ГФЯРД или ТЯРД ?

Автор X, 22.09.2004 00:00:31

« назад - далее »

0 Пользователи и 2 гостей просматривают эту тему.

X

Inertial Electrostatic Fusion в "картинках"  :)
http://fti.neep.wisc.edu/neep602/lecture26.html

Татарин

Все очень здорово, но на самых лучших установках миллиарды реакций за цикл. И _теоретический_ предел, до коего еще расти и расти, заведомо ниже энергетической окупаемости. :\

Asteroid

ЦитироватьКак вам такой девайс?  :wink:
[ссылка]

Не было времени вчитываться, проглядел по диагонали. Судя по указанным там ценам этот девайс вполне реально повторить, интересно, кто-нибудь пробовал?
==>[RU.SPACE Forever>

X

ЦитироватьНе было времени вчитываться, проглядел по диагонали. Судя по указанным там ценам этот девайс вполне реально повторить, интересно, кто-нибудь пробовал?

Вообще-то существует целое сообщество энтузиастов-строителей подобных устройств. http://fusor.net/ Там есть форумы, где они обмениваются опытом, публикуют фото своих девайсов и свечение плазмы в них. Довольно красиво. Правда, они все "буржуйские" ребята.

X

ЦитироватьВсе очень здорово, но на самых лучших установках миллиарды реакций за цикл.

Но ведь в токамаке или лазерном реакторе такого масштаба вообще никаких реакций не получишь. А устройство-то зело простое. И увеличить размеры камеры (с 25 см до, скажем, 2.5м или 25м) и ток высоковольтного трансформатора (с миллиампер до десятков ампер) довольно дешево по сравнению со строительством токамаков. Потребные трансформаторы серийно производятся для ЛЭП.

ЦитироватьИ _теоретический_ предел, до коего еще расти и расти, заведомо ниже энергетической окупаемости. :\

Что вы имеете ввиду под теоретическим пределом?

Татарин

Цитировать
ЦитироватьВсе очень здорово, но на самых лучших установках миллиарды реакций за цикл.

Но ведь в токамаке или лазерном реакторе такого масштаба вообще никаких реакций не получишь. А устройство-то зело простое. И увеличить размеры камеры (с 25 см до, скажем, 2.5м или 25м) и ток высоковольтного трансформатора (с миллиампер до десятков ампер) довольно дешево по сравнению со строительством токамаков. Потребные трансформаторы серийно производятся для ЛЭП.

Не, не совсем подобные.
Простота, конечно, подкупает. Но прогресс с конца 50-х невелик.

Цитировать
ЦитироватьИ _теоретический_ предел, до коего еще расти и расти, заведомо ниже энергетической окупаемости. :\
Что вы имеете ввиду под теоретическим пределом?
Из сечений реакции, плотности плазмы, объема и температуры вполне однозначно выводится энерговыход.
Показано, что для подобных систем он всегда будет меньше энергии вкачиваемой в разряд (мощность которого и определяет плотность плазмы, объем и глубину ловушки).

То есть, идея в оригинальном ее виде для энергетического реактора непригодна.

X

ЦитироватьТо есть, идея в оригинальном ее виде для энергетического реактора непригодна.
М/б, если ее скрестить с мюонным катализом, что-то реальное и с может получиться. Что-то меня не вдохновляют это гигантские супермагниты на токамаках, особенно в плане ЭУ для перспективных КК, бороздящих просторы СС.

X

Цитировать
ЦитироватьНо ведь в токамаке или лазерном реакторе такого масштаба вообще никаких реакций не получишь. А устройство-то зело простое. И увеличить размеры камеры (с 25 см до, скажем, 2.5м или 25м) и ток высоковольтного трансформатора (с миллиампер до десятков ампер) довольно дешево по сравнению со строительством токамаков. Потребные трансформаторы серийно производятся для ЛЭП.

Из сечений реакции, плотности плазмы, объема и температуры вполне однозначно выводится энерговыход.
Показано, что для подобных систем он всегда будет меньше энергии вкачиваемой в разряд (мощность которого и определяет плотность плазмы, объем и глубину ловушки).

Сечение реакции при заданной энергии величина разумеется, постоянная. Но плотность плазмы в центральной области, где идет реакция, и объем этой центральной области можно увеличивать без проблем. Во всяком случае, я не вижу причин, почему нет. А отношение выхода термоядерной энергии к затраченной определяется потерями.

Для данной разновидности установок потери связаны в основном с низкой вероятностью реакций при пролете атомом центральной области. Атому требуется совершить множество пролетов через центр, прежде чем он получит шанс поучаствовать в реакции синтеза. В результате он с большой вероятностью может может быть потерян еще до реакции в результате:

а) столкновения с внутренней решеткой.
б) перезарядки -- захвата электрона у нейтрального атома. В результате образуется быстрый нейтральный атом, который уходит на стенку вместе со своей энергией и медленный ион, в который опять нужно разгонять

В идеале нужно добиться "однопроходности", чтобы большинство ионов вступали в реакцию еще на самом первом пролете центра, а не болтались туда-сюда, пока не будут потеряны. "Однопроходности" можно добится увеличением размеров центральной области и плотности в ней.  Правда, в этом случае о стационарном горении (как в любительских "агрегатах") придется забыть -- потребный ток будет слишком велик (порядка 10е8 ампер по моим прикидкам) да и мощность непрерывного реактора будет коллосальна, неудобоварима для практического использования. Потребуется импульсный режим и солидная конденсаторная батареяв качестве источника питания.

В некотором смысле это получается почти классический синтез в сверхсжатых мишениях с той разницей, что вместо лазеров используется ускоритель ионов (в виде двух концентрических решеток) и сталкиваются пучки ионов не с мишенью, а друг с другом. Такой подход имеет весьма существенные преимущества:

а) КПД таких тривиальных "ускорителей на двух электродах" составляет десятки процентов, что на порядки больше чем у мощных короткоимпульсных лазеров;
б) энергия ионов имеет не максвеловское распределение, а узкий пик вблизи оптимума

Электротехника на сотни киловольт вполне стандартная, а потому недорогая: ЛЭП работают в этом диапазоне. С повышением напряжения на решетках с "любительских" десятков киловольт до "промышленных" сотен можно перейти на прекрасную безнейтронную реакцию на имеющихся в изобилии компонетах -- простом водороде и изотопе бор-11 (составляет ок. 80% в природной смеси изотопов бора)

   p + B11 -> 3 He4 + 8.68Mev

Благодаря немаксвеловскому распределению энергий в подобном реакторе одним только переходом на p+B11 при сотнях киловольт выход энергии повышается на 3 порядка по сравнению с DD-рекацией при десятках киловольт и на 1 порядок по сравнению с DD при сотне киловольт (см график.)



Татарин

ЦитироватьСечение реакции при заданной энергии величина разумеется, постоянная. Но плотность плазмы в центральной области, где идет реакция, и объем этой центральной области можно увеличивать без проблем. Во всяком случае, я не вижу причин, почему нет. А отношение выхода термоядерной энергии к затраченной определяется потерями.
Причины есть. :\
Если очень грубо, плотность плазмы - это ток. Ток - это мощность.
И для всех установок с изложенной выше простой схемой так получается, что на каждый микроампер (частиц/секунда) для данной реакции может получится не более чем столько-то актов синтеза. И  при оптимальных условиях (потому что зависимости там сложные) всегда Nреакт/c*Ереакт << I*U.

На самом деле все еще хуже, потому что при больших плотностях возникают трудности с нейтральной плазмой,  в ускорителе у нас должен быть достаточно хороший вакуум, излучение и пр., большие токи вызывают проблемы теплоотвода с сетки и ограниченной ее теплоемкостью, увеличение массы/площади сетки вызывает непроизводительные потери ионов на прямом с ней столкновении, ну и так далее. То есть, даже до этих теоретических ограничений нужно еще дорасти.
Это не только любительское увлечение, на этой основе пытаются делать источники нейтронов/высокоэнергичных протонов для нужд медицины/геологии/науки... над проблемами работают (и вполне серьезно работают) не дураки.

ЦитироватьДля данной разновидности установок потери связаны в основном с низкой вероятностью реакций при пролете атомом центральной области.
Именно. :\

ЦитироватьВ идеале нужно добиться "однопроходности", чтобы большинство ионов вступали в реакцию еще на самом первом пролете центра, а не болтались туда-сюда, пока не будут потеряны. "Однопроходности" можно добится увеличением размеров центральной области и плотности в ней.  
Увы, не получается, простые меры - увеличение размеров, скажем - тут не помогают. :\

ЦитироватьВ некотором смысле это получается почти классический синтез в сверхсжатых мишениях с той разницей, что вместо лазеров используется ускоритель ионов (в виде двух концентрических решеток) и сталкиваются пучки ионов не с мишенью, а друг с другом.
Нет. Есть принципиальное различие в размерах мишени и, соответственно, - плотности. В обычном инерциальном синтезе мы имеем изначально очень высокую плотность, т.к. у нас есть маленькая твердая/жидкая мишень, иногда еще тампер, который обжимает и не дает разлететься и т.п.
В данном случае всего этого нет. Есть большой объем, который заполнен очень разряженной плазмой. И серьезные технические трудности с повышением плотности.

ЦитироватьС повышением напряжения на решетках с "любительских" десятков киловольт до "промышленных" сотен можно перейти на прекрасную безнейтронную реакцию на имеющихся в изобилии компонетах -- простом водороде и изотопе бор-11 (составляет ок. 80% в природной смеси изотопов бора)
Да, именно возможностью использования "продвинутых" топливных циклов обычно и агитируют в пользу таких систем... Было бы крайне заманчиво использовать хотя бы тот же гелий-3 - дейтерий или бороводород.
Но дело не ограничивается лишь поднятием напряжения.
Вот, например, Вы упускаете из виду, что плазма имеет очень хорошую теплопроводность и этот самый "немаксвелловский" пик быстро сменится натуральным 3кт даже в очень разряженной плазме...

То есть, я очень согласен с Вами, что штуки все это очень интересные и стоящие, но вот что касается сложностей с этим делом... мы с Вами сильно расходимся. :)
Вообще говоря, н эти устройства збили болт почти сразу после их появления: большие трудности стали быстро очевидны. Причем трудности такого рода, что наворотить гигантский токамак или стелларатор кажется проще, чем бороться с ними... Только в последнее время снова, вроде, подняли идею... но и то, речь пока идет об очень скромных практических применениях в областях, куда токамаки сунуться просто не могут. Ну, навроде активационного анализа на местности...

Вадим Семенов

Цитировать
ЦитироватьСечение реакции при заданной энергии величина разумеется, постоянная. Но плотность плазмы в центральной области, где идет реакция, и объем этой центральной области можно увеличивать без проблем. Во всяком случае, я не вижу причин, почему нет. А отношение выхода термоядерной энергии к затраченной определяется потерями.
Причины есть. :\
Если очень грубо, плотность плазмы - это ток. Ток - это мощность.
И для всех установок с изложенной выше простой схемой так получается, что на каждый микроампер (частиц/секунда) для данной реакции может получится не более чем столько-то актов синтеза. И  при оптимальных условиях (потому что зависимости там сложные) всегда Nреакт/c*Ереакт << I*U.

Может, вы и правы. Я отнюдь не считаю себя экспертом по УТС. Однако, хотелось бы получить хоть какое-то более или менее научное обоснование такого ограничения, а не просто заявление "клянусь, это невозможно".

ЦитироватьНа самом деле все еще хуже, потому что при больших плотностях возникают трудности с нейтральной плазмой,  в ускорителе у нас должен быть достаточно хороший вакуум, излучение и пр., большие токи вызывают проблемы теплоотвода с сетки и ограниченной ее теплоемкостью, увеличение массы/площади сетки вызывает непроизводительные потери ионов на прямом с ней столкновении, ну и так далее.

Кстати, процент потерь на решетке и тепловые нагрузки на нее снижаются с достижением "однопроходности". А насчет вакуума я  не согласен -- уже в любительских установках длина пробега ионов до столкновения измеряется километрами. Наоборот, желательно ее уменьшить для повышения выхода энергии. Особо глубокий вакуум не нужен.

ЦитироватьНо дело не ограничивается лишь поднятием напряжения.
Вот, например, Вы упускаете из виду, что плазма имеет очень хорошую теплопроводность и этот самый "немаксвелловский" пик быстро сменится натуральным 3кт даже в очень разряженной плазме...

В "однопроходном" реакторе не успеет сменится. А у любителей, конечно, все наверняка расперделение по Максвелу.

Цитировать
ЦитироватьВ некотором смысле это получается почти классический синтез в сверхсжатых мишениях с той разницей, что вместо лазеров используется ускоритель ионов (в виде двух концентрических решеток) и сталкиваются пучки ионов не с мишенью, а друг с другом.
Нет. Есть принципиальное различие в размерах мишени и, соответственно, - плотности. В обычном инерциальном синтезе мы имеем изначально очень высокую плотность, т.к. у нас есть маленькая твердая/жидкая мишень, иногда еще тампер, который обжимает и не дает разлететься и т.п.

Ну хорошо, к черту центральную решетку! Засовываем в центр установки пипетку и выдавливаем капельку B5H9 (другой вариант: жидкой смеси DT) Эта капелька на пипетке и служит вторым электродом. Камера заполнена газообразным водородом (в случае DT-реакции дейтерием). Подаем импульс напряжения -- получаем поток высокоэнергичных ионов на капельку со всех сторон. Классический инерциальный синтез, только без сложного и дорогого лазерного хозяйства. И КПД в десятки процентов вместо 0.1% у лазера на стекле с неодимом. Как вам такая идея?
Гипотеза о боге дает ни с чем не сравнимую возможность абсолютно все понять, абсолютно ничего не узнавая.
А. и Б. Стругацкие "Пикник на обочине".

VovaKur

ЦитироватьИ для всех установок с изложенной выше простой схемой так получается, что на каждый микроампер (частиц/секунда) для данной реакции может получится не более чем столько-то актов синтеза. И  при оптимальных условиях (потому что зависимости там сложные) всегда Nреакт/c*Ереакт << I*U.
Но ведь эту I*U можно использовать несколько раз. В установке, I*U превращается в тепло, но часть этого тепла можно снова превратить в I*U. Таким образом, энергетическая выгодность будет зависеть от КПД с которым мы сможем превращать тепловую энергию обратно в электрическую. КПД зависит от начальной и конечной температуры цикла, и теоретически может быть сколь угодно большим, а вот практически на начальную и конечную температуру накладываются достаточно сильные ограничения, соответственно, если идёт ТЯ реакция, теоретически эту энергию из неё можно достать, ограничения исключительно практические.

Димитър

Цитировать
ЦитироватьЧто по вашему легче сделать - ГФЯРД или ТЯРД?

Легче - однозначно ГФЯРД. Который и так почти сделан уже 15 лет назад.


 Так почему же все только о ТЯРД говорят ??? Ничего про ГФЯРД придумать не можете?  :x

pkl

Вообще, исследовать солнечную систему автоматами - это примерно то же самое, что посылать робота вместо себя в фитнес, качаться.Зомби. Просто Зомби (с)
Многоразовость - это бяка (с) Дмитрий Инфан

Кубик

ЦитироватьВадим Семенов пишет:
Засовываем в центр установки пипетку и выдавливаем капельку B5H9 (другой
вариант: жидкой смеси DT) Эта капелька на пипетке и служит вторым электродом.
Камера заполнена газообразным водородом (в случае DT-реакции дейтерием). Подаем
импульс напряжения -- получаем поток высокоэнергичных ионов на капельку со всех
сторон. Классический инерциальный синтез, только без сложного и дорогого
лазерного хозяйства. И КПД в десятки процентов вместо 0.1% у лазера на стекле с
неодимом. Как вам такая идея?
А как это вам токоподвода в "пипетке" не жаль? с чего это ему ничего не перепадёт, по-вашему? НЕ будет тут сферической симметрии "со всех сторон", а если бы бомбардировка мишени в лоб давала такой кпд, давно бы сделали - ан нет... ведь лазеры -то можно заменить пучками ионов, ну и где это? Проблема в обжатии - лучами ли, пучками... мишени для полноты отдачи на вложенную энергию..
И бесы веруют... И - трепещут!

pkl

По-моему, единственный реалистичный инерциальный УТС сейчас - это взрывать термоядерные заряды на жидком или замороженном дейтерии позади КК.
Вообще, исследовать солнечную систему автоматами - это примерно то же самое, что посылать робота вместо себя в фитнес, качаться.Зомби. Просто Зомби (с)
Многоразовость - это бяка (с) Дмитрий Инфан

Кубик

Цитироватьpkl пишет: По-моему, единственный реалистичный инерциальный УТС сейчас - это взрывать термоядерные заряды на жидком или замороженном дейтерии позади КК.
Угу. А инициировать гамма-лазером с ядерной накачкой (см. СОИ), расположенным на самом КК... 8)
И бесы веруют... И - трепещут!

pkl

Ой! Проще уж по старинке, атомной бомбой. Есть другая интересная идея. Вот тут начали было обсуждать термоядерные заряды с неядерной инициацией:
 http://novosti-kosmonavtiki.ru/forum/messages/forum13/topic11416/message1394197/#message1394197
Для импульсного ТЯРД самое то! Ну или найти где-то много-много плутония. И я знаю где! ;)
Вообще, исследовать солнечную систему автоматами - это примерно то же самое, что посылать робота вместо себя в фитнес, качаться.Зомби. Просто Зомби (с)
Многоразовость - это бяка (с) Дмитрий Инфан

Кубик

Цитироватьpkl пишет: найти где-то много-много плутония. И я знаю где!
Собрать окурки со всего мира :!: ... :D  А у вас для необогащённого урана адреска нету? миллиграмм 50 для калибровки дозиметра...;)
И бесы веруют... И - трепещут!

Alex_II

ЦитироватьКубик пишет:
А у вас для необогащённого урана адреска нету? миллиграмм 50 для калибровки дозиметра...  ;)
Кусок гранита побольше не подойдет? Другим радиометром фон проверить сначала...
И мы пошли за так, на четвертак, за ради бога
В обход и напролом и просто пылью по лучу...

pkl

ЦитироватьКубик пишет:
Цитироватьpkl пишет: найти где-то много-много плутония. И я знаю где!
Собрать окурки со всего мира  :!:  ...  :D  А у вас для необогащённого урана адреска нету? миллиграмм 50 для калибровки дозиметра...  ;)
Нету. :oops:
Вообще, исследовать солнечную систему автоматами - это примерно то же самое, что посылать робота вместо себя в фитнес, качаться.Зомби. Просто Зомби (с)
Многоразовость - это бяка (с) Дмитрий Инфан