Про горячий термоядерный синтез

[chemister2010]

Мне вот интересно, а почему не получил распространения ускорительный термоядерный синтез? Только если не делать сложные циклотроны с селекцией по энергии, а тупо ускорять большие объемы водорода разностью потенциалов и сталкивать с мишенью (например, бора). 

Вот в плазмотроне (который можно свободно купить) к примеру какая энергия протонов?

[podlyinarod]

Например, баланс энергии получается плохой. В термоядерном синтезе частицы колебасятся тепловым движением многократно и "бесплатно". А частицы для синтеза на мишени нужно каждый раз ускорять. И да-алеко не все из них прореагируют в мишени, и выход энергии (тем более, что он тепловой, там КПД далеко не 100%) не окупит затрат.

В плазмотроне несколько эВ, и близко не достигает.

Изменено 15 Января, 2022 в 06:48 пользователем podlyinarod

[chemister2010]

Я уже считал у себя на форуме: http://chemister.ru/forum/viewtopic.php?f=8&t=1091

 

1 моль ионов водорода с энергией 10 кэВ - это 960 МДж энергии, которой нужно затратить при 100% преобразовании в энергию протонов. На выходе должно получится в 870 раз больше (опять же при 100% преобразовании). Значит нужен механизм, который бы обеспечивал хотя бы 1% передачи энергии протонам (чтоб оставался запас на КПД системы).

 

Ядерный физик мне ответил, что низкое сечение реакции бор - водород, но судя по найденной информации, там разница сечений с T + D не настолько большая.

[podlyinarod]

6 минут назад, chemister2010 сказал:

низкое сечение реакции

Вот именно. Ускоряешь такой 1000 или 1000000 ионов, а реагирует один. Кроме того, 10 кЭв сильно "маловато будет", иначе бы термояд делали в рентгеновских трубках...

Изменено 15 Января, 2022 в 09:43 пользователем podlyinarod

[chemister2010]

Резонансные энергии (с наибольшим сечением термоядерной реакции) B-11 + H-1 = 675 кэВ (0,6 барн, по более новым данным 1,4 барна), D + T = 130 кэВ (5 барн).

Изменено 15 Января, 2022 в 09:55 пользователем chemister2010

[avg]

Да, там скорее нужно 10 МэВ.

[St2Ra3nn8ik]

9 часов назад, avg сказал:

Да, там скорее нужно 10 МэВ.

Это 110-120 гигаKельвин. Жарковато будет для термояда-то. На деле нужно попрохладнее раз в 100-1000.

[Максим0]

19 часов назад, avg сказал:

Да, там скорее нужно 10 МэВ.

На DT плазменные фокусы подают около 30 кВ. Причём при напряжении выше 80 кВ КПД даже снижается.

[chemister2010]

На встречные потоки соответственно нужно подавать в 2 раза меньшую энергию.

[Максим0]

15.01.2022 в 01:04, chemister2010 сказал:

Мне вот интересно, а почему не получил распространения ускорительный термоядерный синтез? Только если не делать сложные циклотроны с селекцией по энергии, а тупо ускорять большие объемы водорода разностью потенциалов и сталкивать с мишенью (например, бора). 

Вот в плазмотроне (который можно свободно купить) к примеру какая энергия протонов?

Я думаю в этом веке чистому термояду рентабельным не стать - все эти конструкции будут чудовищно стоить и срок их окупаемости превысит горизонт планирования капиталистов. Я считаю это достаточно веским основанием изменить подход к основной продукции термоядерного синтеза, ей должна стать не энергия, а нейтронный поток. Нейтронный поток в промышленных объёмах окупаясь не выдержит ни одна первая стенка, поэтому её просто не должно быть - значит система должна работать импульсно, а термоядерное топливо надо заключать в материал резко прибавляющий стоимость в результате облучения. Самый выгодные материалы в расчёте на термоядерный нейтрон - уран-233 и плутоний, поэтому термоядерная бомба - самый экономически эффективный трансмутатор, вот только его продукцию надо ещё собрать, а сами заряды - оптимизировать.

В ходе оптимизации выясняется превосходство низкой плотности нейтронного потока даваемой одноступенчатыми термоядерными зарядами над двухступенчатыми и уран-плутониевого цикла над торий-урановым. Приходим к варианту типа РДС-6с, но с полной загрузкой трития и заменой урана-235 на плутоний-239... и тут нас ждёт очередное изменение смысла термоядерного горючего - вместо производства нейтронного потока лишь добавление энергии нейтронному потоку - с 2 МэВ до 14 МэВ. При моделировании процесса взрыва обнаруживается что в широком диапазоне начальных условий наработка трития оказывается большей чем его сгорание - процесс с избытком замыкается по тритию, кроме того процесс с огромным избытком замыкается по плутонию и он оказывается бомбового качества - наработка чётного изотопа в уране оказывается подавленна, а чётные образующиеся в плутониевой зажигалке на большую часть сгорают.

На входе обеднённый уран, литий-6 и дейтерий. На выходе оружейный плутоний, тритий и гелий-3, причём в продукты деления урана уйдёт во много раз меньше чем в реакторах-размножителях. Весь имеющийся парк реакторов можно будет загрузить торий-плутониевым топливом, причём стоимость реакторной энергии существенно упадёт - основным фактором снижения стоимости станет при этом даже не снижение цены топлива, а увеличение ресурса реактора из-за большего нейтронного сечения компонентов топлива.

И для желающих запустить промышленный D³He реактор получится достаточное производство гелия-3 на Земле - из распавшегося избыточного трития - смысл лететь на Луну за ним исчезнет, станет абсолютно нерентабельным... хотя для целей производства энергии на Земле Луна и была абсолютно нерентабельна.