Перспективы человечества с термоядом

[библиограф]

нарабатывать тритий из дейтерия и бора-10, обеспечивая независимость такого рода термояда от наличия лития?

Тритий для КВС не нужен!
https://nashol.biz/searchdoc/73579

[crazy_terraformer]

Нужен для снижения массы триггера и контейнера с дейтерием.

[библиограф]

  А вот физики из Сарова - говорят - нет, тритий не нужен! (см. книжку про КВС)
А про то как устроен триггер - не говорят, секретик государственный!
Но вы, конечно, знаете всё про его устройство почти всё!

Что же это такая за непонятная страна, в которой даже такие малыши знают Военную Тайну и так крепко держат свое твердое слово?
    Аркадий Гайдар "Сказка о Мальчише-Кибальчише".

[дерево]

А как насчёт КВС, где можно взрывать термоядерные заряды и нарабатывать тритий из дейтерия и бора-10, обеспечивая независимость такого рода термояда от наличия лития?

Каким образом D+D или D+B¹⁰ даст тритий? Если по одному из путей реакции будет образовываться тритий, то он в жёстких условиях слияния D+D или D+B¹⁰ будет быстро реагировать с дейтерием или ядрами, имеющими недостающий нейтрон. В любой печке тритий сгорает первым, поэтому его только в холодных условиях можно получить, в которых возможны реакции лишь при электрический нейтральном компоненте, которым может являться лишь нейтрон (не учитывая мюонный катализ).

Сделать гигантский КВС и взрывать термоядерные(триггер ядерный заряд из Pu-239 илл U-233) слойки из перемежающихся слоёв дейтерия с небольшой примесью трития и U-238 и природного тория. Одновременно нарабатывать тритий(из термоядерного топлива, и из дейтерированного пластика, а также соединения бора-10 входящего в состав конструкционных материалов или внешнего покрытия устройства)  и ядерное топливо(Pu-239 и U-233).

Тут уже получается большой расход Th²³²+U²³⁸ (а тритий всё равно почти не нарабатывается, наоборот расходуется) и слишком большой реактор, перерабатывающий импульсы соответствующие планетарному потреблению энергии в течении минут, что также потребует буферный накопитель соответствующей энергии и мощности. К тому же таких станций нужно минимум десяток на каждом материке для надёжности.

[библиограф]

и слишком большой реактор, перерабатывающий импульсы соответствующие планетарному потреблению энергии в течении минут

50000 тонн расплавленного радиоактивного натрия - это немало!
— И если бы спина Иа-Иа неожиданно треснула, то мы бы все здорово посмеялись. Ха-ха-ха! Как забавно! — сказал Иа.
— Очень приятное развлечение, но, боюсь, не особенно полезное.

[crazy_terraformer]

и слишком большой реактор, перерабатывающий импульсы соответствующие планетарному потреблению энергии в течении минут

50000 тонн расплавленного радиоактивного натрия - это немало!
— И если бы спина Иа-Иа неожиданно треснула, то мы бы все здорово посмеялись. Ха-ха-ха! Как забавно! — сказал Иа.
— Очень приятное развлечение, но, боюсь, не особенно полезное.

натрий - кипятим воду. Делаем большой герметичный бассейн(в зависимости от мощности единичного заряда до 5 км глубиной от местного уровня поверхности), заливаем водой(желательно тяжёлой, со временем можно наработать из морской и заменить исходную после первого планового ремонта бассейна) и взрываем бомбы по его центру.Мегатонные вряд ли пойдут - из-за мощности ударных волн стеночку сомнёт. А вот 10-20 килотонн в самый раз, ну может немного более, заодно и трития наработаем, особливо если в воду добавить тетраборат натрия.

Стоит ли разлагать кислород из воды этого бассейна использовать для синтеза тяжёлой дейтериевой, насколько он будет обогащён тяжёлыми изотопами кислорода?

D+B10

¹⁰₅B +  n → 2 ⁴₂He + ³₁T
¹⁰₅B +  n → 2 ⁷₃Li + ⁴₂He
⁷₃Li + n(2.466 MeV) → ⁴₂He + ³₁T + n
Можно использовать дейтерированный боразан BND₆ (BD₃-ND₃)как часть термоядерного топлива или балласта, поглощающего нейтроны.

¹⁴₇N + n(>4 Мэв)   → ¹²₆C + ³₁T

D+n->T около 0.52 миллибарн сечение реакции захвата дейтроном теплового нейтрона. Не торт, но делать-то что.

Тут уже получается большой расход Th232+U238 (а тритий всё равно почти не нарабатывается, наоборот расходуется) и слишком большой реактор, перерабатывающий импульсы соответствующие планетарному потреблению энергии в течении минут, что также потребует буферный накопитель соответствующей энергии и мощности.

Слишком большой расход относительно чего? Или можно сократить этот расход, но сохранить мощность заряда?
К тому же в осколках делениях и продуктах их распада найдутся химические элементы, необходимые промышленности для производства катализаторов, компонентов спецсплавов и т.д.

Буферный накопитель - бассейн с вторичным теплоносителем, если не с первичным, соответствующей массы. Для сглаживания импульсов и накопления тепловой энергии на случай поломок для экстренного ремонта и для планового ремонта.

[MenFrame]

Нужен для снижения массы триггера

Массу триггера не снизить, она лимитирована критической массой.

А про то как устроен триггер - не говорят, секретик государственный!

Обычная атомная бомба с лимитом по мощности энерговыделения.

[дерево]

¹⁰₅B +  n → 2 ⁴₂He + ³₁T

Эта реакция идёт только на быстрых нейтронах (>200 кэВ) и при этом её вероятность на порядок меньше, чем у реакции
B¹⁰ +  n → Li⁷ + He⁴
Ещё больше вероятность обмена импульса между нейтроном и ядром B¹⁰ . В результате лишь малая часть нейтронов пойдёт на производство трития, а большинство будет производить B¹¹ .

⁷₃Li + n(2.466 MeV) → ⁴₂He + ³₁T + n
¹⁴₇N + n(>4 Мэв)   → ¹²₆C + ³₁T

Маловероятные реакции, в первой больше всего вероятность остывания нейтрона, а во второй поглощение с образованием ненужных частиц. Имеет смысл лишь небольшой (чтобы нейтроны не остыли ниже 600 кэВ и не начали бестолкого поглощаться в Li⁷) слой Li⁷, использующий часть быстрых нейтронов, немного повышая (относительно чистого Li⁶) производство трития, но не в количествах делающих его интересным на фоне Th²³²+U²³⁸.

D+n->T около 0.52 миллибарн сечение реакции захвата дейтроном теплового нейтрона. Не торт, но делать-то что.

Очень очень малое сечение, потребуется стенка из дейтерия толщиной >100 тонн на м² , чтобы улавливать все нейтроны.

Тут уже получается большой расход Th232+U238 (а тритий всё равно почти не нарабатывается, наоборот расходуется)

Слишком большой расход относительно чего? Или можно сократить этот расход, но сохранить мощность заряда?

Относительно использования только деления Th²³²+U²³⁸. Энергии во взрывореакторе будет не намного больше (чем в обычном реакторе деления), полезных продуктов тоже мало, зато огромная сложность.

[Dem]

То есть энергозапасы месторождений ядерного топлива деления в 7...11 раз больше, чем термоядерного D+T.

Самый доступный источник трития - реакция D+D, дающая его в 50% случаев. А в остальных 50% - Не3. И кроме того ещё и энергию.
А что тритий будет сгорать прямо тут же - не важно, это же уже реактор.

А вот физики из Сарова - говорят - нет, тритий не нужен! (см. книжку про КВС)

КВС всё-таки девайс для космоса.

[Fall63]

То есть энергозапасы месторождений ядерного топлива деления в 7...11 раз больше, чем термоядерного D+T.

Самый доступный источник трития - реакция D+D, дающая его в 50% случаев. А в остальных 50% - Не3. И кроме того ещё и энергию.
А что тритий будет сгорать прямо тут же - не важно, это же уже реактор.

Не принципиально. В изначальном топливе трития не будет , а тот что образуется , сразу же сгорает , то есть не накапливается. Т.е. параметры реактора всё равно придётся делать под DD , а не под DT , и картина в итоге не радужная получается. Так что всё верно - запасов ядерного горючего намного больше.

[gans2]

https://spectrum.ieee.org/energywise/energy/nuclear/nuclear-fusiontokamak-not-included

исследователи из Исследовательского центра Гленна НАСА продемонстрировали метод создания ядерного синтеза без создания массивного стелларатора или токамака . Фактически, все, что им было нужно, это немного металла, немного водорода и ускоритель электронов.

Команда считает, что их метод, называемый решетчатым синтезом, может стать новым потенциальным источником энергии для миссий в дальний космос. Они опубликовали свои результаты в двух статьях в Physical Review C .

https://journals.aps.org/prc/abstract/10.1103/PhysRevC.101.044609

«Мы сделали не холодный синтез», - говорит Лоуренс Форсли , старший ведущий физик-экспериментатор проекта. Холодный синтез, идея о том, что синтез может происходить при относительно низких энергиях в материалах при комнатной температуре, рассматривается подавляющим большинством физиков скептически. Форсли подчеркивает, что это горячий синтез, но «мы придумали новый способ его управления».

«Термоядерный синтез в решетке изначально имеет более низкие температуры и давление», чем что-то вроде токамака, - говорит Беньо. Но «где на самом деле происходит синтез дейтрона и дейтрона, так это в очень горячих и энергичных местах». Бенио говорит, что когда она брала с собой образцы после эксперимента, они были очень теплыми. Это тепло частично исходит от термоядерного синтеза, но энергичные фотоны, инициирующие процесс, также вносят тепло.

Естественно, это не процесс с положительным выходом энергии. Это что-то вроде синтез-аккумулятора. На Земле насыщают дейтерием металлический порошок, а в космосе снимают энергию облучая рентгеном

[AlexAV]

Естественно, это не процесс с положительным выходом энергии. Это что-то вроде синтез-аккумулятора. На Земле насыщают дейтерием металлический порошок, а в космосе снимают энергию облучая рентгеном

Вот только источник рентгена скушает энергии порядка на четыре больше, чем даст синтез.

Обычный случай синтеза под действием ускоренных ионов на холодную мишень. Только механизм ускорения (за счёт взаимодействия жесткого электромагнитного излучения с веществом) довольно необычен. Однако, такой синтез принципиально не может дать больше термоядерной энергии, чем ушло энергии на ускорение ионов (причём различие тут между энергией пошедшей на ускорение ионов и выделившейся при синтезе здесь будет на несколько порядков). Ни источник энергии, ни аккумулятор на этом принципе сделать физически невозможно. Максимум источник нейтронов, да и тот с весьма низкой энергетической эффективностью.

https://journals.aps.org/prc/abstract/10.1103/PhysRevC.101.044609

Ага, размножение... Нет, теоретически вторичные реакции на ядрах отдачи, образующихся при рассеяние нейтронов на дейтронах возможны... Вот только.

1) Вероятность реакции ускоренного так дейтрона с каким-то ещё дейтроном сильно меньше единицы (из-за быстрой потери энергии дейтронами на электронах материала, причём в средах, содержащих металлы с высоким Z этот процесс будет идти особенно эффективно). Кстати, в статье авторы вообще этот вопрос не вспоминают, а ведь именно он делает невозможным протекание реакции синтеза по цепному механизму при низких температурах.

2) Сечение неупругого рассеяния и поглощения нейтронов палладием (и уж тем более эрбием (в статье вместо обычного в таких экспериментах палладия насыщенного дейтерием рассматривается дейтрид эрбия), эрбий вообще-то классический материал - поглотитель нейтронов в атомной технике ) заметно больше сечения рассеяния быстрого нейтрона дейтроном (большая часть вторичных нейтронов в мишени в конечном счёте будет замедляться и поглощаться палладием (ну или эрбием)).

В итоге цепочка оказывается на столько быстро затухающей, что вообще практически не влияет на энерговыделение в мишени.

В общем чушь это, как источник энергии или аккумулятор это точно работать не может.

[AlexAV]

Естественно, это не процесс с положительным выходом энергии. Это что-то вроде синтез-аккумулятора. На Земле насыщают дейтерием металлический порошок, а в космосе снимают энергию облучая рентгеном

Если посмотреть их экспериментальные результаты (https://journals.aps.org/prc/abstract/10.1103/PhysRevC.101.044610) то в образец ErD3 там вкачивают пучок электронов с энергией 2.9МэВ и током 15 мА (это вообще-то 43.5 кВт мощности) и получают выход 1600 нейтронов в секунду (если все полученные нейтроны продукт синтеза - это соответствует выходу термоядерной энергии около 1.9 нВт (с учётом, что у D-D реакции есть два почти равновероятных канала с выходом энергии 3.27 и 4.03 МэВ из которых нейтроны возникают только в одном)).

Т.е. выход термоядерной энергии в их эксперименте приблизительно в 20 триллионов раз ниже, чем  мощность затраченная на генерацию ускоренных дейтронов вызывающих реакцию. Думаю какие-либо ещё комментарии относительно возможности использования этого механизма для производства энергии тут излишни.
 

[Kaiserfrogling]

Компьютер - не волшебная палочка. Адекватность даваемых им результатов зависит от того описывает ли выбранная математическая модель исследуемому физическому процессу или нет. И если она не адекватна, то компьютерная модель будет хуже аналитической, но адекватной физической ситуации.

Применительно той работы о которой Вы говорите, то, на сколько я помню, там использовался PIC без учета столкновительных членов. При этом по сути решается уравнение Власова без интеграла столкновения (с нулевой правой частью). Такой расчёт может адекватно описывать развитие каких-то неустойчивостей в высокотемпературной плазме или затухание Ландау, но вот сколько-нибудь корректно давать описание переноса энергии между ионной и электронной подсистемой он не может (эти процессы обусловлены как раз интегралом столкновений, которым в данной модели пренебрегают). А то что интересовало Райдера и на чем строятся его выводы - это как раз и есть вопрос переноса энергии между электронной и ионной подсистемой, а также максвеллизация функций распределения частиц, т.е. как раз то, что PIC без учета столкновительных членов принципиально не описывает.

Так что нет. Это как раз случай когда аналитика Райдера лучше, по той причине, что учитывает важный элемент физики системы, связанный с столкновениями частиц, а численная модель о которой Вы говорите неоправданно им пренебрегает из-за чего в интересующем аспекте заведомо не может давать корректных результатов.

Чтобы не захламлять ту тему (хотя по мнению многих она уже давно стала мусоркой) отвечу здесь.
Давайте вернемся к самому началу? Сам Бассард, в ответ на критику Райдера в адрес его поливеллов, ответил что самым уязвимым местом критики Райдера является не охлаждение плазмы через тормозное излучение, а нагрев топлива при его взаимодействии с горячими продуктами горения. По мнению Бассарда, Райдер взял очень произвольную цифру
Чакон решил прояснить ситуацию через пересчет на компьютере (модель Particle-In-Cell).
https://ru.wikipedia.org/wiki/Плазма#Particle-In-Cell_(частица_в_ячейке)
https://ru.wikipedia.org/wiki/Метод_частиц_в_ячейках
https://en.wikipedia.org/wiki/Particle-in-cell
Для Д-Т плазмы в ловушке Пеннинга для равновесной плазмы, бумажные расчеты Райдера предсказали энергетический выход 0,5 , компьютерная модель Particle-In-Cell предсказала энергетический выход 100. И это в условиях равновесной плазмы, а расчеты Бассарда были для неравновесной!
https://ru.wikipedia.org/wiki/Ловушка_Пеннинга

И да, если верить расчетам Чакона, положительный энергетический выход Д-Т возможен в ловушке Пеннинга размером с крупную радиолампу!

[AlexAV]

Чакон решил прояснить ситуацию через пересчет на компьютере (модель Particle-In-Cell).

Бесстолкновительный PIC вообще не может адекватно моделировать ни электрон-ионный обмен, ни релаксацию изотропных функций распределения, ни, соответственно, обмен энергии между высокоэнергетическими частицами и основной компонентой плазмы. Там просто тем членом, который за всё это отвечает, пренебрегают.

Что касается модели Чакона (https://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.1310199), то она сферически симметричная и полностью пренебрегает электрон-ионными столкновениями (правда ион-ионные они всё же учитывают). Такая модель заведомо будет сильно завышать характеристики устройства из-за пренебрежения потери энергии ионами на электронах и сильной потери энергии электронами за счёт их взаимодействия с формирующими потенциал сетками. Если учесть в модели рассеяние электронов на ионах и потерю энергии электронами на формирующих потенциал сетках, то все это усиление мощности мгновенно исчезнет.

И да, если верить расчетам Чакона, положительный энергетический выход Д-Т возможен в ловушке Пеннинга размером с крупную радиолампу!

Но ведь не работает, не так ли?

Попросту указанная модель пренебрегла чуть ли не главным каналом потери энергии в такой системе, связанным с взаимодействием электронов и ионов и потерей энергии электронами на формирующих потенциал сетках. Ну как итог - получаются не реалистично завышенный энергетический выход такого рода устройств.

[MenFrame]

в такой системе, связанным с взаимодействием электронов и ионов и потерей энергии электронами на формирующих потенциал сетках.

Кстати в токамаках плазма тоже взаимодействует физически с дивертором из-за чего его приходиться делать из тугоплавкого вольфрама.

[Kaiserfrogling]

Я подскажу - это POPS-реактор, тот самый эффективность которого растет по мере уменьшения, и который по мнению Невинса станет эффективным при размере не более 1 см, а лучше 0,1 см.

В одномерной постановке действительно у POPS всё хорошо. В трёхмерной, особенно при учёте нагрева пучка электронами - уже не так очевидно

Результаты русских ученых:
https://journals.aps.org/pre/abstract/10.1103/PhysRevE.103.043208

[Kaiserfrogling]

Полу-оффтопик
Думаю, что многие любители научной и научно-популярной литературы знают что такое фосфогипс.
https://en.wikipedia.org/wiki/Phosphogypsum
https://ru.wikipedia.org/wiki/Фосфогипс
И почему он ни для чего не пригоден (много кадмия и тория). Экономически оправданной технологии его переработки не существует, в США и Европе его выбрасывают в отвалы.
Недавно увидел любопытную статейку - что если нам удастся получить Д-Т термояд, то его 14МЭВные нейтроны можно будет использовать для легкой и быстрой очистки фосфогипса от тория, с попутным получением энергии. Хотел поделится интересной новостью с русскими студентами...
...Оказалось что фосфогипсом в России давно торгуют, и используют для удобрения огородов! 
https://glavagronom.ru/articles/Othody-s-polzoj-Opyt-primeneniya-fosfogipsa-v-kachestve-melioranta
https://www.phosagro.ru/production/phosphogypsum/pavement/

[mbrane]

то его 14МЭВные нейтроны можно будет использовать для легкой и быстрой очистки фосфогипса от тория,

А если скатерть самобранку  придумать то и всп свалки мира можно разгрести в мгновение ока...воробей пушка стрелять...теперь камерад давай задумаемся о реальных перспективах этих сценариев...а убирать торий и кадмий можно куда более экономичным способом с помощью гидрометаллургии и ионообменных материалов..но выбросить дешевле...

[Kaiserfrogling]

Результаты русских ученых:
https://journals.aps.org/pre/abstract/10.1103/PhysRevE.103.043208

В предыдущем сообщении забыл выложить результаты той же группы (Куриленкова) на Д-Д:
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/1147/1/012103/pdf
По его расчетам, сферические осциляторы могут выдавать 1 ГВТ с 5 м3.

Но интереснее другое. Еще в начале прошлого года, Хора с его лазерной обжимкой бора, обещал потрясающие результаты к лету. О чем я кстати говорил на этом форуме.
Результаты вышли только в феврале, проверка закончена в конце мая.
en.wikipedia.org/wiki/Aneutronic_fusion

HB11 Energy is an Australian spin-off company created in September 2017.[17] In 2022, they claimed to be the first commercial company to demonstrate fusion.[18][19] Its device uses two petawatt-class, chirped pulse lasers[20] to drive low-temperature proton-boron fusion using an "in-target" approach. One laser drives hydrogen atoms via target normal sheath acceleration towards a boron plasma confined by a kilotesla magnetic field powered by the other laser. The resulting He+ ions are converted to electricity without a thermal conversion step with its associated thermal losses. The pico-second laser produces an avalanche reaction that offers a billion time increased fusion yield improvement compared to other ICF systems. HB11 holds the patents of UNSW's theoretical physicist Heinrich Hora.[21][22][23] It demonstrated fusion, yielding an alpha particle flux of 1010/sr, one order of magnitude higher than its earlier results, but still 4 orders of magnitude away from net energy gain.[18][19]