Управляемый термоядерный синтез

[vlad7308]

Что скажете о перспективности термоядерного реактора на основе бора и водорода?

pB11 - это "святой Грааль" термоядерной энергетики
Много кто пытался, пока ни у кого не вышло. И есть даже (частично обоснованные) сомнения, что вообще может выйти. Но если у кого-то таки выйдет - это будет переворот.

[pteros]

Смотрите:  https://regnum.ru/article/3065005 .

[Qwery]

Значит, надеемся на следующее поколение лазеров, не петаваттные, а.. что там следует.. эксаваттные

[vlad7308]

Значит, надеемся на следующее поколение лазеров, не петаваттные, а.. что там следует.. эксаваттные

может лазеров
Может, не лазеров.
К примеру, https://www.lppfusion.com/

Ясно, что для pB11 (если оно вообще возможно) установки со стационарным магнитным удержанием (токамаки, стеллараторы и тп) скорее всего не подходят категорически.

[Dulevo]

Там polywell вроде бы как опять ожил.
Home (emc2fusion.com)
Ищут финансирование на новую установку. 
Говорят что в симуляторах у них все получается.

[Chilik]

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.

Позволю себе маленький комментарий относительно DD реакции.
Мысль о том, что она "потенциально проще конструктивно в смысле нейтронных потоков" встречается часто, в том числе у людей, котрые профессионально занимаются высокотемпературной плазмой. Просто потому, что все умеют смотреть на запись реакции и знают, что там нейтрон 2.45 МэВ, а не 14,6, как в тритиевой плазме. А это уже гораздо легче.
На самом деле, разница по нейтронной нагрузке и радиационным повреждениям не очень велика. Смотрим реакции в дейтериевой плазме. У D-D два почти равновероятных варианта: D + D = 3He + n и D + D = T + p. Воооот. Пристально смотрим на вторую: в ней образуется тритий. И этот тритий образуется с мегавольтной энергией. Пока он тормозится, он успевает сгореть в дейтериевой плазме. Просто сечение реакции D-T выше и если у нас горит D-D, то и D-T успеет. Так что в штуках нейтронов не меньше, но часть из них с меньшей энергией от первой реакции, а часть - тех самых тритиевых. Да, их меньше, но с точки зрения конструктора всё равно строить толстую-толстую биозащиту по полной программе.
Ну и простой вопрос: а ведь 3He тоже рождается с мегавольтной энергией и постепенно тормозится в плазме. В диапазоне вокруг 100 кэВ у него сечение реакции тоже выше, чем у D-D (см. картинки чуть выше по теме разговора). Так что и от его горения тоже что-то будет в энерговыделении.
Это всё на самом деле в серьёзных моделях учитывается. По принципу "кисонька, ну ещё капельку".

[vlad7308]

Просто сечение реакции D-T выше и если у нас горит D-D, то и D-T успеет.

Спасибо за замечание!
Мне казалось, что  "мэвный" Т успеет просто покинуть зону реакции раньше, чем прореагирует. Значит, казалось неправильно.

Скажите, пожалуйста, а с безнейтронной части D-D реакции есть в токамаке какая-то технологическая возможность снять эл.энергию непосредственно (движущийся заряд же), а не через тепловую машину?

[Dulevo]

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.

Ну вот же в том самом FAQ:

https://www.helionenergy.com/faq/
Polaris is designed to demonstrate the production of a small amount of electricity.

И во всех интервью говорится что Polaris должен продемонстрировать Net electricity
Вот например:
https://newatlas.com/energy/helion-net-electricity-nuclear-fusion-polaris/

А про 2028 -ой - это говорится о коммерческой установке для получение электричества

Так что никаких трёх миллиардов.

https://techcrunch.com/2021/11/05/helion-series-e/
В 21-м получили 500 млн от Sam Altman - на постройку Polaris

>>>The funding includes commitments of an additional $1.7 billion dollars tied to Helion reaching key performance milestones

>>> Условия инвестиции включают получение дополнительных 1.7 млрд. в случае успешных тестов Polaris - на постройку демо реактора.
0.577 + 0.5 + 1.7 = 2.7 млрд. почти 3 миллиарда.

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

9 кэВ - это Трента - предыдущая экспериментальная установка.
Промышленные установки будут на 20-30 keV - и вот там то и будет использоваться D-He3 (220-330 млн градусов). При таких температурах уже большая часть энергии будет от реакции D-He3.

>>>  Power plants aim for temperatures 20 keV (220 million degrees) and up to 330 million degrees (30keV).
At that point the D-He3 reactivity surpasses the D-D reactivity.

[Dulevo]

про добычу гелия-3 на Луне прошу не рассказывать

По поводу Helium 3 -  у них три возможности:
- При работе реактора все равно будут идти реакции  D+D и будет получаться He3.
просто фильтровать полученный непрореагировавший He3 и снова его впрыскивать в установку.
- выделить отдельную установку для D+D операций и получать там He3 для других установок
- хранить получаемый в результате работы реакторов триттий - и использовать его для получения He3.

В начале они просто могут продавать получаемый тритий и покупать He3. Цена того и другого примерно одинакова.
Пока не выйдут на большие обьемы.

[Chilik]

Мне казалось, что  "мэвный" Т успеет просто покинуть зону реакции раньше, чем прореагирует.

Так не бывает.
Они не имеют права убегать из плазмы с такой скоростью. Потому что это означало бы, что ловушка дырявая и ничего не держит. А раз не держит - то там никакой реакции не будет и все рассуждения становятся просто упражнениями мозга. А если реакция идёт, то плазма удерживается и все частицы в ней тоже удерживаются достаточно долго. Тут нужна оговорка. У токамаков в силу тороидальной топологии и тока, протекающего по плазме, есть запертые частицы с так называемыми "банановыми" траекториями. Для очень быстрых частиц (типа альфа-частиц или трития из продуктов реакции) размеры этого "банана" становятся уже сравнимы с размером системы и часть частиц улетает на стенку. Это всё считается достаточно надёжно.
Для иллюстрации первая попавшаяся картинка из сети, речь про синие траектории на картинке справа.

... а с безнейтронной части D-D реакции есть в токамаке какая-то технологическая возможность снять эл.энергию непосредственно (движущийся заряд же), а не через тепловую машину?

Какие-то реальные телодвижения на эту тему мне неизвестны. Но это не значит, что их нет.
Наверное, что-то есть в каких-нибудь старых бумагах.
Знаю про предложения обложить внутреннюю стенку реакторов фотоприёмниками для того, чтобы ловить все излучения, включая циклотронные. Ненуачо? Предложить-то можно, только потом как подумаешь, что эти деликатные фотоприёмники с многослойными полупроводниковыми структурами должны десятилетиями стоять под большим нейтронным потоком, который даже сталь неизвестно как выдержит, и как-то не верится.

[vlad7308]

Мне казалось, что  "мэвный" Т успеет просто покинуть зону реакции раньше, чем прореагирует.

Так не бывает.
Они не имеют права убегать из плазмы с такой скоростью. Потому что это означало бы, что ловушка дырявая и ничего не держит. А раз не держит - то там никакой реакции не будет и все рассуждения становятся просто упражнениями мозга

нуууу очень грубо говоря, мэвный Т (продукт реакции) сначала имеет скорость примерно на порядок больше средней скорости реагентов. Значит, радиус его спирали вокруг линий магнитной индукции тоже должен быть в среднем на порядок больше. Соответственно, и вероятность покинуть ловушку... Нет? Или длина свободного пробега\скорость термализации такова, что это не имеет значения?

[Chilik]

... мэвный Т (продукт реакции) сначала имеет скорость примерно на порядок больше средней скорости реагентов. Значит, радиус его спирали вокруг линий магнитной индукции тоже должен быть в среднем на порядок больше. Соответственно, и вероятность покинуть ловушку... Нет? Или длина свободного пробега\скорость термализации такова, что это не имеет значения?

Всё правильно написано. Только если конкретные цифры брать, то диаметр ларморовской спирали будет несколько сантиметров, а радиус плазмы - 3 метра, если про ИТЭР. Просто соотношение масштабов большое и из центра, где в основном идут реакции, потеряться не очень легко. А тормозиться такая частица будет довольно долго, в плазме "сила трения" для быстрых частиц уменьшается с ростом энергии.

[vlad7308]

... мэвный Т (продукт реакции) сначала имеет скорость примерно на порядок больше средней скорости реагентов. Значит, радиус его спирали вокруг линий магнитной индукции тоже должен быть в среднем на порядок больше. Соответственно, и вероятность покинуть ловушку... Нет? Или длина свободного пробега\скорость термализации такова, что это не имеет значения?

Всё правильно написано. Только если конкретные цифры брать, то диаметр ларморовской спирали будет несколько сантиметров, а радиус плазмы - 3 метра, если про ИТЭР. Просто соотношение масштабов большое и из центра, где в основном идут реакции, потеряться не очень легко. А тормозиться такая частица будет довольно долго, в плазме "сила трения" для быстрых частиц уменьшается с ростом энергии.

понятно, спасибо!

[nonconvex]

Вот и ЦЕРН посыпался.

Европейская организация по ядерным исследованиям (CERN, или ЦЕРН) прекратит сотрудничество примерно с 500 российскими специалистами, заявил официальный представитель организации Арно Марсолье. Соглашение перестанет действовать с 30 ноября 2024 г.

Following a decision taken by the CERN Council today, the Organization's cooperation with the Russian Federation and the Republic of Belarus will conclude at the expiry in 2024 of the International Cooperation Agreements (ICAs) with the two countries. This decision was taken following the Council's June 2022 decisions.

[opinion]

Вот и ЦЕРН посыпался.

Российские ученые из него посыпались. Придется и ЦЕРН тоже импортозамещать.

[nonconvex]

Вот и ЦЕРН посыпался.

Российские ученые из него посыпались. Придется и ЦЕРН тоже импортозамещать.

Посыпался - значит не выдержал давления властьимущих. Российские ученые в ЦЕРНе не просто так сидели, они тянули существенные проекты. Теперь их будут замещать, и совершенно не факт что из этого что-то выйдет.

[opinion]

Вот и ЦЕРН посыпался.

Российские ученые из него посыпались. Придется и ЦЕРН тоже импортозамещать.

Посыпался - значит не выдержал давления властьимущих. Российские ученые в ЦЕРНе не просто так сидели, они тянули существенные проекты. Теперь их будут замещать, и совершенно не факт что из этого что-то выйдет.

ЦЕРН объявил о прекращении сотрудничества два года назад. Просто они не стали сразу всех разгонять, а подождали завершения контрактов. Ситуация аналогичная тому, что происходит в космосе. Пока МКС летает, сотрудничаем, а потом - давай до свидания.

[nonconvex]

Вот и ЦЕРН посыпался.

Российские ученые из него посыпались. Придется и ЦЕРН тоже импортозамещать.

Посыпался - значит не выдержал давления властьимущих. Российские ученые в ЦЕРНе не просто так сидели, они тянули существенные проекты. Теперь их будут замещать, и совершенно не факт что из этого что-то выйдет.

ЦЕРН объявил о прекращении сотрудничества два года назад. Просто они не стали сразу всех разгонять, а подождали завершения контрактов. Ситуация аналогичная тому, что происходит в космосе. Пока МКС летает, сотрудничаем, а потом - давай до свидания.

А что это меняет? Речь ведь не о контрактах, а о научной работе. Посыпался ЦЕРН, под давлением политеса. Давай, до свидания!

[opinion]

Вот и ЦЕРН посыпался.

Российские ученые из него посыпались. Придется и ЦЕРН тоже импортозамещать.

Посыпался - значит не выдержал давления властьимущих. Российские ученые в ЦЕРНе не просто так сидели, они тянули существенные проекты. Теперь их будут замещать, и совершенно не факт что из этого что-то выйдет.

ЦЕРН объявил о прекращении сотрудничества два года назад. Просто они не стали сразу всех разгонять, а подождали завершения контрактов. Ситуация аналогичная тому, что происходит в космосе. Пока МКС летает, сотрудничаем, а потом - давай до свидания.

А что это меняет? Речь ведь не о контрактах, а о научной работе. Посыпался ЦЕРН, под давлением политеса. Давай, до свидания!

ЦЕРН никуда не денется. Как работал, так и будет работать.

[nonconvex]

ЦЕРН никуда не денется. Как работал, так и будет работать.

Конечно. Каждый день будут приходить алжирские уборщицы и протирать пустые столы.