Управляемый термоядерный синтез

[vlad7308]

Это тоже не будет являться доказательством того, что

Ещё раз: в науке доказательства НЕВОЗМОЖНЫ В ПРИНЦИПЕ. Можно только опровергнуть что-то. Критерий научности - наличие возможности опровергнуть путём проведения эксперимента или наблюдений.
Здесь такая возможность есть, значит утверждение научно.

доказательства существования вполне возможны
Достаточно предъявить один единственный эээ... объект.

С доказательствами не-существования или невозможности всё куда хуже, да.

[АниКей]

naked-science.ru

В ТГУ сделали шаг к поиску способов повышения энергоэффективности термоядерного синтеза

Термоядерный синтез практически неисчерпаемый, но пока еще не контролируемый источник энергии. Ученый физического факультета Томского госуниверситета Михаил Егоров выясняет, для каких реакций и при каких энергиях и температурах выделяющаяся полезная энергия может превышать энергетические потери, связанные с движением заряженных частиц. С использованием точных методов квантовой механики он вычислит сечения наиболее интересных с прикладной точки зрения термоядерных реакций синтеза. На основе найденных величин можно будет рассчитать кинетику ядерных превращений для расчета коэффициента полезного действия (КПД) конкретной энергетической термоядерной или гибридной ядерной установки. Результаты исследования помогут развитию энергоэффективной термоядерной энергетики.

В ТГУ сделали шаг к поиску способов повышения энергоэффективности термоядерного синтеза / © Getty images
Индивидуальный проект «Малочастичная динамика ядерных реакций» поддержан Фондом развития теоретической физики и математики «БАЗИС», срок реализации проекта – три года.  Молодой ученый, доцент кафедры квантовой теории поля физического факультета Томского госуниверситета Михаил Егоров выясняет возможность и величину увеличения выхода термоядерных реакций в условиях мезонного катализа при сравнительно низких энергиях и температурах. Известное под мезонным катализом явление снижения кулоновского отталкивания сталкивающихся в плазме положительно заряженных ядер за счет присутствия в зоне взаимодействия отрицательно заряженных сравнительно долгоживущих частиц-мезонов позволяет по-новому взглянуть на перспективы термоядерной энергетики. 
Энергоэффективная термоядерная энергетика находится пока в стадии формирования, объясняет ученый ТГУ. В отличие от классического термоядерного синтеза, мезонный катализ, проходящий в присутствии отрицательно заряженных мюонов или пионов, облегчает слияние ядер и происходит уже при сравнительно низкой температуре. Такие катализированные реакции могут играть роль начального драйвера для всей энергетической установки, кинетика ядерных превращений в которой обеспечивает затем положительный энергетический баланс при соблюдении ряда условий. 
Проект физика-теоретика ТГУ направлен на решение одной из основополагающих задач выяснения режима работы перспективных энергетических установок путем прямого расчета вероятностей протекания катализированных реакций синтеза. 
«На сегодняшний день расчета сечений катализируемых реакций ядерного синтеза и их скорости нет и в целом эти сечения мало изучены. Исследователи мюонного катализа, как правило, концентрируют внимание на проблеме образования мюонных атомов и молекул, полагая, что после этого термоядерный синтез будет происходить мгновенно из связанных атомных состояний. Если мы выясним, что мезонный катализ термоядерных реакций начинается раньше заметного замедления мюонов (или мезонов) в плазме или что некоторые реакции могут давать энергоемкий вклад уже при низких температурах, то сможем существенно дополнить картину того, что собой должна представлять перспективная термоядерная энергетика», – добавляет Михаил Егоров. 
Для заявленных вычислений необходимо применение целого ряда методов квантовой теории рассеяния, в том числе решение уравнений Фаддеева, описывающих динамику нескольких тел, взаимодействующих посредством потенциалов различной природы. 
«Это метод называют «математической лабораторией», когда строго выверенная математическая конструкция помогает решить физическую задачу без необходимости введения свободных параметров. В моем случае требуется провести расчет сечений ядерных реакций, в зоне взаимодействия которых находятся три частицы, – поясняет физик ТГУ.
«Моя задача как физика-теоретика сводится к воспроизведению всех особенностей такой малочастичной динамики; учету изменения сортов частиц: сталкиваются одни ядра, а образуются совсем другие; корректному учету дальнодействующего кулоновского взаимодействия. Формализм решения интегральных и дифференциальных уравнений Фаддеева позволяет это делать естественным образом».
У Михаила Егорова уже есть опыт проведения подобных расчетов на фундаментальном и прикладном уровне с помощью развиваемых математических методов: научным заделом стала его работа по созданию инструмента поиска связанных состояний в трехчастичных системах. Этот теоретико-вычислительный инструмент прошел апробацию в задачах электромагнитного образования мезонов с последующим их взаимодействием в конечном состоянии с ядром мишенью (Physical Review C, Q1) и в задачах поиска связанных состояний («Ядерная физика»). 
На первом этапе проекта исследователь выбрал оптимальную стратегию численного счета для задачи на собственные значения в системе трех тел. Затем освоил двухпотенциальный метод точного учета кулоновского взаимодействия в паре сильно взаимодействующих частиц. Далее ученый движется по плану последовательного численного решения искомой задачи рассеяния трех тел с появлением новых сортов частиц. На заключительном этапе физик сравнит рассчитанные скорости катализируемых процессов со скоростью тормозных потерь движущихся в плазме заряженных частиц.  
Фонд развития теоретической физики и математики «БАЗИС» функционирует с 2016 года в целях поддержки фундаментальной физики и математики в России. Грантовый конкурс PostDoc призван поддержать талантливых молодых кандидатов наук и способствовать повышению научного уровня и актуальности их исследований. 
Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.

Национальный исследовательский Томский государственный университет (ТГУ) — первый российский университет на территории Русской Азии (фактически первый российский университет восточнее берегов Волги), один из 29 национальных исследовательских университетов.

[Владимир Зайцев]

naked-science.ru

В ТГУ сделали шаг к поиску способов повышения энергоэффективности термоядерного синтеза

Термоядерный синтез практически неисчерпаемый, но пока еще не контролируемый источник энергии. Ученый физического факультета Томского госуниверситета Михаил Егоров выясняет, для каких реакций и при каких энергиях и температурах выделяющаяся полезная энергия может превышать энергетические потери, связанные с движением заряженных частиц. С использованием точных методов квантовой механики он вычислит сечения наиболее интересных с прикладной точки зрения термоядерных реакций синтеза. На основе найденных величин можно будет рассчитать кинетику ядерных превращений для расчета коэффициента полезного действия (КПД) конкретной энергетической термоядерной или гибридной ядерной установки. Результаты исследования помогут развитию энергоэффективной термоядерной энергетики.

В ТГУ сделали шаг к поиску способов повышения энергоэффективности термоядерного синтеза / © Getty images
Индивидуальный проект «Малочастичная динамика ядерных реакций» поддержан Фондом развития теоретической физики и математики «БАЗИС», срок реализации проекта – три года.  Молодой ученый, доцент кафедры квантовой теории поля физического факультета Томского госуниверситета Михаил Егоров выясняет возможность и величину увеличения выхода термоядерных реакций в условиях мезонного катализа при сравнительно низких энергиях и температурах. Известное под мезонным катализом явление снижения кулоновского отталкивания сталкивающихся в плазме положительно заряженных ядер за счет присутствия в зоне взаимодействия отрицательно заряженных сравнительно долгоживущих частиц-мезонов позволяет по-новому взглянуть на перспективы термоядерной энергетики.
Энергоэффективная термоядерная энергетика находится пока в стадии формирования, объясняет ученый ТГУ. В отличие от классического термоядерного синтеза, мезонный катализ, проходящий в присутствии отрицательно заряженных мюонов или пионов, облегчает слияние ядер и происходит уже при сравнительно низкой температуре. Такие катализированные реакции могут играть роль начального драйвера для всей энергетической установки, кинетика ядерных превращений в которой обеспечивает затем положительный энергетический баланс при соблюдении ряда условий.
Проект физика-теоретика ТГУ направлен на решение одной из основополагающих задач выяснения режима работы перспективных энергетических установок путем прямого расчета вероятностей протекания катализированных реакций синтеза.
«На сегодняшний день расчета сечений катализируемых реакций ядерного синтеза и их скорости нет и в целом эти сечения мало изучены. Исследователи мюонного катализа, как правило, концентрируют внимание на проблеме образования мюонных атомов и молекул, полагая, что после этого термоядерный синтез будет происходить мгновенно из связанных атомных состояний. Если мы выясним, что мезонный катализ термоядерных реакций начинается раньше заметного замедления мюонов (или мезонов) в плазме или что некоторые реакции могут давать энергоемкий вклад уже при низких температурах, то сможем существенно дополнить картину того, что собой должна представлять перспективная термоядерная энергетика», – добавляет Михаил Егоров.
Для заявленных вычислений необходимо применение целого ряда методов квантовой теории рассеяния, в том числе решение уравнений Фаддеева, описывающих динамику нескольких тел, взаимодействующих посредством потенциалов различной природы.
«Это метод называют «математической лабораторией», когда строго выверенная математическая конструкция помогает решить физическую задачу без необходимости введения свободных параметров. В моем случае требуется провести расчет сечений ядерных реакций, в зоне взаимодействия которых находятся три частицы, – поясняет физик ТГУ.
«Моя задача как физика-теоретика сводится к воспроизведению всех особенностей такой малочастичной динамики; учету изменения сортов частиц: сталкиваются одни ядра, а образуются совсем другие; корректному учету дальнодействующего кулоновского взаимодействия. Формализм решения интегральных и дифференциальных уравнений Фаддеева позволяет это делать естественным образом».
У Михаила Егорова уже есть опыт проведения подобных расчетов на фундаментальном и прикладном уровне с помощью развиваемых математических методов: научным заделом стала его работа по созданию инструмента поиска связанных состояний в трехчастичных системах. Этот теоретико-вычислительный инструмент прошел апробацию в задачах электромагнитного образования мезонов с последующим их взаимодействием в конечном состоянии с ядром мишенью (Physical Review C, Q1) и в задачах поиска связанных состояний («Ядерная физика»).
На первом этапе проекта исследователь выбрал оптимальную стратегию численного счета для задачи на собственные значения в системе трех тел. Затем освоил двухпотенциальный метод точного учета кулоновского взаимодействия в паре сильно взаимодействующих частиц. Далее ученый движется по плану последовательного численного решения искомой задачи рассеяния трех тел с появлением новых сортов частиц. На заключительном этапе физик сравнит рассчитанные скорости катализируемых процессов со скоростью тормозных потерь движущихся в плазме заряженных частиц. 
Фонд развития теоретической физики и математики «БАЗИС» функционирует с 2016 года в целях поддержки фундаментальной физики и математики в России. Грантовый конкурс PostDoc призван поддержать талантливых молодых кандидатов наук и способствовать повышению научного уровня и актуальности их исследований.
Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.

Национальный исследовательский Томский государственный университет (ТГУ) — первый российский университет на территории Русской Азии (фактически первый российский университет восточнее берегов Волги), один из 29 национальных исследовательских университетов.

Могу сказать, что в принципе такой путь возможен, только автор сильно далёк от создания реактора. Надо прямо сказать, есть два пути создания термо ядерного реактора. Первый Путь использование механизма действия происходящих процессов в звезде.

Второй путь использование механизма действия полученного при взрыве термо ядерной бомбы.

В обеих случаях надо получить, относительный вакуум перво материи в рабочей зоне. А это означает, что второй путь гораздо безопасней. Да и перспективы использовать микро взрывы реалистичны .

[Сергей Хижняк]

Ещё раз: в науке доказательства НЕВОЗМОЖНЫ В ПРИНЦИПЕ.

Что касается существования объектов/явлений - вполне возможны.

доказательства существования вполне возможны
Достаточно предъявить один единственный эээ... объект.

Что касается теоретических утверждений - то когда как. Например, можно смело утверждать, что водород не способен к образованию полимерных цепочек a la углерод - просто в силу того, что у водород одновалентный.

А в общем и целом - теоретические положения в естественных науках действительно легко опровергнуть (достаточно одного факта), и (сплошь и рядом, хотя не всегда) невозможно доказать. Просто потому, что наши теории являются приближённым описанием той части действительности, которая нам известна. Так что и описание может оказаться неадекватным, и действительность вполне может содержать нечто ещё неизвестное. У математиков в этом плане проще - они заранее знают базовые свойства мира, который конструируют, поскольку сами же эти свойства и задают. 

[vlad7308]

Угу.

У нас тут более простая штука.
SONY утверждает, что эффективный энергетический ТЯ реактор невозможно построить на современных технологиях.
Что ж, может быть и так.

Но наверняка это утверждать нельзя. Может случиться и так, что просто никто пока не додумался до правильного инженерного решения проблемы, несмотря на его технологическую доступность.

[SONY]

водород не способен к образованию полимерных цепочек a la углерод - просто в силу того, что у водород одновалентный.

Это не мешает существовать молекуле H3, где каждый атом водорода связан сразу с двумя другими. Да, молекула эта нестабильна, имеет очень малое время жизни (кстати, ион H3+ куда стабильнее), но она доказывает, что один атом водорода принципиально может быть связан сразу с двумя другими атомами водорода, а значит гипотетически возможен полимер типа H100000 - цепочка атомов водорода, где каждый связан с двумя соседними.
Я не утверждаю, что он реально есть. Я утверждаю, что ваше заявление "водород не способен к образованию полимерных цепочек" может быть общепринятым, но вы не можете заявить, что оно доказано.

и (сплошь и рядом, хотя не всегда) невозможно доказать

О чём и речь!
Требовать от меня доказательства утверждения "не существует" абсолютно бессмысленно: такого доказательства не может существовать.

Но наверняка это утверждать нельзя. Может случиться и так, что просто никто пока не додумался до правильного инженерного решения проблемы, несмотря на его технологическую доступность.

Ничего нельзя утверждать наверняка. Может случится так, что возможен бестопливный генератор, преобразующий тёмную энергию пространства-времени в электричество 12 В постоянного тока.
Тем не менее, если к вам кто-то придёт с предложением вложить денег в создание такого генератора, вы его пошлёте далеко и надолго, заявив, что он невозможен.

Быть может лет через 20-30 ВТСП-ленты второго поколения подешевеют на порядок относительно текущей цены или появится уже третье поколение - и тогда мы сможем создавать дешёвые эффективные термоядерные установки. Но пока они если и могут достичь технической эффективности, то заведомо неприемлемой (в буквальном экономическом смысле) ценой. Сейчас вся планета (в том числе Россия, кстати) работает на один несчастный токамак SPARС. И я охотно верю, что они там реально до 2030-го получат Q>2, быть может даже Q~11. Но цена...

[vlad7308]

Требовать от меня доказательства утверждения "не существует" абсолютно бессмысленно: такого доказательства не может существовать.

Я не требовал доказательства того, что Вы сами, без всякого нажима, провозгласили
Я всего лишь заметил, что Ваше утверждение не бесспорно. И заметил это лишь потому, что оно было высказано в весьма категоричной форме.

Быть может лет через 20-30 ВТСП-ленты второго поколения подешевеют на порядок относительно текущей цены или появится уже третье поколение - и тогда мы сможем создавать дешёвые эффективные термоядерные установки. Но пока они если и могут достичь технической эффективности, то заведомо неприемлемой (в буквальном экономическом смысле) ценой. Сейчас вся планета (в том числе Россия, кстати) работает на один несчастный токамак SPARС. И я охотно верю, что они там реально до 2030-го получат Q>2, быть может даже Q~11. Но цена...

Ах вот оно что. Под ТЯ реактором Вы, оказывается, неявно подразумеваете токамак. Если только токамак, то Ваше утверждение становится сильнее, да.

[Сергей Хижняк]

а значит гипотетически возможен полимер типа H100000

И гипотетически невозможен. Поскольку я специально написал "к образованию полимерных цепочек a la углерод".
А полимерные цепочки углерода
1) стабильны при н.у.
2) могут быть разветвлёнными, поскольку атом C может образовывать четыре ковалентные связи.
Вот кремний такое может. А водород - нет. И хлор тоже - нет. И фтор - нет. И ещё много кто - нет, не может. То есть принципиально не может.

Я утверждаю, что ваше заявление "водород не способен к образованию полимерных цепочек" может быть общепринятым, но вы не можете заявить, что оно доказано.

Вы пропустили ключевое  a la углерод. И это моё утверждение доказано свойствами атома водорода, поэтому оно не нуждается в дополнительных доказательствах. И я могу привести ещё много утверждений, которые также надёжны, как утверждение о сумме углов треугольника в Евклидовой геометрии. Поскольку эти утверждения следуют из точно установленных свойств окружающего мира, поэтому не нуждаются в экспериментальной проверке.

[Антикосмит]

У водорода есть одна s орбиталь и все и больше двух электронов туда не впихнуть, поэтому никаких там полимеров быть не может в принципе. "Полимерный" водород это металлический водород с совсем другой плотностью и прочими свойствами, но он нам недоступен.

[Serge V Iz]

Надо его как следует возбудить. А полученную орбиталь сделать общей для четырех атомов. Может, хороший керосин для ракет из этого выйдет.

А то в металлическом водороде она уж очень большая, эта орбиталь, не поймёшь где их искать.

[Антикосмит]

Нечего возбуждать. Валентность +/-1 и нет никаких дополнительных орбиталей куда бы можно было пристроить чужие электроны.

Я читал что калий может давать комплексные соединения и не как противоион. Но там хотя бы какие-то варианты есть.

Изобретайте лучше полимерный азот!

[Serge V Iz]

Нечего возбуждать. Валентность +/-1 и нет никаких дополнительных орбиталей куда бы можно было пристроить чужие электроны.

Я читал что калий может давать комплексные соединения и не как противоион. Но там хотя бы какие-то варианты есть.

Дополнительные-то орбитали есть всегда. Именно с них и на них и переходят электроны в возбуждённых атомах водорода, когда спектральные линии водорода наблюдаются. А у молекул ещё и свои орбитали бывают, как у того же углерода в бензольном кольце -- одна общая орбиталь на шесть электронов.

Вопрос только в устойчивости электронной конфигурации...

[Антикосмит]

Ну вообще да. Есть орбитали. Но тем не менее ничего устойчивого не получить.

[Serge V Iz]

Изобретайте лучше полимерный азот!

А что? Полимеры могут быть из нескольких видов элементов. Целлюлоза, например, или сера-азот. Может быть, случайно получат совсем неожиданный с неожиданными свойствами. )

[vlad7308]

Полимеры могут быть из нескольких видов элементов

Управляемый термоядерный синтез

[sychbird]

а значит гипотетически возможен полимер типа H100000

И гипотетически невозможен. Поскольку я специально написал "к образованию полимерных цепочек a la углерод".
А полимерные цепочки углерода
1) стабильны при н.у.
2) могут быть разветвлёнными, поскольку атом C может образовывать четыре ковалентные связи.
Вот кремний такое может. А водород - нет. И хлор тоже - нет. И фтор - нет. И ещё много кто - нет, не может. То есть принципиально не может.

Я утверждаю, что ваше заявление "водород не способен к образованию полимерных цепочек" может быть общепринятым, но вы не можете заявить, что оно доказано.

Вы пропустили ключевое  a la углерод. И это моё утверждение доказано свойствами атома водорода, поэтому оно не нуждается в дополнительных доказательствах. И я могу привести ещё много утверждений, которые также надёжны, как утверждение о сумме углов треугольника в Евклидовой геометрии. Поскольку эти утверждения следуют из точно установленных свойств окружающего мира, поэтому не нуждаются в экспериментальной проверке.

Водород является одним из ключевых элементов боковых цепей всех биополимеров и благодаря водородным связям определяет конформацию белковых полимеров. 
Кроме того "блуждающие"  протоны во многих реакциях полимеризации играют роль катализаторов.
Ну и во взаимодействии биомолекул  с водной средой роль протонов огромна, если не ключевая.

[Владимир Зайцев]

Может случится так, что возможен бестопливный генератор, преобразующий тёмную энергию пространства-времени в электричество 12 В постоянного тока.
Тем не

К сожалению человек может использовать уже существующие механизмы действия. Напрямую в природе нет перетока тёмной энергии в электрическую, то есть нет такого механизма. А что собой представляет темная энергия? Это энергия центробежных сил которая проявляется через давление. И если это давление в одной области растёт, а в другой падает, как результат разность потенциалов. Вот откуда растут корни термоядерной реакции и других реакций.

[Astrodrive]

Это тоже не будет являться доказательством того, что

Ещё раз: в науке доказательства НЕВОЗМОЖНЫ В ПРИНЦИПЕ. Можно только опровергнуть что-то. Критерий научности - наличие возможности опровергнуть путём проведения эксперимента или наблюдений.

Я так не думаю.

Любую теорию в Физике можно доказать экспериментом и тогда получается доказанная теория.

Любую теорию в Физике можно опровергнуть всего лишь одним экспериментом и тогда получается опровергнутая теория.

Таким образом у нас есть доказанные и опровергнутые теории. Такой подход лучше, чем у Карла Поппера. Мы это уже обсуждали и спорить дальше не имеет смысла.

Отчего происходит загрязнение плазмы тяжёлыми примесями?

От того, что стенки сделаны не из водорода, а значит неизбежное попадание какого-то количества вещества стенок в плазму - это загрязнение тяжёлыми примесями.

Мне очень интересно от чего плазма водорода выходит из магнитного поля и ударяет стенки реактора. На вики написано, что плазма вытекает из магнитного поля любой силы.

Если бы плазма не выходила за пределы магнитного поля, то термоядерный реактор (типа Токамак) уже работал бы.

[Serge V Iz]

что плазма вытекает из магнитного поля любой силы

Движение плазмы случайно, и иногда отдельные ее частицы экранируются кольцевыми (по)токами соседних частиц. Всё точно так же, как с испарением воды при комнатной температуре, при которой средняя энергия молекул воды заведомо недостаточна для совершения работы выхода через поверхность, но отдельные редкие молекулы, которым повезло быть быстрыми и попасть в подходящее место -- вылетают.

[Astrodrive]

Интересно, что есть несколько объяснений вытекания плазмы из магнитного поля:

1) диамагнитное выталкивание, когда частица выталкивается при попытке движения из слабого магнитного поля в сильное.

2) остановка частиц, когда сила Лоренца не может действовать на остановившуюся частицу внутри магнитного поля.