Управляемый термоядерный синтез

[SONY]

А всего Helion Energy уже собрало около 3-х миллиардов. Вполне достаточно чтобы закончить свою новую установку в конце этого года - начале следующего.

О результатах - получили/не получили положительный выход - узнаем где-нибудь в 25-м, ближе к концу года скорее всего.

Для новой установки никто и не обещает никакого положительного выхода энергии. Там обещают просто сделать "очередь" из нескольких разрядов с промежутком между ними в одну секунду, в то время как раньше промежуток времени между двумя последовательными разрядами составлял десяток минут. Момент, безусловно, важный для коммерческой электростанции, но абсолютно бесполезный в условиях, когда у них параметры плазмы на порядок хуже необходимых для достижения критерия Лоусона и на два порядка хуже необходимых для реальной электростанции.

[Dulevo]

C их сайта:

>>>Polaris is the next big step in commercial fusion development. This machine will have stronger magnets and will pulse up to 100x faster than Trenta, enabling us to achieve improved fusion conditions. If successful, Polaris will be the first fusion machine to demonstrate electricity production from fusion.

>>>Polaris — это следующий большой шаг в развитии коммерческого термоядерного синтеза. Эта машина будет иметь более сильные магниты и будет пульсировать в 100 раз быстрее, чем Трента, что позволит нам достичь улучшенных условий термоядерного синтеза. В случае успеха Polaris станет первой термоядерной машиной, которая продемонстрирует производство электроэнергии в результате термоядерного синтеза.

[SONY]

Polaris will be the first fusion machine to demonstrate electricity production from fusion.

А ещё там же:

Polaris will recover all unused and new electromagnetic energy efficiently. Leveraging the same principles used in braking in an electric vehicle, fusion reactions in Polaris will initiate a flow of newly generated electricity. No steam cycle is required, making it the most efficient way to generate fusion electricity.

Т.е. они по сути делают рекуперацию энергии, вложенной в реактор. Ну и, быть может, 0,001% полученной энергии будет приходится на термоядерный синтез.
Что характерно, чтобы прочесть это, нужно на блоке "Polaris design specifications" внизу нажать маленькую стрелочку вбок. Типа как в рекламе звёздочка и очень мелкий шрифт где-то :-)

Заявлений, что Polaris будет давать больше электроэнергии, чем тратится на его работу, никто не давал. Напротив, у них в FAQ по вопросу о том, когда они начнут производить энергию, сказано:

Helion is expected to start producing electricity by 2028 from its first commercial power plant which will provide electricity to Microsoft.

Т.е. речь о производстве энергии лишь уже на следующей установке.

P.S. там же в FAQ насчёт собранных денег:

Since Helion's founding in 2013, we have raised $577 million.

Так что никаких трёх миллиардов.

[SONY]

Ещё, кстати, момент... Helion Energy заявляют о достижении температуры 9 кэВ или более 100 миллионов градусов. Это - действительно хороший уровень для установок исследования термоядерного синтеза.
Сечение реакций зависит от температуры (в отличие от графика, который я приводил ранее, тут уже именно температура, а не энергия столкновения) таким образом:
Вы не можете просматривать это вложение.
DT-топливо лучше всего "горит" при 60 кэВ.
Есть, правда, проблема, что в реакторе, как правило, стоит ограничение на давление, и повысив температуру приходится снижать плотность плазмы, от которой скорость реакции тоже очень сильно зависит... Так что термоядерная мощность в итоге зависит от температуры (с учётом необходимости снижать плотность при повышении температуры) таким образом:
Вы не можете просматривать это вложение.
Как видим, у DT максимум приходится на 15 кэВ, а при 9 кэВ результат лишь где-то на 20% меньше максимума.

НО эти самые Helion Energy не собираются использовать тритий! Они заявляют о том, что работать будут на топливе из дейтерия и гелия-3!

Максимум сечения реакции DHe3 приходится на 250 кэВ. Максимальная термоядерная мощность, с учётом ограничения по давлению, достигается при 60 кэВ. И вот тут уже 9 кэВ как-то "ни о чём"...
При 9 кэВ реакция DHe3 даст в 400-500 раз меньше энергии, чем DT. Даже чистый дейтерий тут оказывается раза так в три лучше! Кстати, скорее всего, несмотря на все свои заявления, именно на дейтерии Helion Energy свой Polaris гонять и будет: результаты в разы выше, а цена на несколько порядков ниже. Но всё равно, это в сотни раз меньше, чем у DT, и абсолютно недостаточно для получения положительного выхода энергии.

[vlad7308]

DT хоть и самая высокоэнергетическая реакция, но при этом еще и очень неудобная в смысле продуктов реакции. БОльшая часть энергии в ней выделяется в виде очень быстрых нейтронов.
DD, DHe3 и pB11 в этом смысле гораздо приятнее, потенциально требуют значительно меньшего Q для достижения положительного энергобаланса, а также потенциально проще конструктивно в смысле нейтронных потоков.

Также DT  весьма неудобен в смысле ингредиентов (тритий). Хотя DHe3 в этом смысле не лучше.

[SONY]

потенциально требуют значительно меньшего Q для достижения положительного энергобаланса

Только при тех параметрах плазмы, при которых Q становится приемлемым для DD, у реакции DT этот самый Q уже становится бесконечным, т.е. происходит "горение плазмы", когда она сама себя нагревает, системы внешнего нагрева не требуются.

Безусловно, DD и DHe3 - это хорошо. Но говорить про их освоение задолго до того, как достигнул параметров плазмы, необходимых для DT - это чистой воды "лапша на уши".

Кстати, что до DHe3: единственный промышленный источник гелия-3 - это бета-распад трития. Т.е. это топливо в плане производства гораздо хуже, чем исходный тритий: иметь дело с тритием всё равно приходится, только теперь ещё и нельзя его использовать сразу после производства, а надо сначала 10-15 лет подождать. Если у тебя завтра потребность в топливе удвоилась - твои проблемы, жди увеличения поставок через десяток лет.

P.S. про добычу гелия-3 на Луне прошу не рассказывать: пока у нас там не появится постоянно действующей базы, про это нет никакого смысла говорить.

[vlad7308]

потенциально требуют значительно меньшего Q для достижения положительного энергобаланса

Только при тех параметрах плазмы, при которых Q становится приемлемым для DD, у реакции DT этот самый Q уже становится бесконечным, т.е. происходит "горение плазмы", когда она сама себя нагревает, системы внешнего нагрева не требуются

В каком то смысле да. Но энерговыход в виде жесточайшего нейтронного потока никуда не девается. И необходимость в наработке трития тоже.

[vlad7308]

Безусловно, DD и DHe3 - это хорошо. Но говорить про их освоение задолго до того, как достигнул параметров плазмы, необходимых для DT - это чистой воды "лапша на уши".

Для токамаков - наверно, да.
С другими конфигурациями - менее очевидно. Мне, по крайней мере.

[vlad7308]

Кстати, что до DHe3: единственный промышленный источник гелия-3 - это бета-распад трития.

Да вроде из природного газа его еще можно добывать.
Но в общем да, это плохое промышленное топливо.

[SONY]

Для токамаков - наверно, да.
С другими конфигурациями - менее очевидно. Мне, по крайней мере.

С любым типом ловушки ты сначала получи параметры для DT, а потом уже рассказывай, что нацелен получить параметры на порядок выше для DHe3.

[SONY]

Да вроде из природного газа его еще можно добывать.

Нет, нельзя. Весь гелий в природном газу - из альфа-распада, т.е. гелий-4.

[vlad7308]

Для токамаков - наверно, да.
С другими конфигурациями - менее очевидно. Мне, по крайней мере.

С любым типом ловушки ты сначала получи параметры для DT, а потом уже рассказывай, что нацелен получить параметры на порядок выше для DHe3.

скажите, Вы специалист по термоядерному синтезу? Или хотя бы по ядерной физике? Мне хотелось бы понимать, с кем я разговариваю. Вот Chilik например специалист, и то, что он говорит, я воспринимаю как информацию для запоминания, а не для обсуждения.

Лично я - не специалист. Хотя 30 лет назад у меня были эти курсы в вузе, но поскольку это не стало моей профессией, я давно забыл всё, кроме самых общих принципов.

[SONY]

скажите, Вы специалист по термоядерному синтезу? Или хотя бы по ядерной физике?

Инженер-физик по специальности "физика атомного ядра и частиц", магистр "ядерных физики и технологий", инженер и старший преподаватель на кафедре физики плазмы.
Напрямую термоядерным синтезом я не занимаюсь, этим занимаются коллеги в лаборатории за стенкой (в буквальном смысле, соседняя вплотную лаборатория), но некоторое представление о термоядерном синтезе и проблемах с ним связанных имею.

[vlad7308]

скажите, Вы специалист по термоядерному синтезу? Или хотя бы по ядерной физике?

Инженер-физик по специальности "физика атомного ядра и частиц", магистр "ядерных физики и технологий", инженер и старший преподаватель на кафедре физики плазмы.
Напрямую термоядерным синтезом я не занимаюсь, этим занимаются коллеги в лаборатории за стенкой (в буквальном смысле, соседняя вплотную лаборатория), но некоторое представление о термоядерном синтезе и проблемах с ним связанных имею.

Ок, спасибо

[vlad7308]

Инженер-физик

Не МИФИ случайно?

[vlad7308]

С любым типом ловушки ты сначала получи параметры для DT, а потом уже рассказывай, что нацелен получить параметры на порядок выше для DHe3.

Я собственно хотел тут заметить, что это верное утверждение для стационарных установок (токамаки, линейные и тп). Но возможно для инерциального удержания всё окажется не совсем так. В общем, не совсем уж бесспорно.

[SONY]

Не МИФИ случайно?

МИФИ

[SONY]

Но возможно для инерциального удержания всё окажется не совсем так.

С чего вдруг?..
В них точно также нужно получить произведение времени удержания на плотность выше 10²⁰ м³*с при температуре около 10 кэВ чтобы получить положительный выход на DT, и в разы выше оба параметра для DHe3.

[vlad7308]

Не МИФИ случайно?

МИФИ

однокашники значит
Тх-22 90г поступление

[Qwery]

Господа,
.. ну и товарищи, если они тут есть.
Что скажете о перспективности термоядерного реактора на основе бора и водорода?
Относительно недавно (несколько лет назад) австралийский стартап вроде как показал действующую установку. Детали примерно такие:
- не постоянный плазменный шнур, а таблетки, в которых происходит кратковременный синтез
- мощный лазер "поджигает" одну сторону, при этом получается горячая "волна" в которой и получаются необходимые параметры для слияния ядер.
- никаких свободных гамма частиц, соответственно, нет радиации
- только заряженные альфа- частицы, с который и снимают заряд на стенке камеры, и сразу получается электричество.
Ну правда после эксперимента ихний начальник сказал "все хорошо, но нам надо еще 10 лет". Отлично, уже не 20, а только 10 лет ))
https://www.atomic-energy.ru/news/2022/07/15/126428
тут картинки:
https://www.atomic-energy.ru/news/2022/04/01/123344