Свет в конце термоядерного туннеля?

По материалам Евроньюс

Франция представит ЕС в проекте "рукотворного солнца"

Первый этап международного соревнования вокруг выбора места строительства реактора теромядерного синтеза пройден: из двух европейских стран - Франции и Испании - предпочтение отдано Франции. Теперь эта страна в качестве представителя ЕС включится в более сложное состязание с другими участниками проекта, а это 7 государств, в том числе Россия, Япония, Канада

По масшстабам задач проект строительства термоядерного реактора превосходит проект Международной космической станции. Его реализация избавит промышленные страны от энергетической зависмости.

Общая стоимость проекта - 4, 7 миллиардов евро.40 процентов бюджета внесут либо Япония, либо ЕС - этот вопрос до сих пор открытый. Остальные участники консорциума выделят по 10 процентов от требуемой суммы.

Реактор термоядерного синтеза ученые называют "рукотворным солнцем" : главное достоинство синтеза такого рода в том, что в нем задейстованы возобновляемые в природе вещества, а не уран или нефть с газом. Разработки в этой области длятся уже более тридцати лет.

Пора лететь на Луну? Не потому ли китайцы так с космосом задёргались?

Ну, по-моему в качестве места для строительства ИТЭР Россию никто всерьёз и не рассматривал, в том числе у нас. Говорили насчёт Испании, Франции, Канады или Японии. Япония, наверное, тоже отпадёт в конце концов - сейсмика всё же... Обидно будет, если такая дорогая штука от толчка накроется, сейсмобезопасность обеспечивать - тоже бешеных денег и сил стоить будет.

 А насчёт Луны... Лететь, конечно, надо, но лунный Не3 раньше, чем лет через 20, не понадобится. Возможно, что и больше времени пройдёт. Сейчас только-только пытаются получить энергетически реакцию для D-T, а для D-He3 всё будет на порядки сложнее - и температура для неё должна быть выше примерно на порядок, и критерий Лоусона тоже... А из этого - растёт давление плазмы, значит, сильно возрастает потребное значение напряжённости магн. поля. А это - ох, проблема... Сейчас в достаточно больших объёмах можно получать поля порядка 5-10 Тл, и на ближайшее время это, похоже, предел (лимитируется прочность материалов). Если пытаться в таких полях жечь D-He3, то для получения эквивалентной D-T реактору мощности потребуется значительно увеличить объём реакторной камеры, а большой камере станет еще тяжелее создавать магнитное поле. Так что на введение Не3 в обиход времени уйдёт много... Другой вопрос, что хорошо бы ко времени уже иметь готовой всю лунную инфраструктуру.

Fakir, 27.11.2003 21:17:06:

А насчёт Луны... Лететь, конечно, надо, но лунный Не3 раньше, чем лет через 20, не понадобится. Возможно, что и больше времени пройдёт.

 

Вы, однако, оптимист. У Курчатова научились?

[quote|Fakir, 27.11.2003 21:17:06:]  Сейчас в достаточно больших объёмах можно получать поля порядка 5-10 Тл, и на ближайшее время это, похоже, предел (лимитируется прочность материалов).
[/QUOTE]

 Что-то я за 30-40 Тл слыхал, аж лет 15 назад. Правда в каком объёме - не скажу.

>Бродяга
>Что-то я за 30-40 Тл слыхал, аж лет 15 назад. Правда в каком объёме - не >скажу.

     Можно сделать и порядка 100 Тл, но кратковременно и в малом объёме. Для больших же современных термоядерных установок - и 10 Тл весьма оптимистичная цифра.


>Streamflow
>Вы, однако, оптимист. У Курчатова научились?

  Как в народе поют:

  Когда ж Курчатов попросил у бога термояд,
  Господь его предупредил: "Намучаешься, брат!"

  Оптимистов и кроме Игорь Васильевича было много, особенно на начальном этапе.
  Но в данном случае некоторые основания для оптимизма есть. ИТЭР сделают лет через 10 - значит, будет уже экономическое обоснование для дальнейшего развития. А будут средства - еще лет за 10 можно будет прилично продвинуться, тем более что и экспериментальный парк улучшится. Кроме того, за 20 лет наверняка продвинутся альтернативные схемы - и от открытых ловушек разных типов результатов можно ожидать, и от инерциального УТС, может, и на Z-пинчах удастся реактор сделать (пока подписывают соглашения на разработку установки, которая должна дать единичное термоядерное зажигание, но кое-кто уже мечтает и о реакторе). А если чего-нибудь в мю-катализе прорвётся - тогда вообще гран шарман.

Про лунный He-3 это первокласная байка! В масштабах всей Луны его конечно много, но на 1 кг лунного реголита очень мало. Энергия He-3 в 1кг лунной породы менше, чем в 1кг угля.

Почему же не удастся? Если взять пару Не3+Не3 - нейтронов не будет. Да и просто D-He3 уменьшит нейтронный поток во много раз, значит, уменьшит радиационную нагрузку на конструкционные материалы и позволит продлить срок службы реактора.

Whitefox, 27.11.2003 19:04:27:

  Первый этап международного соревнования вокруг выбора места строительства реактора теромядерного синтеза пройден.

  По масшстабам задач проект строительства термоядерного реактора превосходит проект Международной космической станции. Общая стоимость проекта - 4, 7 миллиардов евро. 40 процентов бюджета внесут либо Япония, либо ЕС - вопрос до сих пор открытый.

  Разработки в этой области длятся уже более тридцати лет

 

  Первый этап выбора места строительства реактора теромядерного синтеза пройден - пойдут следующие этапы выбора места. А потом начнется грызня кто сколько должен платить. А потом вдруг "Грийнпийс" того места бунт поднымет... А потом строить и налажывать надо...
  Так что приготовьтесь к долгому ожиданию.

А разработки в этой области длятся уже более 40 лет.

Больше полтинника длятся:) А если принять во внимание и ранние намёки, то и около 70 наберётся.

А еще вполне возможен такой вариант: тритий нарабатывается на больших "грязных" ТЯР, которые сами работают на тритии. А избытки трития оставляются на хранение с целью получить He3 для "чистых" компактных реакторов.

И никакого реголита.

Кстати, гелий-3 никто сжигать толком не умеет, и перспективы этого цикла туманны.А если говорить о прорывах, то есть еще бор-11+водород - цикл тоже очень и очень чистый.
Да, и некоторые системы напрямую завязаны на топливо. Например, мюонный катализ работать будет только с Т+D. Для другого топлива он даже в теории неэффективен. :\

Так что необязательно, что раз термояд - так сразу Луна и гелий.
Очень необязательно.

А жаль . По крайней мере, на этом форуме...

Но, ПМСМ, именно тритийный цикл перспективен. Потому что им можно заткнуть рот занудам, котторые кричат, что нам нечго делать в космосе. Кончно, это и есть так, но ведь потом всё равно начинать придётся! Кт опервый - тот и победит!

Где бы почитать начальные сведения по различным циклам? Эдакий ликбез...

2 avmich:
Например, хороший FAQ
на faqs.org

Краткая табличка оттуда.

1. ...
2.  
3. D+D   -> T (1.01 MeV) + p (3.02 MeV) (50%)  
4.       -> He3 (0.82 MeV) + n (2.45 MeV) (50%)  <- most abundant fuel
5.       -> He4 + about 20 MeV of gamma rays (about 0.0001%; depends
6.                                            somewhat on temperature.)
7.       (most other low-probability branches are omitted below)
8. D+T   -> He4 (3.5 MeV) + n (14.1 MeV)  <-easiest to achieve
9. D+He3 -> He4 (3.6 MeV) + p (14.7 MeV)  <-easiest aneutronic reaction
10.                                      "aneutronic" is explained below.
11. T+T   -> He4 + 2n + 11.3 MeV
12. He3+T -> He4 + p + n + 12.1 MeV (51%)
13.       -> He4 (4.8) + D (9.5) (43%)
14.       -> He4 (0.5) + n (1.9) + p (11.9) (6%)  <- via He5 decay
15.                                    
16. p+Li6 -> He4 (1.7) + He3 (2.3)      <- another aneutronic reaction
17. p+Li7 -> 2 He4 + 17.3 MeV (20%)
18.       -> Be7 + n -1.6 MeV (80%)     <- endothermic, not good.
19. D+Li6 -> 2He4 + 22.4 MeV            <- also aneutronic, but you
20.                                               get D-D reactions too.
21. p+B11 -> 3 He4 + 8.7 MeV <- harder to do, but more energy than p+Li6
22. n+Li6 -> He4 (2.1) + T (2.7)        <- this can convert n's to T's
23. n+Li7 -> He4 + T + n - some energy
24. ...

А если будут интересны более сложные (или экзотичные) циклы, то прямая дорога на EXFOR - это база данных по сечениям ядерных реакций. Правда, это уже не ликбез, а ядрёная наука со всеми причиндалами.

Татарин, 01.12.2003 20:29:35:

2 avmich:
Например, хороший FAQ
на faqs.org

Краткая табличка оттуда.

 

Ошибочка там
Реакция D+He3 -> He4 (3.6 MeV) + p (14.7 MeV) вовсе не Анейтронная. Дело в том, что если присутвует D, то рядЫшком всегда будет протекать D+D В меньших масшьабах конечно, но будет. А соответвенно и цепочка
 D+D -> He3 (0.82 MeV) + n.

Самая перспективная на мой(и не только ) взгляд реакция - p+B11 -> 3 He4 + 8.7 MeV
А вот кто догадается ПОЧЕМУ?

Ник

Ниже тама все описано

>The second hurdle is neutron production via "trash" (secondary)
>reactions. That is, the main reaction may be neutron-free,
>but there will be pollution reactions that may emit neutrons.
>[ The products of the main reaction, e.g. He3, can be trapped in[/html_font]
>your reactor temporarily, and fuse with other ions in the system
[html_font size="-2" color="#808080"]>in messy ways. ]
>Even if this is only a few percent, it can lead to big neutron
>emission. For example, the D+He3 reaction will also have some D+D
>reactions occuring.
>[ Because in your reactor you will have a lot of Ds and He3s, and[/html_font]
[html_font size="-2" color="#808080"]>the Ds will collide with each other as well as with the He3s. ]
....
>If the reactor is optmized (run in a He3 rich mode) the number
>of neutrons can be minimized. The neutron power can be as low
>as about 5% of the total. However, in a 1000 megawatt reactor,
>5% is 50 MW of neutron power.

ну и про B11

>On the other hand, it is my understanding that the p-B11 reaction
>is completely neutron free, but of course it is much harder
>to light.

Ошибочка там
Реакция D+He3 -> He4 (3.6 MeV) + p (14.7 MeV)  вовсе не Анейтронная. Дело в том, что если присутвует D, то рядЫшком всегда будет протекать D+D  В меньших масшьабах конечно, но будет. А соответвенно  и цепочка
 D+D -> He3 (0.82 MeV) + n.

Самая перспективная на мой(и не только ) взгляд реакция - p+B11 -> 3 He4 + 8.7 MeV
А вот кто догадается ПОЧЕМУ?   

 

Ну, если строго, то и B11+p (она тоже мне очень нравится ) совсем не без нейтронов.
Ибо там (практически для всех систем, кроме, разве что, коллайдера) есть очень гадкая побочная ветвь: B11+He4->C14+n-Е. Учитывая, что гелия, как продукта первой реакции, там много, и энергии у него до фига, реакция будет идти с заметно ненулевой вероятностью.
Да, о боре-10 тоже забывать не стоит, 100% обогащение по бору-11 вряд ли возможно. А значит - опять нейтроны, тритий, бериллий-7.

А вот почему на Ваш взгляд "бор-водород" перспективная - я не знаю.
У нее на самом деле много плюсов. И только один серьезный минус - сечение при доступных энергиях.

Как обычно, из тумбочки.

Li6+n->He4+T
Li7+n->He4+T+n

Хотя на данный момент оно не сильно дешевле He3. Бо нет массовости производства.

p+Li6 -> He4 (1.7) + He3 (2.3) <- another aneutronic reaction
D+Li6 -> 2He4 + 22.4 MeV <- also aneutronic, but you get D-D reactions too.
p+B11 -> 3 He4 + 8.7 MeV <- harder to do, but more energy than p+Li6

Смотрю и думаю:
А что получится, если на мишени из лития или бора направить поток протонов
из ускорителя? Энергии 100-200 КеВ, надеюсь хватит, а получим несколько МеВ на каждой реакции.

1. А в плазму электроны тоже присуствуют в том же количестве! Можно объяснить в чем разница?

2. Если так, то нельзя ли нагреть лития / бора только до температуры йонизации и бомбандировать протонов из ускорителя? Это будет все-таки намного ниже, чем Т в "стандартных" ТЯР.