of technologies for the reactor coolant space nuclear power plant (YAERDU) megawatt class will begin in 2013, the deputy chief designer Elena NIKIET Romadova, speaking on opened on November 27 in Moscow, the International Scientific and Technical Conference "Innovative projects and nuclear energy technology." According to her, the next year on a research rector PEACE in Dimitrovgrad SSC-Riar loop will be installed for testing of helium-xenon coolant temperatures above 1000°C, write "News".

http://novosti-kosmonavtiki.ru/news/3810/
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Une maquette du module à énergie nucléaire à propulsion électrique présentée au MAKS 2013 par l'institut Keldysh. Il est destiné aux voyages lointains automatiques voire habités. Fin du développement 2018.

Vaisseau spatial à moteur nucléaire - Page 2 Russia-space-04-0813-lgn
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