Sur le générateur nucléaire SAFE-400

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Après plus de 30 ans de projets initiés et avortés, il semble que le développement du réacteur SAFE-400 ira à son terme, et le système est en cours de tests. Il s'agit d'un générateur nucléaire à fission, d'une puissance de 100 kWe, destiné initialement à alimenter la propulsion ionique de JIMO.
La disponibilité d'un tel réacteur est une étape importante pour le développement de la propulsion électrique.

Sur le SAFE-400 :
http://www3.inspi.ufl.edu/icapp/program/abstracts/1186.html

http://www.world-nuclear.org/info/printable_information_papers/inf82print.htm
The SAFE-400 space fission reactor (Safe Affordable Fission Engine) is a 400 kWt HPS producing 100 kWe to power a space vehicle using two Brayton power systems - gas turbines driven directly by the hot gas from the reactor. Heat exchanger outlet temperature is 880°C. The reactor has 127 identical heatpipe modules made of molybdenum, or niobium with 1% zirconium. Each has three fuel pins 1 cm diameter, nesting together into a compact hexagonal core 25 cm across. The fuel pins are 70 cm long (fuelled length 56 cm), the total heatpipe length is 145 cm, extending 75 cm above the core, where they are coupled with the heat exchangers. The core with reflector has a 51 cm diameter. The mass of the core is about 512 kg and each heat exchanger is 72 kg.
SAFE has also been tested with an electric ion drive.


Autres :
Une thèse du MIT décrivant des réacteurs de puissance supérieure (> 1 MWe) : SELENE
http://web.mit.edu/~sdavies/MacData/afs.course.lockers/22/22.33/www/thesis.pdf
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Passionnant !
Quand serait il dispo ?
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@Fabien a écrit:Passionnant !
Quand serait il dispo ?

En principe, 2007-2008. Le système est en cours de tests, et a déjà été branché sur un moteur ionique.
Ce générateur ouvre des perspectives très intéressantes pour expédier des grosses sondes vers Jupiter et au delà.

A+
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Une petite curiosité : sur le site de la WNA référencé plus haut, il y a une allusion à un ancien programme français ERATO.
Recherche faite, on trouve ceci :
http://www.francenuc.org/fr_chn/filieres7.htm

Il semble donc y avoir eu en France un avant-projet, collaboration entre le CNES et le CEA, pour développer un générateur nucléaire spatial.
Peut-être que tout espoir n'est pas perdu que l'Europe spatiale sorte de son sous-développement par rapport à l'énergie nucléaire, grâce au savoir-faire du CEA, pour peu qu'elle surmonte quelques tabous et blocages psychologiques.

En attendant, les américains préparent leur bond en avant...
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@doublemexpress a écrit:Tu voulais écrire "leur boooooooommmmmmmm" en avant ! :lolnasa:
Je me demande d'ou sort cette légende urbaine qui insinue qu'un générateur nucléaire pourrait se mettre en régime de désassemblage dynamique comparable à celui d'une arme nucléaire. C'est avoir une ignorance complète de la difficulté à obtenir ce type de régime explosif.

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Au moins une retombée positive de l'effet de serre et aussi de la pénurie de pétrole qui se profilent: le nucléaire est moins tabou, même si il ne faut pas sous-estimer les freins à son développement.
La NASA ne perd pas son temps et avance ses pions avec intelligence.
Pour s'établir durablement dans le système solaire au -de- là de l'orbite terrestre, le nucléaire est incontournable .Sinon la mission habitée vers Mars aura peut-être lieu , mais ne sera qu'un feu de "paille" comme les missions Apollo vers la Lune. Donc vive le feu nucléaire...mais pacifique ;) !
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@lambda0 a écrit:http://www.world-nuclear.org/info/printable_information_papers/inf82print.htm
The SAFE-400 space fission reactor (Safe Affordable Fission Engine) is a 400 kWt HPS producing 100 kWe to power a space vehicle using two Brayton power systems - gas turbines driven directly by the hot gas from the reactor. Heat exchanger outlet temperature is 880°C. The reactor has 127 identical heatpipe modules made of molybdenum, or niobium with 1% zirconium. Each has three fuel pins 1 cm diameter, nesting together into a compact hexagonal core 25 cm across. The fuel pins are 70 cm long (fuelled length 56 cm), the total heatpipe length is 145 cm, extending 75 cm above the core, where they are coupled with the heat exchangers. The core with reflector has a 51 cm diameter. The mass of the core is about 512 kg and each heat exchanger is 72 kg.
SAFE has also been tested with an electric ion drive.
J'avais mis en ligne depuis un certain temps le tableau comparatif cité dans ce lien en le complétant avec les masses spécifiques en kg/kWe :
http://minilien.com/?7E6kkBn04Y
(Fichier Excel, attention à la barre jaune de l'anti-popup de Windows au sommet de votre fenêtre ou à tout autre bloqueur de popup)

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@Henri a écrit:Je me demande d'ou sort cette légende urbaine qui insinue qu'un générateur nucléaire pourrait se mettre en régime de désassemblage dynamique comparable à celui d'une arme nucléaire.
Certainement de certains activistes fondamentalistes pour qui il n'y a que deux équation, à ressortir suivant le contexte:
1) Nucléaire = Hiroshima
2) Nucléaire = Tchernobyl
(avec quelques variantes comme Tree Miles Island p.ex.)

@Henri a écrit:C'est avoir une ignorance complète de la difficulté à obtenir ce type de régime explosif.
La "théorie" est simple: obtenir brutalement la masse critique en lieu confiné.
La pratique montre qu'il faut des dixaines d'années-hommes de recherche appliquée pour y arriver.
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@giwa a écrit:Au moins une retombée positive de l'effet de serre et aussi de la pénurie de pétrole qui se profilent: le nucléaire est moins tabou, même si il ne faut pas sous-estimer les freins à son développement.
La NASA ne perd pas son temps et avance ses pions avec intelligence.

Le document de politique spatiale US paru fin aout est très explicite à ce sujet : il balise le terrain pour que ces développements ne soient pas une fois de plus étouffés par des considérations politiques.
Accessoirement, en cas d'accident au lancement, l'uranium enrichi est bien moins toxique que le plutonium des petits RTG embarqués sur Cassini, New Horizon, etc., bien que le SAFE-400 soit des centaines de fois plus puissant.

@Henri a écrit:J'avais mis en ligne depuis un certain temps le tableau comparatif cité dans ce lien en le complétant avec les masses spécifiques en kg/kWe :
http://minilien.com/?7E6kkBn04Y
Oui, j'avais vu. Par contre, le tableur indique une conversion thermoélectrique, alors que le site du WNA et l'abstract du LANL parlent d'une conversion dynamique par cycle Brayton.
Mais j'ai du mal à trouver des détails techniques sur ce réacteur, c'est peut-être encore classifié, ou seulement récemment déclassifié.

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Maintenant en intégrant la masse des radiateurs et des boucliers de radiations (même pour une charge utile non-habitée il faut atténuer le flux radiatif) le rapport [puissance électrique / masse] est assez médiocre en dessous du seuil des 100 MWe. Le principal interêt semble être d'alimenter pendant plusieurs années un propulseur ionique pour des missions lointaines (Jupiter, Pluton voire incursion de quelques centaines d'UA plus loin).
Sinon il y a le concept plus prometteur de "NEP with Vapor Core Reactor" opérant en phase gaseuse de UF4, et où la conversion en énergie électrique se ferait directement via MHD.
Quelques liens :
http://www.inspi.ufl.edu/research/gcr/index.html
http://www.inspi.ufl.edu/gcr.pdf

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@lambda0 a écrit:
Accessoirement, en cas d'accident au lancement, l'uranium enrichi est bien moins toxique que le plutonium des petits RTG embarqués sur Cassini, New Horizon, etc., bien que le SAFE-400 soit des centaines de fois plus puissant.


Je suis tout à fait d'accord avec ce point de sécurité que tu avances...sauf que çà n'a rien d'accessoire ;)
çà sera quant même fort de...café...que du plutonium bien plus toxique...chimiquement ;) ait pu décoller au nez et à la barbe des fanatiques anti nucléaires et que l'uranium dont la toxicité est moindre n'aurait pas le feu ...Vert ;)
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@giwa a écrit:
@lambda0 a écrit:
Accessoirement, en cas d'accident au lancement, l'uranium enrichi est bien moins toxique que le plutonium des petits RTG embarqués sur Cassini, New Horizon, etc., bien que le SAFE-400 soit des centaines de fois plus puissant.


Je suis tout à fait d'accord avec ce point de sécurité que tu avances...sauf que çà n'a rien d'accessoire ;)
çà sera quant même fort de...café...que du plutonium bien plus toxique...chimiquement ;) ait pu décoller au nez et à la barbe des fanatiques anti nucléaires et que l'uranium dont la toxicité est moindre n'aurait pas le feu ...Vert ;)
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Justement, le principal inconvénient des RTG est l'utilisation d'un isotope du Plutonium qui est déjà "chaud" avec en prime une toxicité chimique du Plutonium aussi importante que sa radio-toxicité... L'utilisation de réacteurs à l'Uranium présente l'avantage d'avoir un matériau qui au départ a une toxicité chimique très faible, et n'est que très faiblement radio-actif, puisque le réacteur n'a pas encore divergé... En résumé, un réacteur à l'Uranium (même enrichi) est beaucoup moins dangereux qu'un générateur isotopique au Plutonium...

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@Socrates a écrit:
Voilà qui est intéressant et qui me donne une idée, idée qui me ramène à ces questions:
radioactivité...
(mettons de côté les neutrons)
les particules alpha sont-elles neutres ou chargées?
idée: récupérer l'énergie des particules chargées et en déplacement rapide par induction.
sii... alors idée réaliste ou pas?
@+socrates

Elles sont initialement chargées, mais le libre parcours moyen dans le combustible ne dépasse pas quelques microns. Et dans le cas présent, l'énergie est emportée essentiellement par les fragments de fission, pas par la décroissance radioactive naturelle de l'uranium.
Par contre, il y a bien des géométries (couches minces) qui permettraient de récupérer directement l'énergie cinétique des fragments de fission par un champ électromagnétique : concept développé par Carlo Rubbia, et déjà évoqué dans une discussion précédente.

@Henri a écrit:
Sinon il y a le concept plus prometteur de "NEP with Vapor Core Reactor" opérant en phase gaseuse de UF4, et où la conversion en énergie électrique se ferait directement via MHD.
Quelques liens :
http://www.inspi.ufl.edu/research/gcr/index.html
http://www.inspi.ufl.edu/gcr.pdf

Je connaissais ce principe, je dois avoir aussi de la doc dessus. Assez audacieux, plutôt pour des hautes puissances (des MWe) et pour pousser des vaisseaux habités. Et d'après une étude, on arriverait à un réacteur de 200 MWe pesant seulement 60 t (référence chez moi, je la replacerai ici demain si je retrouve).
Dans 20 ou 30 ans et quelques milliards de dollars peut-être...

Mais en attendant, un "petit" générateur comme le SAFE-400 permettra de faire pas mal de choses intéressantes avec des sondes automatiques. Et officiellement, la mission JIMO n'est que différée.

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Très intéressant.
Ces nouveaux générateurs sont une étape quasi obligatoire pour passer à la vitesse supérieure dans l'exploration spatiale, que ce soit en automatique (JIMO) ou pour l'habité (Mars Direct requiert notamment un générateur de la classe 100 kWe).
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Une proposition de mission pour le SAFE-400 : la mission Poséidon
http://www.sop.usra.edu/rasc-al/2004_papers/embry_poseidon/erau_poseidon.pdf
Voir schémas du réacteur et explications en 3.5
Le réacteur est dimensionné à 400 kWe pour alimenter 38 moteurs ioniques NSTAR de 10 kW.
Vue d'ensemble de la sonde Poséidon en 3.8
(C'est le projet d'étude d'un groupe d'étudiants)

Un autre projet d'étudiants, du département d'ingénierie nucléaire du MIT, pour un générateur nucléaire de 100 kW:
"The martian surface reactor : an advanced nuclear power station for manned extraterrestrial exploration"
http://stuff.mit.edu/afs/athena/course/22/22.33/FINAL%20REPORT/22.033%20MSR%20Final%20Report.pdf
(271 pages, 4 Mo, plus complet et beaucoup plus orienté ingénierie nucléaire que l'étude Poséidon)
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Il est certain qu'un réacteur nucléaire retombant sur terre à la suite d'un échec au lancement aurait des répercussions dans l'opinion bien plus facheuse que la simple dispersion des matériaux fissiles, mais il me semble tout aussi vrai que sont utilisation est indispensable pour passer à l'héchelle supérieure de l'exploration spatiale.
Peut-être faudra-t-il envisager des lancements "nuclear rated" avec le réacteur dans une capsule supportant une rentrée atmosphèrique (et ces parachutes) et surmontée d'une tour d'éjection; le réacteur étant donc assemblé au reste du vaisseau en orbite. Celà serait lourd et coûteux mais on serait aussi dans le cadre de missions d'envergures ,alors... :?:
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@Socrates a écrit:
@Baratong a écrit:

Il est certain qu'un réacteur nucléaire retombant sur terre à la suite d'un échec au lancement aurait des répercussions dans l'opinion bien plus facheuse que la simple dispersion des matériaux fissiles, mais il me semble tout aussi vrai que sont utilisation est indispensable pour passer à l'héchelle supérieure de l'exploration spatiale.
Peut-être faudra-t-il envisager des lancements "nuclear rated" avec le réacteur dans une capsule supportant une rentrée atmosphèrique (et ces parachutes) et surmontée d'une tour d'éjection; le réacteur étant donc assemblé au reste du vaisseau en orbite. Celà serait lourd et coûteux mais on serait aussi dans le cadre de missions d'envergures ,alors... :?:

c'est aussi ce que je me suis dit tout à l'heureà la lecture des deux doc que cite lambda0. Et j'ai pensée au lanceur soyuz qui est bon marché.
à+

En effet, et, corrigez moi si je me trompe, une orbite basse de faible inclinaison doit être plus souple pour planifier des rendez-vous spatiaux: donc Kourou port de départ pour les orbites d'assemblages des grands projets d'explorations! :eeks:
(et cela pourrait une forme de contribution majeure de l'europe dans des programmes internationaux.)
Baratong
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[Attention: ancien sujet réactivé]

dsl de faire de l'archéologie avec ce post de 2006 mais y a-t-il des nouvelle a propos de ce type de générateur nucleaire spatial .
bref ou en est l'état de l'art ( d'après vous ) sur ce sujet
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peronik

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@peronik a écrit:dsl de faire de l'archéologie avec ce post de 2006 mais y a-t-il des nouvelle a propos de ce type de générateur nucleaire spatial .
bref ou en est l'état de l'art ( d'après vous ) sur ce sujet
Projet annulé, avec Prometheus.
A ma connaissance, ils ont quand même construit et fait fonctionner avec succès un prototype (mais sans matière fissile, avec des résistances chauffantes) et l'ont couplé à un moteur ionique. Ce développement était motivé par une mission comme JIMO.

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