Ядерная энергетика будущего

[Mercury127]

Мда всё-таки на Земле аномально много сверхтяжёлых элементов (актиноидов).

[crazy_terraformer]

Всегда остаётся КВС, где подрываются термоядерные заряды, в которых основным термоядерным топливом является дейтерий, а тритий или литий-6 используются в минимальном количестве как расходуемые катализаторы.

[дерево]

Всегда остаётся КВС, где подрываются термоядерные заряды, в которых основным термоядерным топливом является дейтерий, а тритий или литий-6 используются в минимальном количестве как расходуемые катализаторы.

Авторы [Взрывная дейтериевая энергетика. Г.А. Иванов, Н.П. Волошин, А.С. Танеев, Ф.П. Крупин, С.Ю. Кузьминых, Б.В. Литвинов, А.И. Свалухин, Л.И. Шибаршов. 2004.djvu] предлагают D-D взрывать ядерным зарядом и получать термоядерное энерговыделение в десятки раз больше, чем полученно от делящегося ядерного. Но при этом умалчивают каким образом достигается такое соотношения в быстро разлетающейся медленно горящей D-D плазме.
Можно попробовать сделать оценку. Критерий Лоусона определяет произведение плотности плазмы на время удержания, при котором энерговыделение равно энерговложению, и составляет:

Судя по рисунку для выделения в десятки раз больше, чем вложено, необходимо >20·2·10²² с/м³, а по другим данным >20·5·10²² с/м³. Если использовать замороженный твёрдый дейтерий, то его плотность ~6·10²⁹ 1/м³, значит время незначительного (относительно размеров заряда) разлёта плазмы должно быть >0,3 мкс или для двойного увеличения размера ~2 мкс. Учитывая нагрев плазмы в процессе горения в десятки раз, то её усреднённая температура будет >100 кэВ, соответствующая скорости ядер дейтерия >2000 км/с, значит радиус дейтериевой оболочки заряда должен быть несколько метров. При минимальной массе >2 т и конечной температуре >200 кэВ энергия взрыва получается >4·10¹⁶ Дж, то есть >10000 кт тр.экв., что далеко от обещанных в книге 25 кт тр. экв.

[elind]

Если использовать замороженный твёрдый дейтерий, то его плотность ~6·1029 1/м³, значит время незначительного (относительно размеров заряда) разлёта плазмы должно быть >0,3 мкс или для двойного увеличения размера ~2 мкс. Учитывая нагрев плазмы в процессе горения в десятки раз, то её усреднённая температура будет >100 кэВ, соответствующая скорости ядер дейтерия >2000 км/с, значит радиус дейтериевой оболочки заряда должен быть несколько метров. При минимальной массе >2 т и конечной температуре >200 кэВ энергия взрыва получается >4·1016 Дж, то есть >10000 кт тр.экв., что далеко от обещанных в книге 25 кт тр. экв.

Замороженный дейтерий вы и не подожжёте из-за высокой плотности энергии излучения, поэтому-то любое термоядерное топливо перед поджигом в бомбе сжимают, и сжимают сильно, до тысячи раз в современных зарядах (кроме того, температура растёт по времени не линейно, а экспоненциально, так что "средняя скорость" будет вдвое-втрое меньше - и это не учитывая влияния тяжёлой внешней оболочки на разлёт плазмы).

[Lieut]

       ²³²Th и ²³⁸U дают (после превращения в ²³³U и ²³⁹Pu) в среднем 182 МэВ (с учётом продуктов 191 МэВ) на ядро или 75 ТДж/кг. Если разведанных месторождений урана 5,5 Мт экономически выгодных или 35 Мт экономически невыгодных, то суммарные с торием составляют соответственно ~33 Мт или ~210 Мт, что соответствует энергозапасам ~2,5 ИДж или ~15,7 ИДж.
       D+T даёт 17,6 МэВ на пару ядер. Доступным источником трития является ⁶Li (которого 7,5% в природном литии, месторождения которого 16 Мт экономически выгодных или 65 Мт экономически невыгодных), которого лишь 1,2 Мт или 4,9 Мт, что соответствует энергозапасам ~0,34 ИДж или ~1,4 ИДж.
       То есть энергозапасы месторождений ядерного топлива деления в 7...11 раз больше, чем термоядерного D+T. И даже если учесть не только месторождения, а всё содержание в земной коре (которое у атомов ⁶Li в 4 раза больше атомов ²³²Th+²³⁸U), то на тритиевом топливе энергозапасы в ~2,5 раза ниже.

Для лития там дают запасы экономически выгодные или не очень как для литиевых аккумуляторов. Для термоядерной энергетики доля себестоимости лития имеет совсем другой порядок.
Наверняка термояд будет иметь смысл (если не будет новых взрывных открытий) только как источник сверхбыстрых нейтронов для четных изотопов актиноидов. Без внешнего воздействия последние использовать полностью затруднительно.

[библиограф]

Но при этом умалчивают каким образом достигается такое соотношения в быстро разлетающейся медленно горящей D-D плазме.

Доктор физико-математических наук Геннадий Алексеевич Иванов из ВНИИ технической физики (г. Снежинск, бывший Челябинск-70), участник создания отечественного термоядерного оружия, предложил остроумный вариант резкого ускорения работы по термоядерной энергетике. Пусть мы не умеем поддерживать медленное термоядерное горение или получать термоядерные вспышки с энерговыделением в граммы или килограммы тротилового эквивалента. Но производить термоядерные взрывы с энерговыделением в килотонны и десятки килотонн тротилового эквивалента мы умеем, и умеем хорошо - так вот, их и давайте использовать для целей энергетики! Для этого их нужно производить в неразрушаемых емкостях - котлах взрывного сгорания (КВС).
Ах, вы тоже хотите знать, как делать инициаторы для компактных термоядерных зарядов?
Знаем, говорит д-р. Иванов.
Знаем, но не скажем!

[библиограф]

Мда, всё-таки на Земле аномально много сверхтяжёлых элементов (актиноидов).

Ночью не нуждались палатиниды ни в лампах, ни в ином освещении, поскольку все горы у них на планете были радиоактивные и даже в новолуние можно было запросто собирать иголки.
http://liv.piramidin.com/belas/Lem/skazki_robotow/uranowyie.htm

[mbrane]

Мда, всё-таки на Земле аномально много сверхтяжёлых элементов (актиноидов).

Ночью не нуждались палатиниды ни в лампах, ни в ином освещении, поскольку все горы у них на планете были радиоактивные и даже в новолуние можно было запросто собирать иголки.
http://liv.piramidin.com/belas/Lem/skazki_robotow/uranowyie.htm

ну не так шобы столько, шо бы светицо ...но золота и урана - походу у нас действительно аномально много

[дерево]

В описании котлов взрывного сгорания для взрывной дейтериевой энергетики также умалчивается влияние потока нейтронов на инициатор, который от них почти полностью прореагирует. При обещанном коэффициенте термоядерности K_ТЯ=10...50 количество нейтронов (с энергией до десятков кэВ, так как в книге утверждается высокая оптическая плотность дейтерия для нейтронов) в D-D реакции будет в 40...200 раз больше, чем образовалось в инициаторе, значит даже небольшая часть нейтронов от D-D значительно повысит энергию деления, понижая коэффициент термоядерности. Если инициатор по книге имеет массу топлива 2,5 кг (пусть и способен делится лишь на несколько процентов без учёта нейтронов от D-D), то при делении половины (с учётом нейтроном от D-D) общая энергия снизу ограничивается 250...1250 кт тр.экв. для K_ТЯ=10...50, что тоже далеко от обещанных 25 кт тр.экв.

любое термоядерное топливо перед поджигом в бомбе сжимают, и сжимают сильно, до тысячи раз в современных зарядах

Сильное сжатие невозможно на маломощном заряде с большим коэффициентом термоядерности при использовании медленно горящего D-D. К тому же ТЯ заряды на D-D не делают и большой коэффициент термоядерности получать не пытаются, так как смысл это имеет лишь для ресурсоэффективной энергетике далёкого будущего при исчерпании запасов топлива деления.

(кроме того, температура растёт по времени не линейно, а экспоненциально, так что "средняя скорость" будет вдвое-втрое меньше - и это не учитывая влияния тяжёлой внешней оболочки на разлёт плазмы).

Нет, ТЯ горение осуществляется в области с наименьшими значением критерия Лоусона и скорость ТЯ реакции меняется мало, сначала растёт из-за роста температуры, затем уменьшается из-за расширения.

Но производить термоядерные взрывы с энерговыделением в килотонны и десятки килотонн тротилового эквивалента мы умеем, и умеем хорошо - так вот, их и давайте использовать для целей энергетики!

Прикрываться военной тайной очень удобно. Любое описание ТЯ энергоустановки должно начинаться с расчёта критерия Лоусона или чего-то близкого, а потом уже описывается конструкция в пределах разрешённого. Но они его совсем никак не упоминают, пусть и без уточнения тайных конструктивных особенностей. К тому же большое превышение критерия Лоусона на малых энергиях интересно лишь в мирной энергетике.

Для лития там дают запасы экономически выгодные или не очень как для литиевых аккумуляторов. Для термоядерной энергетики доля себестоимости лития имеет совсем другой порядок.

И также экономически выгодные запасы урана с торием сильно увеличатся при замыкании ЯТЦ. Потому и привёл содержание в коре, а не только месторождений, из которого также следует превышение запасов деления над слиянием.

[MenFrame]

значит даже небольшая часть нейтронов от D-D значительно повысит энергию деления, понижая коэффициент термоядерности.

Вообще то, чистые термоядерные заряды реально испытывались. На их основе даже какую то хозяйственную деятельность планировали. Поставить экран поглотитель между запалом и горючим не сотавляет проблемы. Он к тому же в схеме Теллера присутствует.

медленно горящего D-D

Медленное горение тут наблюдается только если не учитывать нейтроны. В реальности они большой вклад вносят как в схему реакций, так и в разогрев топлива(ядра отдачи)

[pkl]

https://www.atomic-energy.ru/news/2020/03/11/102094

Тяжёловодный, значит с минимальным поглощением нейтроном. Похоже начинается реализация программы использования тория.

Стратегически у них нет других вариантов: возможности и ограничения солнечной энергетики они, похоже, уже оценили на реальных проектах; танкеров с углеводородами не напасёшься да и, похоже, их запасы подходят к концу. Так что пора поторопиться.

[pkl]

значит даже небольшая часть нейтронов от D-D значительно повысит энергию деления, понижая коэффициент термоядерности.

Вообще то, чистые термоядерные заряды реально испытывались. На их основе даже какую то хозяйственную деятельность планировали. Поставить экран поглотитель между запалом и горючим не сотавляет проблемы. Он к тому же в схеме Теллера присутствует.

- Значит, секретную… А теперь, если не возражаете, затронем другую тему. Вы ведь один из тех людей, которых называют первыми, когда речь заходит о мирных ядерных взрывах. Идея их появления ясна, и вы все увлеклись этим делом и в Сарове, и в Снежинске. Правильно?
- Да, это так. Кстати, настоящий первый чистый ядерный заряд был сделан под руководством Юрия Алексеевича Трутнева. Это ему и его команде удалось добиться чистой термоядерной реакции. Она начиналась под действием, конечно, атомного взрыва, но тем не менее это была чисто термоядерная реакция.

- А вы как вышли на эти работы?
- Лев Петрович Феоктистов увлек меня. Это был еще один очень интересный и опять же уникальный эксперимент. Идеи принадлежали Льву Петровичу, а проводился он под руководством Евгения Ивановича Забабахина и Бориса Васильевича Литвинова. Ну и я тоже участвовал. Было впервые получено термоядерное зажигание чистого дейтерия. Ю.А. Трутнев добился зажигания твердого соединения, а у нас был чистый дейтерий. А дальше пошли интересные работы, которые в конце концов привели к тому, что был создан уникальный заряд с совершенно потрясающий чистотой…

- Нет радиации?
- Практически её нет, а та, что остается, направляется в специальную капсулу.

https://scientificrussia.ru/rubric/phisics/tainstvennyj-mir-vzryva

[библиограф]

 А — это Атом, но он так мал!
    Никто и в глаза его не видал.
     Б — это Бомба...  Такая громада,
      Зря ее, друг мой, трогать не надо.
      С — означает Секрет, и о нём нужно молчать ночью и днём

       Эдвард Теллер

[библиограф]

Прикрываться военной тайной очень удобно. Любое описание ТЯ энергоустановки должно начинаться с расчёта критерия Лоусона или чего-то близкого, а потом уже описывается конструкция в пределах разрешённого. Но они его совсем никак не упоминают, пусть и без уточнения тайных конструктивных особенностей.

Вам, что ли, оно должно?
В 1946 году в русском переводе вышла книжка  Атомная энергия для военных целей, т.н.
отчёт Смита
http://elib.biblioatom.ru/publications/details/atomnaya_energiya_dlya_voennyih_tseley/
 Как написал в предисловии генерал Лесли Гровс
К частным лицам или организациям, участвовавшим прямо или косвенно в осуществлении проекта, обращаться с просьбами о сообщении дополнительных сведений не следует. Лица, разглашающие или собирающие любым способом дополнительные данные, подлежат суровым наказаниям, предусмотренным законом о шпионаже.

[MenFrame]

Инновационный энергоблок №6 Нововоронежской АЭС сделают маневренным

«В ходе опытной эксплуатации будет исследовано изменение мощности в диапазонах 96-71-96% и 96-46-96% от номинальной мощности, проверена работа всех задействованных систем и оборудования, отработаны алгоритмы управления и работы персонала, апробированы решения по минимизации скачков тепловой нагрузки топлива и оптимизации ведения водно-химического режима»,

[Lieut]

Инновационный энергоблок №6 Нововоронежской АЭС сделают маневренным

«В ходе опытной эксплуатации будет исследовано изменение мощности в диапазонах 96-71-96% и 96-46-96% от номинальной мощности, проверена работа всех задействованных систем и оборудования, отработаны алгоритмы управления и работы персонала, апробированы решения по минимизации скачков тепловой нагрузки топлива и оптимизации ведения водно-химического режима»,

Что они делают с йодной ямой к сожалению не написали.

[Кремальера]

Вот тут работают над токамаком по проекту SPARK.
https://cfs.energy/technology
Как выяснилось их глава Джой Данн ,надо сказать весьма и весьма оригинального вида тетка(тётка ли?), ранее трудилась в SpaceX  над компонентами кораблей Dragon и Dragon Crew.
https://www.youtube.com/watch?v=Yz7MkoKmpPI&feature=youtu.be&t=449

[snickers]

 NYMEX к 10:18 , WTI - 10,55 доллара за баррель.

газ тоже подешевел...
«ЛУКОЙЛ-Ухтанефтегаз», рассматривает закрытие ряда месторождений в Югре.... в отдельных случаях, лучшим выходом станет сжигание нефти...и таких сообщений куча в сети...
То есть сейчас ТЭС переведенные на мазут и газ в принципе могут выдавать дешевую э/энергию.
Фактически никакого  экономического смысла в развитие ядерной энергетики сейчас нет.
Если сжигать избыток нефти не в "трубе" а в котле ТЭС то стоимость энергии  станет близка к стоимости покрытия эксплуатационных расходов...так что данная ситуация с рынком углеводородов играет против развития ядерной энергетики..

[mbrane]

NYMEX к 10:18 , WTI - 10,55 доллара за баррель

чо в эстонию талоны на интернет завезли

Фактически никакого  экономического смысла в развитие ядерной энергетики сейчас нет.

мнением щколоты еше не интересовались о перспективах рынка нефти и ядерной энергетики

[MenFrame]

Фактически никакого  экономического смысла в развитие ядерной энергетики сейчас нет.

Сейчас ситуация такая что, речь идет не о развитии, а о остановке избыточных мощностей. Нефть как энергия первая попалась в ранг избыточно не нужной.