1. А что если заключить топливо (UO2) в шарики из пиролитического графита с промежуточной вставкой карбидом кремния? (Сильно ли упадёт тепловыделение?) (А стоит ли вообще оно того? ("Гасить" нейтроны из быстрых в медленные)) (уточнение: реактор жидкостно-солевой)
2. Поскольку предполагается, что реактор на водяном паре в условиях невесомости работать будет. То он создаётся на термоэмиссии. Эффективно ли будет сделать несколько анодов буквально внутри реактора. Условно, если взять катод как стенки реактора, греть их, и между стенками пропустить провод как анод. (Учитывая, что пространство между катодом и анодом будет заполнено парами ионов цезия)?
3. Если 2 эффективно, то: какой металл лучше использовать как катод и как анод?
если появятся ещё то напишу отдельный тред. (спасибо за понимание! я тут первый раз)
Хороший набор вопросов.
Заинтересовал.)
Так что, давай попробуем по порядку.
>Оболочка из пиролитического графита и SiC вокруг UO2 в ЖСР.
Ну посмотрим влияние на тепловыделение :
UO2 сам по себе — плохой теплопроводник. Введение дополнительной оболочки ( особенно SiC и пирографита ) ещё более затруднит теплопередачу, особенно если структура будет многослойной.
>Тепловыделение как ядерная характеристика ( энергия деления ) – не изменится, но температура топливных частиц возрастёт, что может создать проблемы для теплообмена с солью.
Однако, пирографит сам по себе неплохо проводит тепло вдоль волокон, и в нужной геометрии может частично компенсировать тепловое сопротивление.
>Стоит ли оно того ?
Оболочка TRISO - типа ( где именно такая структура используется : UO2 → SiC → пирографит ) давно доказала свою эффективность в газоохлаждаемых реакторах. Она вообще изолирует продукты деления, обеспечивает прочность, медленно сгорает в графите, но стабильна при контакте с солями ( при условии правильного подбора материалов ).
Но в жидкосолевых реакторах топливо обычно растворено в соли, тому пример : UF4 или ThF4 , и в этом случае, твёрдые гранулы UO2 не являются стандартом. Ты же, по сути, предлагаешь гибридный подход.
>Замедление нейтронов.
Да, графит и SiC замедляют нейтроны. Это может быть полезно, если реактор должен работать на тёплых или тепловых нейтронах. В ЖСР часто стремятся к быстрому спектру ( особенно для сжигания актиноидов ), но бывают и тепловые ЖСР.
Итого, на выходе мы получаем : если ты хочешь тепловой спектр, эта оболочка уместна. Если же приоритет — быстрый спектр, тогда не стоит — графит и SiC слишком сильно « гасят » нейтроны.
>2.
Считаю, что да, это имеет смысл. Идея — близка к конструкции TFE ( С англ будет термоионный топливный элемент – это устройство, которое объединяет источник тепла ядерного топлива с термоионным преобразователем энергии (ТЭП). ТЭП предназначены для использования в качестве источников энергии для таких приложений, как дальние космические миссии. Они работают, преобразуя тепло от ядерного топлива в электричество посредством процесса термоионной эмиссии, при котором электроны испускаются горячей поверхностью (эмиттером).
>Цезий как рабочий газ :
Цезий, я бы сказала, идеален, для заполнения зазора между катодом и анодом : он снижает работу выхода ионов, улучшает ток эмиссии.
В условиях высокого давления и высокой температуры цезий будет в паровой фазе и обеспечит эффективную эмиссию.
>Катод — стенки реактора, аноды — проводники внутри.
Ну..думаю, физически это реализуемо.
Главное — обеспечить стабильный температурный градиент и отвод электронов с анода.
Система потребует магнитной изоляции или электростатической фокусировки, чтобы тупо избежать утечек тока.
>3. Какие металлы лучше для катода и анода ?
– Для катода :
Нужен металл с высокой температурой плавления и низкой работой выхода электрона. Лучшие кандидаты тут :
Тантал — хорошая эмиссия, химстойкость.
Вольфрам – ( мой любимый гандон ) классика термоэмиссии, он же и устойчив до 3000°C.
Молибден — если температуры ниже.
Также сюда применимы карбиды : к примеру, TaC, ZrC, особенно в условиях агрессивных солей.
– Для анода :
Требуется хороший приём электрона + стойкость к цезию и температуре : может..молибден, ниобий высоколегированная нержавейка — стандартный выбор.
Если в данном случае нужно уменьшить контактное сопротивление — можно нанести тонкий слой платины, иридия или на крайний случай, золота. ( если цена не критична ).
Блять, для такого извиваться пришлось, надеюсь ответила. Будут вопросы, задавай.