Großraumschiffe: Mehrere große Fusionsreaktoren gegen viele kleinere

Was sind die Vorteile einer kleineren Anzahl größerer Fusionsreaktoren gegenüber einer größeren Anzahl kleinerer?

Wenn Sie viele kleine Reaktoren haben, haben Sie für das gleiche Gesamtvolumen an Brennstoff, das zwischen allen verwendet wird, eine viel größere Oberfläche als bei einem großen Reaktor. Dies bedeutet, dass Sie mehr Energie in das Aufheizen und Halten Ihres Brennstoffs auf der für die Fusion erforderlichen Ionendichte investieren. (Also größer > klein)

Ich suche nach Antworten in Bezug auf die Gesamtleistung pro Kubikmeter genutzten Rumpfraum und die für die Wartung benötigte Arbeitskraft.

In Bezug auf die Ausgangsleistung müssen Sie mehr von dieser Leistung zurückleiten, um die Reaktoren am Laufen zu halten, wenn Sie viele kleine verwenden, sodass die Ausgangsleistung geringer ist. Die Arbeitskraft wäre auch für viele kleinere höher.

Können Fusionsreaktoren so vergrößert und verkleinert werden? Oder gibt es andere Faktoren, die Fusionsreaktoren zu einem bestimmten Größenbereich neigen lassen?

Im Prinzip gibt es keine Begrenzung für die Größe nach oben oder unten (obwohl Sie wahrscheinlich ein paar technologische Fortschritte brauchen würden, wenn Sie anfangen wollen, etwas von der Größe der Sonne herzustellen). Je größer das Plasma (mehr Ionen), desto besser, da Sie eine viel höhere Chance haben, dass sie ein anderes Ion treffen, bevor sie versuchen, das Plasma zu verlassen (obwohl Magnete sie zurück in Sie lenken, werden Sie einen gewissen Verlust erleiden).

Wie in den anderen Antworten erwähnt, müssen in Bezug auf Effizienz und Personal verschiedene Kompromisse eingegangen werden. Ich würde sagen, das zugrunde liegende Kalkül muss sich auf die Gemeinkosten beziehen, dh wie viel Struktur benötigt wird, um die Reaktoren unterzubringen, wie viele Besatzungsmitglieder benötigt werden, um sich um sie zu kümmern, und wie viel Platz nicht nur für die Reaktoren, sondern auch für die damit verbundenen Reaktoren verwendet wird Rohrleitungen, Verkabelung, Steuerkabel usw. Wie viel opfern Sie dafür im Vergleich zu Waffen, Sensoren, Lebenserhaltungssystemen und so weiter?

Dies muss durch die verschiedenen Bedrohungen des Systems ausgeglichen werden. Ist es sehr wahrscheinlich, dass während einer Mission Reaktoren getroffen werden? Wenn die tragenden Strukturen oder Infrastrukturen wie Heizkörper, Kraftstoffleitungen usw. getroffen werden, führt dies zu einem Ausfall der Kaskade? Wenn es wahrscheinlich ist, dass Rektoren während einer Mission getroffen werden, dann ist es bis zu einem gewissen Punkt besser, mehr zu haben. Wenn es wahrscheinlicher ist, dass die zugehörigen Rohrleitungen und Strukturen getroffen werden und die Reaktoren außer Betrieb gesetzt werden, ist es vielleicht sinnvoller, weniger, größere Reaktoren zu haben.

Eine weitere Frage ist, wie viel Energie mindestens benötigt wird, um das Schiff oder ein Modul zu betreiben. Wenn die einzelnen Reaktoren zu klein sind, kann es passieren, dass die verbleibenden mit voller Leistung laufen, aber nicht genug Energie produziert wird, um das Schiff oder seine Systeme tatsächlich zu betreiben. Größere, redundante Reaktoren, die die Last schultern können, sind möglicherweise die bessere Wahl (lassen Sie sie unter normalen Umständen nur mit einem Bruchteil ihrer Leistung laufen).

Vieles davon kann also von den Umständen abhängen, die Sie für Ihre Geschichte einführen möchten, aber im Allgemeinen möchten Sie den niedrigsten Overhead und die Fähigkeit, das gesamte System zu betreiben, selbst wenn ein oder mehrere Reaktoren abgeschaltet werden müssen oder zerstört werden . Dies würde für die Idee sprechen, wenige, große Reaktoren zu verwenden.

Bedenken Sie, dass ein Fusionsplasma durch seine Oberfläche Energie verliert, aber der Großteil dieser Energie muss gehalten und verwendet werden, um die Atome zu verschmelzen.

Daher sind kleine Reaktoren tendenziell weniger effizient oder funktionieren überhaupt nicht, in dem Sinne, dass sie keine Energie produzieren, sondern sie absorbieren, um die Fusion aufrechtzuerhalten.

Je mehr Komponenten Sie haben, desto wahrscheinlicher ist ein Fehler.

Also, wenn Sie es bauen können, gehen Sie Single, gehen Sie groß.

Andere haben gute Gedanken über die Effizienzvorteile einer kleinen Anzahl großer Reaktoren beigesteuert. Diese Punkte sind gültig und ich denke, Sie sollten sie beachten.

Ich möchte nur einen Punkt beisteuern, der in die andere Richtung geht, vor allem, weil ich denke, dass dies einige interessante Handlungselemente für Ihre Geschichte ergeben könnte.

Ich habe keine direkten Kenntnisse über Fusionsreaktoren, aber ich habe eine Weile mit den größten (nach physikalischen Abmessungen, nicht nach Leistung) Kernspaltungsreaktoren gearbeitet, die jemals hergestellt wurden.

Eine interessante Eigenschaft physikalisch großer Reaktoren ist, dass die Kontrolle der Reaktion im Vergleich zu kleineren Einheiten schwieriger wird. Die Ausbreitungszeit von Neutronen durch den Kern wird erheblich, sodass sie nicht so schnell auf Steuereingaben reagieren wie kleine Reaktoren. Jetzt bin ich mir nicht einmal sicher, ob dies auf Fusionsreaktoren übertragbar ist, da sie ganz andere Bestien sind, aber wenn wir für einen Moment annehmen, dass dies der Fall ist, scheint mir, dass das Folgende wahr sein könnte

1. Ihre großen Reaktoren brauchen Zeit, um die Leistungsstufe zu ändern, sodass Sie eine Verzögerung haben, bevor Ihr Schiff beispielsweise seine Waffen vollständig aufladen oder die volle Beschleunigung anwenden oder auf Lichtgeschwindigkeit springen kann, wenn Ihr Universum Flugreisen beinhaltet

2. Vielleicht brauchen Sie eine Mischung aus großen und kleinen Einheiten, um 1 abzuschwächen

3. Große Einheiten sind möglicherweise anfälliger für Schäden oder Ausfälle des Steuerungssystems, was sie instabil macht und entweder eine katastrophale Explosion verursacht oder eine Abschaltung für Reparaturen erfordert.

Nur ein paar Ideen zum Spielen

Mehr Reaktoren im gesamten Schiff würden mehr Wartung und Besatzung erfordern. Selbst kleine Reaktoren würden Aufmerksamkeit erfordern, und wenn Ihre Schiffe wahrscheinlich Feinde angreifen oder Schaden erleiden, bräuchten Sie viel mehr Ingenieurteams, um die Reaktoren unterstützen zu können.

Ein Single Point of Failure (ein großer Reaktor) kann ebenfalls gefährlich sein, da er wahrscheinlich zum Hauptziel von Feinden wird. Auf der anderen Seite könnten zu viele kleine Reaktoren weniger effizient zum Abschirmen oder Schützen sein, was möglicherweise bedeutet, dass ein Feind nur auf einige von ihnen zielen muss, um wirklich Probleme an Bord zu verursachen (vielleicht sind Ihre hypothetischen Reaktoren nicht gefährlich, oder vielleicht sind sie - Ich stelle mir kleine nukleare Explosionen überall auf einem Schiff vor). Mehrere redundante Reaktoren wären eine gute Zwischenlösung. Nicht so viele, dass jede einzelne Person an Bord ein Reaktortechniker sein müsste, aber nicht so wenige, dass der Ausfall des Reaktors ein kompletter Stromausfall ist. Außerdem könnte es für eine optimalere Abschirmlösung sorgen. Ja, Sie müssen noch ein paar Dinge stark abschirmen, aber zumindest brauchen Sie diese Panzerung nicht für jeden kleinen Reaktor, der über das Schiff verteilt ist.

Damit könnten sich die redundanten Reaktoren bei Bedarf immer noch in Ihren modularen Abschnitten befinden.