Допустим, у нас есть космический корабль с термоядерным источником энергии. Импульс создается выбросом разогнанной магнитным полем плазмы...

Проблема в том, как преобразовать энергию высокотемпературной плазмы в реакторе в электричество, которое необходимо во-первых, для катушек, эту плазму удерживающих, во-вторых для магнитной системы разгона. Ну и на всякие бытовые цели тоже.

Будь у нас морской корабль, у которого за бортом целый океан холодной воды, можно было бы отбирать плазму из реактора понемногу, греть ей ту же самую воду во втором контуре, и пускать в паровую турбину. Но турбине (как и любой тепловой машине) нужен холодильник. А в космосе энергию можно только рассеивать в окружающий вакуум в виде теплового излучения. По закону Стефана-Больцмана E=σ T4. То есть эффективно рассеивать можно только при температурах порядка 1000К. А там цикл Карно. КПД пропорционален КПД=(Tн-Tх)/Tх. Следовательно хотелось бы иметь абсолютную температуру на входе в тепловую машину раза хотя бы в два больше температуры холодильника.

Казалось бы никаких проблем. У нас же плазма со звездными температурами. А вот хрен. Из каких конструкционных материалов турбину-то делать, чтобы она при такой температуре имела достаточный для межпланетных полетов ресурс?

С МГД-генератором проблема та же самая, разве что чуточку попроще.

Хм, а не окажутся ли оптимальным способом преобразования энергии плазмы в электричество фотоэлементы? (правда, нужны весьма термостойкие фотоэлементы). Но вот на контуре их охлаждения и правда можно турбину поставить.

Натурально вспомнилась эта знаменитая конструкция:

Мысль, которая сразу приходит в голову: если у нас есть термоядерный реактор - то

1) есть магнитная ловушка, удерживающая плазму

2) есть продукты реакции - ядра с энергией на много (на несколько порядков) превышаеющей энергию исходной плазмы

Соответственно, все, что нам надо - это отделить по возможности одни от других - в видах экономии топлива (если не нужны совсем высокие импульсы - можно не отделять) - и направить их в магнитное же сопло.

Отделить их сравнительно легко - именно по причине многократной разницы энергии, управлять ими тоже можно - энергии там в районе 1-2 миллиона электронвольт (MeV). так что вроде бы никаких особенных проблем нет: точнее есть - но это в основном проблемы создания термоядерного реактора.

Единственное но - нужная термоядерная реакция с низким выделением нейтронов, потому как нейтронами при помощи магнитного поля управлять нельзя. Таковая у нас есть -

Упреждая вопросы про Гелий-3 - на Луну за ним лететь не обязательно - Гелий-3 - продукт естественного распада трития, производимого в приличных количествах даже сейчас, так что достаточно наделать трития и немножко подождать (период полураспада трития - 12.33 года). Для наземной энергетики это бессмысленно - проще использовать тритий - тем более, что при этом поток нейтронов обеспечивает его же воспроизводство (да еще с приличным дополнительным выходом энергии)

Ну собственно - как говорят нам товарищи из NASA - так оно и есть:

Собственно - все более или менее понятно - плазма разогревается при разгоне в длинной трубе - потом в запечатанной области происходит термоядерная реакция, и ее выхлоп направляется в сопло. Некоторым это устройство должно до боли напоминать плазменный реактивный двигатель - VASIMR (который вроде как собираются в этом году приспособить к МКС) - и так оно и есть - это побочный продукт разработок в области термоядерных двигателей указанной схемы - по которым в 90-е и в РФ и в США проводились эксперименты.

Удельный импульс такой схемы может достигать 1-2 миллиона секунд, чего достаточно для разгона до скоростей 0.1-0.2c.

Вопрос электроснабжения всей этой машинерии тоже может быть решен сравнительно просто - например путем притормаживания выхлопа электромагнитным полем - никаких тепловых машин тут не надо, соответственно - не надо и циклов Карно, турбин и холодильников - в теории КПД тут может составлять под 100%.

На практике, конечно, эта штука все равно будет нехило греться - но разница на порядок самое меньшее - а там возникают уже и более другие варианты: первый и самый естественным - использовать для охлаждения рабочее тело (которое есть смысл впрыскивать в "камеру сгорания" для снижения удельного импульса - он для межпланетных перелетов заведомо избыточен.

Принцип тот же самый - ядерная реакция идет в плазме в магнитной ловушке, которая выпускает наружу осколки деления имеющие высокую скорость. Поскольку для ядерной реакции высокие начальные температуры не нужны - отпадают проблемы с разогревом плазмы. КПД системы при преобразовании всей энергии выхлопа в электричество по утверждениям авторов статьи может достигать 90%.

Понятно, что все это гладко на бумаге, а в реальности там наверняка уйма технических проблем - с другой стороны - ничего запредельно сложного в этих системах нет: более того - вполне возможно, что после тренировок на кошках VASIMR и энергетических токамаках, создание ТЯРД окажется вопросом в основном денег и времени.