Просьба о помощи. ТЯРД.

[Fakir]

Почему-то все знакомые мне инерциальщики, до академиков включительно, признают, что токамаки далеко впереди И признают не перед камерами, а именно что приватно.

Абсолютно все плазмисты приватно и перед камерами признают, что впереди инерциальный синтез. Потому как ударные волны от него иногда огибали земной шар и по нескольку раз. А уж из остального далеко впереди - токамаки. Что есть - то есть.

 :lol:  :lol:  :lol:

[Fakir]

Был у Вас шанс содержательно поговорить о KrF - богатая тема,

К сожалению, я слишком слабо разбираюсь в лазерах, в особенности - эксимерных.
Но если бы вы просветили по поводу возможностей повышения их ресурса - был бы весьма признателен.
Насколько мне известно, у существующих KrF лазеров ресурс составляет даже не миллионы, а всего сотни импульсов - пишут, что из-за особенностей накачки активной среды электронным пучком возникает интенсивное рентгеновское излучение, повреждающее оптику.
Можно ли как-то бороться с этим? Возможно, представимы другие способы накачки?
То есть что на KrF возможны высокие мощности, что можно обеспечить желаемую частоту за счёт смены среды - я готов поверить, что всё это реально; но как же быть с ресурсом, есть ли возможность довести его до сотен миллионов импульсов?
Конечно, можно, наверное, в принципе автоматически менять оптику после каждых, условно, 300 импульсов - но это бы означало полную(?) замену оптической части каждые 30-300 секунд; что при необходимости работы ТЯРД минимум недели выглядит вряд ли реалистично.

Или вы знаете другие способы обхода этой проблемы?

Каковы теоретически достижимые значения КПД - физического и, главное, полного? Пока наибольшие цифры для физического, которые я встречал - 15%, полного - 5%.

Причем здесь "лазеры на неодимовом стекле,

Притом, что их называют одними из наиболее реальных кандидатов как для установок единичного микровзрыва, так и для реакторов.
КПД достаточно велик - и физический, и полный.

А ионы? Вопрос о них пока еще не закрыт, можно было бы и обсудить. Да только это совсем иная система и совсем иная проблематика.

Иная по сравнению с чем?

А вот почему Вы, "специалист-плазменник" ничего не говорите о ларморе или там дрейфе,

О каком именно дрейфе вы хотели бы поговорить?
Аналогично с лармором - что именно хотели бы обсудить, КЛР-эффекты или что-то еще?

а предпочитаете говорить о лунном Не3, который к плазме никакого отношения не имеет?

Термоядерное горение вообще-то происходит в плазме. И сжигание Не3 имеет отношение к системам, для которых достижимы высокие "бета" - то есть вполне к моей тематике. Во многих работах по открытым ловушкам отмечается, что именно за счёт высоких достижимых бета они интересны для "малорадиоактивной" реакции D-Не3.

[Fakir]

Что такого произошло за последние 3-4 года, и почему ни один из моих источников про это не знал и не напился от радости?!
Расскажите - я хочу людей порадовать!!! Может, и сам с радости напьюсь

Если только повод нужен - то пожалуйста. Например, двойные микропроволочные сборки в Z-пинчах. У супостатов результаты пошли года с 95-го. Хотя это всяко старше, чем 3-5 лет. А на "Ангаре" - ещё года на три раньше.

Ну что ж тут нового? Седая древность практически
И, главное - где же особый повод для счастья? Я ж в основном из инерциальщиков как раз с "ангарщиками" общаюсь. И как-то ни разу не слышал особых восторгов и надежд на близкое светлое будущее в связи именно с проволочными сборками.
Там мужики вообще на редкость трезвые. И даже о собственных идеях - концепциях того, как можно бы сделать именно реактор на основе Z-пинча - говорят весьма и весьма осторожно.

В первую очередь - все типы ловушек на базе пробкотрона (ну, они мне к сердцу ближе ). Там всё получается буквально само собой.

Это потому, что Вы ими реально не занимаетесь. Обычно, чем ближе работаешь, тем меньше оптимизма.

Да в общем-то ими как раз занимаюсь Ну не в железе, конечно.
Если точнее - некоторыми вопросами МГД-устойчивости, как раз для систем типа открытых ловушек в первую очередь.
И в этой области - вижу некоторые поводы для оптимизма Ваши новосибирские работы тоже некоторые поводы дают Волосов - так тот вообще оптимист знатный
В "концевой" физике, конечно, разбираюсь много хуже, как и в ряде других типах неустойчивостей, но и там, судя по известным мне работам, особых поводов для паники нет

И, как ни странно, даже для токамака, пожалуй, в принципе можно организовать направленное истечение - через дивертор.

Да, но только до диверторных пластин. Если хочется выбросить плазму наружу, то нужно придумать способ обхода того уравнения Максвелла, которое про дивергенцию магнитного поля. Как понимаю, никаких вариантов с тиринг-модами и прочей конечной резистивностью не будет, т.к. ориентация на выброс сверхгорячих (бесстолкновительных) частиц.

А это как ставить задачу. Возможно, как раз выгоднее будет несколько уменьшить искусственно энергию выбрасываемых частиц - чтобы за счёт снижения удельного импульса увеличить тягу.

Возможно, эффекты КЛР или как-то нужно организовывать там турбулентное перемешивание, чтобы испортить структуру поля.

Токамачная физика настолько сложна, что, подозреваю, там может оказаться миллион потенциальных возможностей  Какие-нибудь там "управляемые блобы" или еще что...

Но вообще-то о токамаках в данном контексте я упомянул только ради полноты охвата ИМХО, у них шансов в качестве ТЯРД практически нет (несмотря на рисунки старого фантазёра Бассарда ) - как раз из-за малости достижимых бета и массы.

У Димова: оценочно Q~2-3 (на тритии) можно получить в пробкотроне длиной порядка 50 м (магнитное поле от 2-3 Тл в центральном соленоиде до 12-15 Тл в пробочных катушках). Термоядерная мощность составит при этом порядка 700 МВт, масса не более 300 тонн даже в наземном исполнении!

Побойтесь бога, там 300 тонн только одних сверхпроводящих катушек (есди это про проект, который в обзоре в УФН в 2005 году был).

По-моему, это было в "Письмах в ЖТФ", но не суть.
Насколько я помню, он писал всё же именно о полной массе реактора, а не одной лишь магнитной системы.
Плюс, что еще важнее, при необходимости массу магнитной системы можно существенно снизить - сейчас же такой задачи никто даже не ставит. Например, мне попадались материалы по сверхпроводящим магнитам на поля до 1 Тл для аэростатных зондов - так довольно симпатичные массовые характеристики; причём там их тоже вылизывали не до идеально представимого состояния.

Без вакуумной камеры, систем нагрева, электротехники, собственно конструкции и прочего, прочего, прочего.

Ну, вакуумная камера для ТЯРД ненужна по определению
Сколько весит всё остальное - разумеется, большой вопрос. ИМХО, в той работе Димова было "all inclusive", если нет - поправьте, пожалуйста, и подскажите, где можно посмотреть полную раскладку.

Например, сама система нагрева - если брать ИЦР-нагрев - вряд ли должна быть тяжёлой, всё же гиротроны достаточно компактны и легки, "антенно-фидерная" часть, вероятно, тоже.

Кстати, раз уж про Димова - в последнюю предновогоднюю неделю поздравляли его с 80-летием.

Долгих лет, крепкого здоровья и творческих успехов!
Как он, кстати? Уже "свадебный генерал", или еще активный учёный?

Покажете лёгкий драйвер?

"Лёгкий" это сравнительная оценка. По сравнению с чем лёгкий?

Чтобы весил не сотни тонн. И ресурс имел не на миллион выстрелов.

Тут - "шашечки или ехать". Вся мощная импульсная техника имеет маленький ресурс. Скажем, конденсаторы, разрядники - иногда и по 10000 срабатываний. Это если строго в пределах паспортной работы (без переполюсовки тока). Или удельные параметры падают и вес растёт.  

Так о чём и спич! Для реактора, и - в несколько меньшей мере - для движка необходим достаточно большой ресурс, ну как минимум десятки-сотни миллионов выстрелов, т.е. десятки-миллионы взорванных мишеней. Т.к.  отношение тяга/масса для ТЯРД невелико, работать он должен недели-месяцы, а то и годы (если речь о межзвёздном зонде), что при частоте микровзрывов в 0,1-10 Гц и даст весьма немалый потребный ресурс драйвера.
Да, он будет меньше, чем для электростанции - хотя для межзвёздного зонда может оказаться и сравнимым, если не большим - но при этом и требования к надёжности выше.

[Fakir]

Примерно так и с Велиховым - теоретик-плазмист в настоящее время занимается руководством вот-прям-щазз-образованного "Отделения информационных технологий и нанотехнологий" РАН и, походу, добычей нефти в арктическом шельфе и много чем ещё.

Но и про родную тематику не забывает
Несколько лет назад один мой приятель работал над доработкой одной велиховской задачки, еще времен его молодости - и через руководство Самого оповещал о результатах

По теме форума у него ещё книжка в 80-е гг вышла (в соавторстве вроде бы с Раушенбахом) "Космическое оружие: дилемма безопасности", где на уровне простых оценок и простой физики оценивалась рейгановская программа "звёздных войн".

Да, полезная книжка, регулярно её вспоминаю, когда вижу споры про ПРО
Только, ЕМНИП, Раушенбаха среди авторов (их человек пять, что ли) не было - скорее, Сагдеев из громких имён.
К сожалению, под рукой нет, чтоб проверить.

[Fakir]

не будете ли так любезны намекнуть, в чём же суть этой революции?

В появлении возможности строительства систем с высоким Q, пригодных для промышленной эксплуатации.

Так в магнитном такая возможность есть уже лет двадцать как. Т.е. на момент начала продвижения ИТЭР-а возможность была примерно такая, какая нынче у лазерщиков.

Что в принципе при том или ином принципе поджига мишени можно сделать установку и даже реактор с Q порядка 10, вряд ли у кого-то есть сомнения. Для нормального реактора при КПД драйвера порядка 10% нужен Q~100, но и это, вероятно, достижимо.
Вопрос же в массах, ну и в ряде экономических факторов. См. про те же драйвера.

В первую очередь - все типы ловушек на базе пробкотрона

Какая часть энергии в системах данного типа может быть направлена на создание тяги

Зависит от реакции и способа её проведения. Также зависит от того, что делаем с нейтронами и тормозным рентгеном - "перегоняем в электричество" (ценой роста массы и сложности конструкции), или же даём им свободно свистеть в мировое пространство.
Для трития, если нейтроны выкидываем - что-то порядка 10%.
Для гелия-3 - до 60%. При хитрых волосовских схемах - возможно, существенно выше.

Надеюсь, вы назовёте цифры для инерциальных систем?

и какова эффективность подобного использования без применения магнитного сопла?

1) Для пробкотронов и иже с ними нет особой необходимости в специальном "магнитном сопле", в чём и прелесть этой схемы для ТЯРД.
2) Было бы желание - несколько изменить оконечную часть магнитной системы нет никакой проблемы. Хотя принципиальной необходимости в этом и нет.

Как насчёт инерциальных систем? В которых "магнитное сопло" (термин для данного случая не совсем корректный) - принципиально необходимо?

Тогда не будет ли вы так добры - указать на эти недостатки?

Низкие плотности энергии в системах ограниченных размеров (десятки метров, десятки тонн).

Это не очень серьёзный недостаток. В реакторах деления на АЭС плотность энерговыделения тоже значительно меньше, чем в гипотететических инерциальных ТЯ реакторов (хоть и выше, чем в магнитных), но никто по этому поводу сильно не переживает


Плотности ограничены рядом причин. Одна из них - малые беты. Это проблема токамаков, там по факту 0,15-0,2, если очень повезёт, во второй области устойчивости достижимо 0,4-0,6, но никак не больше. Для открытых ловушек вполне реально 0,9. Это раз. Другая причина ограничений плотности энерговыделения в плазме - поток энергии на стенку; принимается обычно равным порядка 1 МВт/м2. Естественно, вытекающее отсюда "объёмное" ограничение будет зависеть от геометрии установки. Плюс - что гораздо важнее - поток энергии на стенку определяется в первую очередь выходом нейтронов, так что при переходе от D-T к D-3Не допустимая плотность энерговыделения возрастает на порядок минимум.

Конечно, тут речь о "потолке"; до него еще семь вёрст, и все лесом, промежуточных проблем много, тут и достижимые величины полей, и устойчивость, и энергетическое время жизни плазмы - но эти лесные вёрсты вряд ли длиннее тех, что отделяют инерциальный синтез от прототипа реактора с какими бы то ни было параметрами

Но к чему основная мысль - плотности энергии отнюдь не есть фактор, делающий магнитные системы принципиально плохими.
Тем более что для того же D-3Не не менее 60% энерговыхода идёт прямо в заряженных частицах, допускающих прямое преобразование энергии в электричество с КПД от 83% - т.е. на плотность уже вообще становится в достаточной мере наплевать.


Более того: у инерциальных плотность может быть даже слишком велика! Так, в одной из работ о ионных драйверах упоминается, что отнести источник от микровзрыва можно на расстояние до 4 м, что уже худо-бедно достаточно для обеспечения его сохранности.
У пинчистов с этим вообще особые проблемы - необходим непосредственный электрический контакт; чтобы обеспечить его восстановление после каждого взрыва (а это как-никак эквивалент 100-1000 кг тротила) придумывают разные хитрые схемы, и очень не факт, что всё это вообще будет работать. Тем более - долгое время.

И вообще, импульсность - то еще удовольствие. Начиная с того, что достаточно высокую частоту микровзрывов (1-10 Гц) обеспечить достаточно непросто - тут проблемы не только драйверов.


Я бы на вашем месте в кач-ве преимуществ инерциального подхода назвал отсутствие потерь на циклотронное излучение и несколько меньший (до 3 раз) по сравнению с магнитными системами нейтронный выход (за счёт "застревания" нейтронов в плотной мишени).
Но, ИМХО, эти преимущества невелики и не перекрывают недостатков.

В смысле - не запредельные по массе в первую очередь. И с достаточно хорошим отношением мощность/масса.

Системы других типов также дают "вменяемые цифры".

Может быть, вы их назовёте?

Что не подтверждает?!

Вашего оптимизма в вопросе возможности создания термоядерного двигателя или реактора имеющих практическое применение.

Я не понял - вы сомневаетесь в возможности создания реактора и двигателя вообще, или только на основе магнитного удержания?

Чтобы весил не сотни тонн. И ресурс имел не на миллион выстрелов.

Тогда системы на базе имплозии плазмы магнитным полем.

Какие конкретно? Z-пинчи - они в общем-то тоже, можно сказать, именно магнитным полем... Однако массы - дай боже.

Разумеется, совершенно иная

И как она смотрится на фоне дивертора для токамака, переходящего в магнитное сопло?

Токамак я не рассматриваю в качестве реалистичного ТЯРД. Только о принципиальной представимости речь шла.

В смысле?

В прямом. Если бы вся проблема инерциального термояда сводилась бы к ударным волнам, то она уже была бы решена.

Разумеется. Что не отменяет их ключевой роли.

Дык французы и есть, с англичанами до кучи.

Уже хорошо. Теперь всё таки сходите на указанный сайт и узнайте про остальные страны.

Ну, был. Ну, смотрел. Участие также и Чехии не привело в радужный восторг
А если кроме шуток - ну, небезынтересный проект, дай бог им всяческой удачи, дёргаться надо во все стороны. Особенно если финансируют.
Но вы можете показать пальцем на их сайте - ЧТО именно вселяет в вас такой оптимизм? На основании чего именно вы делает вывод о преимуществах инерциального перед магнитным?

Какой лазер имеется в виду? С каким ресурсом? И какой КПД - "оконечный", то есть с учётом КПД накачки, или без него?

Например Yb:YAG Diode Pump Solid State Laser, рассматриваемый в качестве варианта для HiPER.

Хорошо. Но вот уважаемый Иван Моисеев, как я понял, против твердотельных лазеров

Ресурс его не указывается.

Жаль... Это один из ключевых вопросов...
Впрочем, если диодная накачка - то может быть и достаточно велик, возможно, более миллиона, но вот сколько именно?
Если не десятки-сотни миллионов - ни для реактора, ни для движка он еще не пригоден.  

КПД это отношение полного выхода в виде лазерного излучения к полному входу в виде электричества, с учётом затрат на охлаждение до оптимальной температуры.

Ну обычно для лазеров в таких случаях вроде как два КПД указывают - физический и полный.
Вы, значит, о полном говорите.

[Fakir]

А с этим, как я понимаю, основная проблема одна: ни одного такого драйвера реально нет. И не хватает многих порядков и по энергии, и по числу частиц в банче. Знакомые ускорительщики хмыкают, когда видят рисунки ИТЭФовской команды. Там много вопросов и своих неустойчивостей. И не надо думать, что это будут маленькие сооружения. Типичный размер - сотни метров магнитной системы. А основная масса - в импульсной электротехнике, которая из меди и железа.
Помимо ускорительной части, там есть и вопрос источника тяжёлых ионов. ЕМНИП, нужных параметров тоже нет ни у кого.

Эвона как пессимистично... В той литературе про ионные драйвера, что я видел, это всё как-то не озвучивалось...

Ну тогда всё получается еще хуже...

Так что, действительно, тяжелоионный драйвер сейчас многие рисуют для электростанций. Потому что другие просто не проходят по экономике.
Поэтому все взоры - на тяжёлые ионы. Правильно.

Именно. Но и для ТЯРД - останутся почти все те же проблемы, не так ли? И ресурс, и частота импульсов и взрывов, и ту же экономику, то бишь цену движка, тоже никто не отменял.

Потому что другие просто не проходят по экономике.

...поэтому многие оптимисты рисуют даже драйверы, ослуживающие РАЗОМ несколько камер, чтобы как-то свести концы с концами

Когда там повторят уровень лазерных работ 30-летней давности, тогда и у них более реальные оценки перспектив получатся.

...и когда уважаемые инерциальщики хотя бы на лазерах покажут 10-летней давности "магнитный" результат с Q=1 Хотя бы единичный термоядерный микровзрыв (испытания мишеней при подземных ядерных испытаниях - не в счёт ).