Ядерная энергетика будущего

[Kaiserfrogling]

взрывами сверхчистых термоядерных зарядов на дейтерии,

Господин Манилов, а можно технические подробности ваших богатых фантазий?
Вы знаете, что пока не найден технически и экономически оправданный способ подрыва Д-Т?
https://en.wikipedia.org/wiki/Pure_fusion_weapon

И что сечение Д-Д реакции намного ниже чем у Д-Т, Д-ГЕ3 и даже чем у П-Б?
Строго говоря на пик она выходит около 800 кев, где начинаются очень серьезные проблемы с релятивистскими электронами (привет от Тода Райдера).

[MenFrame]

Господин Манилов, а можно технические подробности ваших богатых фантазий?

под сверхчистым зарядом имеется виду такой заряд в котором на реакции деления приходиться не более 5%

[crazy_terraformer]

Господин Манилов, а можно технические подробности ваших богатых фантазий?

под сверхчистым зарядом имеется виду такой заряд в котором на реакции деления приходиться не более 5%

Натурально.

[Kaiserfrogling]

Натурально.

Начнем с того, что малые и сверхмалые заряды делаются  на плутонии, у которого намного меньше критмасса - но увы он намного грязнее урана. Именно поэтому "дэви крокет" так и не получил широкого распространения.
Кроме того практика подземных взрывов четко показала что 14Мэвные термоядерные нейтроны бодро реагируют с окружающей породой, что тоже не способствует чистоте взрыва.

[MenFrame]

Начнем с того, что малые и сверхмалые заряды делаются  на плутонии, у которого намного меньше критмасса - но увы он намного грязнее урана.

Чистые заряды делаются на уране. Малое энерговыделение достигается снижением КПД

Кроме того практика подземных взрывов четко показала что 14Мэвные термоядерные нейтроны бодро реагируют с окружающей породой,

Обложите бомбу слоем политилена и проблема решена.

[crazy_terraformer]

Гранит и базальт можно дробить подземными взрывами сверхчистых термоядерных зарядов на дейтерии, литий экономить будем.

кпд бризантного (дробящего) воздействия взрыва несколько процентов, причем быстро спадает в зависимости от дальности (поэтому закладывают не один заряд а бурят сетку)...А кроме того основные затраты идут не на дробление (это класс +2 мм), а на измельчение (класс -2)...Гидрометаллургия требует измельчение 80% класс -0,074 мм...Если добыча из морской воды - это бред сивой кобылы в майскую ночь за 5 минут до пробуждения, вызванный пролетом шмеля. То добыча урана и цветных металлов из гранита, это восполение мохзговой оболочки. Для сомневающихся могу пойти снять ролик о разрушении гранита 100 тонной горной машиной -зубья покрытые карбидом вольфрама просто царапают его, а  не дробят.

Как будто дробить не надо.

(кликните для показа/скрытия)

50% энергии на механические эффекты, 35-40% на разогрев, 5% - на химические и радиационные эффекты в эпицентре взрыва. Для закладки термоядерных зарядов вероятно придётся использовать роботов, которые будут формировать полость под заряд  и собирать его из компонентов дистанционно. "Сверхчистые" термоядерные заряды, я предлагаю использовать не ради экологии, а для экономии плутония. Взрываем сверхчистый термоядерный заряд с оболочкой из тория и обеднённого урана, потом бурим скважины к эпицентру и водой или спецраствором вымываем как наработанные U-233, Pu-239, прочие радиоактивные вещества, кроме того из эпицентра будут вымываться образовавшиеся растворимые соли. Естественно, такие заряды взрываем регулярно на одинаковом расстоянии в пластах породы, формируя пористый подземный массив. А потом  после промывки эпицентров и формирования достаточного для загрузки мощностей массива раздробленных и пористых пород в дело вступает наша бравая роботизированная проходческая техника.

[mbrane]

50% энергии на механические эффекты

относи на мехнические эффекты ударную волну, которая переходит затем в волну сжатия - ака просто звуковую волну

[crazy_terraformer]

Ладненько, с паршивой овцы хоть шерсти клок. Плюс можно использовать термоядерные нейтроны для наработки U-233,Pu-239 и др. трансуранов во внешней оболочке заряда.

[Kaiserfrogling]

Чистые заряды делаются на уране.

Уран не сможет прогреть плазмаконтур до температуры эффективного горения ДД.
Причина проста - основная энергия там получается от хвостовых реакций (горение образовавшихся трития и гелия-3), а гелий-3 начинает гореть не ниже 100 КЕВ.

Малое энерговыделение достигается снижением КПД

Тем более не сможет.

под сверхчистым зарядом имеется виду такой заряд в котором на реакции деления приходиться не более 5%

Не знаю как ты, а я под словами "чистый заряд"(Pure fusion) понимаю "заряд старующий не от атомного взрыва", и такая терминология считается общепринятой
https://ru.wikipedia.org/wiki/Чистое_термоядерное_оружие

[MenFrame]

Уран не сможет прогреть плазмаконтур до температуры эффективного горения ДД.

Уран при делении, не чем не отличается от плутония.

а гелий-3 начинает гореть не ниже 100 КЕВ.

ДД реакция идет еще хуже. Но если сделать запал из тритий-дейтериевой смеси, все остальное топливо загорится от него. Хотя возможно и уранову свечу используют.

[AlexAV]

Уран не сможет прогреть плазмаконтур до температуры эффективного горения ДД.

Откуда Вы это взяли? Чтобы поджечь дейтерий достаточно "лампочки" с температурой эВ триста и мощностью несколько килотонн. Урановый заряд это конечно же легко обеспечивает.

Урановый заряд не очень хорош для военного применения, т.к. имеет больший размер, что для военной техники весьма критично. А если масса и размер не критичны, то тут нет никаких проблем.

Причина проста - основная энергия там получается от хвостовых реакций (горение образовавшихся трития и гелия-3), а гелий-3 начинает гореть не ниже 100 КЕВ.

В условиях  термоядерного взрыва гелий непосредственно и не горит (т.е. вклад непосредственно реакции He-3 + D = He-4 + p невелик), там для этого действительно температуры низковаты. Однако тем не менее сгорает. При горение дейтерия в плазме термоядерного заряда наиболее важные реакции выглядят так:

D + D = T + p
D+D = He-3 + n
T + D = He-4 + n
He-3 + n = T + p
D + n (быстрый) = p + n + n (медленный) (пороговая эндотермическая реакция с участием нейтрона с энергией >3.5 МэВ в которой может идти размножение нейтронов)

Т.е. нарабатываемый He-3 конвертируется в результате нейтронного захвата в тритий, ну а тритий далее без проблем сгорает, сечение реакции D + T  превышает сечение реакции D+D. Если достигнуты условия, когда дейтерий горит, то тритий сгорит тем более.

Вообще в процессах в плазме термоядерного взрыва большую роль играют процессы с участием нейтронов в результате чего она горит часто несколько не так, как плазма того же состава горела бы в условиях магнитной ловушки (где оптическая толщина плазмы слишком мала, чтобы реакции с участием нейтронов могли бы играть заметную роль). Если для сжигания гелия-3 в оптически тонкой плазме нужны температуры порядка 100 кэВ, то в плотной плазме термоядерного взрыва благодаря цепной разветвлённой реакции с участием нейтронов:

D + T = He-4 + n
He-3 + n = T + p
D + n = p + n+ n

он прекрасно будет гореть уже и при 10 кэВ.

[MenFrame]

Вообще в процессах в плазме термоядерного взрыва большую роль играют процессы с участием нейтронов в результате чего она горит часто несколько не так, как плазма того же состава горела бы в условиях магнитной ловушки (где оптическая толщина плазмы слишком мала, чтобы реакции с участием нейтронов могли бы играть заметную роль)

А как обстоит дело с термоядерными мишенями?

[Kaiserfrogling]

он прекрасно будет гореть уже и при 10 кэВ.

В принципе согласен - преодоление адронного барьера = температура Х давление.
Но меня смущает вот это:

Да радости с этого. При 6г/см2 только расчёт потерь на излучение усложнится из-за необходимости учитывать обратное комптоновское рассеяние, которое будет охлаждать плазму ещё сильнее. Даже если взять оптическую толщину полностью запирающую излучение (это на самом деле сильно больше 6 г/см2) - это всё равно проблему полностью не закроет. Просто в плазме будет устанавливаться равновесие между излучением и веществом, что в результате чудовищной теплоёмкости излучений при кэВ-ных температурах, ограничит температуру плазмы величиной хорошо если ~10 кэВ. При этих температурах реакция B-11-p идёт страшно медленно. Какую-то сверхмощную термоядерную бомбу размером со средней величины планетоид  тут ещё по-обсуждать можно, но точно не реактор.

Отражение мягкого рентгена на электронах описано вот здесь:
https://ru.wikipedia.org/wiki/Формула_Клейна_—_Нишины
https://ru.wikipedia.org/wiki/Формула_Клейна_—_Нишины#/media/File:Klein-Nishina_distribution.png
Сечение горения бора при таких условиях намного выше чем у монотоплива.

Кстати, литий и бор сейчас намного дешевле дейтерия.
И обложив дейтериевую бомбу 238ым вы получите классическую "трехслойку", ОЧЕНЬ грязную изза деления 238 термоядерными нейтронами (изза очень большой грязности физики называют эту реакцию "реакцией Джекилла-Хайда")

[crazy_terraformer]

Нам полагаю нужен плутоний-239 и уран-233, а не увеличение мощности взрыва за счёт реакции Джекилла-Хайда, может стоит добавить между ураном и торием поглотитель и замедлитель нейтронов, или слой урана или тория разбавить чем-нибудь легко пропускающим нейтроны, а сам этот слой извне окружить отражателем нейтронов, в результате произойдёт наработка ядерного топлива, а критической плотности его для усиления взрыва не будет.

[sharp]

изза очень большой грязности физики называют эту реакцию "реакцией Джекилла-Хайда")

Название предложено не физиком, а журналистом. Соответственно используется оно не как физический термин, а чтобы в популярных статейках пугать впечатлительных немецких фрау

[Dem]

То добыча урана и цветных металлов из гранита, это восполение мохзговой оболочки. Для сомневающихся могу пойти снять ролик о разрушении гранита 100 тонной горной машиной -зубья покрытые карбидом вольфрама просто царапают его, а  не дробят.

Температура плавления гранита - от 650 С.
Т.е можно не дробить а просто насосом качать.

[pkl]

Для сомневающихся могу пойти снять ролик о разрушении гранита 100 тонной горной машиной -зубья покрытые карбидом вольфрама просто царапают его, а  не дробят.

Лучше карбид кремния - вольфрам всё же дорог.

[pkl]

Температура плавления гранита - от 650 С.
Т.е можно не дробить а просто насосом качать.

Может, тогда уже электромагнитное разделение плазмы? Я как раз думаю над этим в контексте взрывной термоядерной энергетики.

[snickers]

Я как раз думаю над этим в контексте взрывной термоядерной энергетики.

Да вы прям пролетарий умственного труда).

[crazy_terraformer]

Герой умственного труда... потомственный!