Реактор расщепления лития.

[vsevolodson]

Эта тема является ответвлением от темы про звездолёты:
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,82348.msg1859339.html#msg1859339

Основной составляющей конструкции гипотетического реактора является ускоритель заряженных частий (ядер трития). Требуемая энергия ядер трития на выходе находится в диапазоне 0,2-0,4 Мэв для обеспечения реакции с дейтерием мишени.

Кроме того, ускоритель должен быть достаточно эффективен и обеспечивать достаточно плотный поток ядер трития. Попадая в мишень из LiD (необогащённый литий) ядра трития реагируют с дейтерием, порождая поток быстрых нейтронов (14,1 Мэв). Нейтроны, в свою очередь, расщепляют ядра лития (в первую очередь изотоп ⁷Li).


B результате расщепления ядер лития на свет появляются новые нейтроны и новые ядра трития:

n + 7Li → n + 4He + T − 2.467 Mэв n + 6Li → 4He + T + 4.784 Мэв T + D → 4He + n + 17,6 Мэв

Новые ядра трития имеют весьма высокую энергию (несколько Мэв) и с некоторой вероятностью снова реагируют с дейтерием, поддерживая цепную реакцию. Надо отметить, что тритий является "тонким местом" в цепочке реакций и на нём рано или поздно цепочка реакций завершается по причине слишком малой кинетической энергии трития после взаимодействия с веществом мишени. То есть тритий в цепочке реакций является возобновляемым - непрореагировавший тритий можно выделить и заново использовать в ускорителе для бомбардировки топливной мишени.

Позже буду расписывать детали. Пока что можете ознакомиться с некоторыми интересными источниками:

• New cold nuclear fusion theory and experimental tests
• Neutron-induced fission-fusion process for power generation and cold fusion with electrolysis

[alex_semenov]

Основной составляющей конструкции гипотетического реактора является ускоритель заряженных частий (ядер трития).

О НЕТ!
Вы так и не поняли (не признали, не захотели признать!), что любая заряженная частица с энергией в мегэлектронвольты тупо рассеивает свою энергию на первых миллиметрах полета в мишени (не важно алюминий, литий, свинец…)  взаимодействуя с электронными оболочками атомов мишени?!!!

Поймите. Я слишком глубоко в дебри лезть не буду.  Я ЧЕТКО знаю что в области атомной энергетики нельзя сделать гениального открытия не будучи очень глубоким спецом там. В звездолетах - сколько хочешь. Куда не плюнь - открытие. И нобелевская премия ежеквартально. Потому что в мире нет спецов по зведолетам. Нет ставок, окладов, спроса. Я если не первый спец в этом деле, то десятый. На всю планету. Без шуток. Неуловимый Джо, который нафик никому не нужно ловить.
А вот в области извлечения энергии из ядерных процессов… Очередью из одних только маньяков, наверное можно экватор Земли мерить…
Нет?

У вас есть единственный собеседник. Он достаточно быстро (без запинки) отвечает на сложные вопросы. Это - находка. Но он очень быстро потеряет к разговору с вами интерес как только поймет что вы не профан, а маньяк…
Я  -профан. Это ясно.
А вот вы?

Какой ускоритель ядер трития? В каком тридцать-забытом году в каком красочном журнале вы откопали эту идею?

[vsevolodson]

Александр, лучше дайте мне формулу чтобы связать сигму сечения с длиной пробега А идею торжественно похороним после рассчётов, если что.

Вы так и не поняли (не признали, не захотели признать!), что любая заряженная частица с энергией в мегэлектронвольты тупо рассеивает свою энергию на первых миллиметрах полета в мишени (не важно алюминий, литий, свинец…)  взаимодействуя с электронными оболочками атомов мишени?!!!
 

я это учёл - тритий что на конце оборвавшейся цепочки реакций пойдёт в ускоритель
 

Какой ускоритель ядер трития? В каком тридцать-забытом году в каком красочном журнале вы откопали эту идею?
 

ваша же идея отчасти - использовать источник нейтронов из ускорителя
нейтроны надо из чего-то выбивать - вот я и решил выбивать прямо из топливной мишени тритиями

[alex_semenov]

Александр, лучше дайте мне формулу чтобы связать сигму сечения с длиной пробега А идею торжественно похороним после рассчётов, если что.

Формулу? Пробега от сечения? Ради бога!



n - концентрация ядер (см^-3):



"ро"- плотность вещества (г/см3). M_a - молярная масса (г/моль)  N_A - число Авогадро (штук/моль).

"Бригадир: Встаньте там и слушайте сюда.
Тетя Маня, прошу сигнал на построение.
Толстая Маня ударила в тарелки и посмотрела на часы."

(с) Михаил Семенович Михайлович Жванецкий,
Великий Русский Мыслитель…

http://www.jvanetsky.ru/data/text/ap/kak_shuteat_v_odesse/

(что могут к этому добавить пошьлые, западные смайлики?)

[vsevolodson]

Формулу? Пробега от сечения? Ради бога!

на ходу посчитаю
плотность дейтерида лития - 0,883 г*см^-3
плотность дейтерия в нём - 0,1985965
сигма реакции = 5 барн
получил L = 0,2969 см

всего!

http://samlib.ru/b/bocmanok_w_a/vbvab.shtml

Пробег ядра трития с энергией 3 МэВ в LiD равен 0,4 мм.

если верить этому автору, то я в жалких миллиметрах от цели 

но мне и не нужно чтобы все ядра трития безусловно реагировали, мне нужно для начала запустить каскад реакций
по моим очень грубым прикидкам, если на каждое ядро трития будет приходиться хотя бы пару расщеплённых ядер трития, то овчинка стоит выделки

[alex_semenov]

я это учёл - тритий что на конце оборвавшейся цепочки реакций пойдёт в ускоритель

Да понятно, что если у вас делится литий то тритий надо собирать. Хотя, если вы его собираете, то самое ему место в Д-Т импульсном генераторе нейтронов.
В ускоритель его бесполезно загонять.
Заряженная частица на тех энергиях что вам нужны (мегэлектронвольты) ВЯЗНУТ в электронных оболочках.  Быстро теряют энергию Она просто не доносят свою энергию до ядра. Ни до какого. По сути сверхбыстро остывают. Я считал (там на той ветке), например что протон пролетит 35 метров прежде чем столкнется с ядром лития-6, если нет никаких оболочек из электронов. А в оболочках он вязнет на первых миллиметрах (и природа мишени тут уже никаким боком!).
То есть из 36 миллионов вылетевших из ускорителя альфа-частиц прореагирует с литием лишь одна! Остальные растратят энергию на излучение.

ваша же идея отчасти - использовать источник нейтронов из ускорителя
нейтроны надо из чего-то выбивать - вот я и решил выбивать прямо из топливной мишени тритиями

Нейтроны - другое дело. Они нейтральные они не рассеивают свою энергию на электронах. Они сталкиваются только с ядрами. Но где взять СТОЛЬКО нейтронов?

Вернитесь в той теме на пять страниц и почитайте. Как только я смекнул в чем фишка, я сразу  удивился, а как же вышибаются протонами нейтроны в так называемых протонных фабриках?  В 70-х была идея на таких фабриках даже нарабатывать плутоний для реакторов. А в качестве источника энергии использовать сибирские электростанции, которые были недозагружены потребителями.

Так вот, мне ответили. На протонных фабриках нужны ОЧЕНЬ быстрые протоны. Гигэлектроновльтные (дали ряд ссылок для первого изучения).  Для чего нужны километровые ускорители. Такие вот  сверхбыстрые протоны сквозь оболочки электронные уже проходят не задерживаясь. Они уже могут взаимодействовать только с ядрами. Скажем, они могут вышибать лавину нейтронов из мишени. Но вам это сверхэнергетичное окно  не поможет. Если вы разгоните тритиевое ядро до гигэлектронвольт то вам ваша реакция в 1000 раз дороже выйдет по энергии (если сечение реакции вам позволит ее произвести в разумных размерах мишени).

[L_Pt]

Bы заместо пробега ядра трития в дейтериде лития подсунули мне пробег протона в алюминии. Нехорошо. По моей ссылке там на samlib у автора получается пробег 0,4 мм, насколько я помню, т.e. более чем в 5 раз больше. Правда это не очень сильно спасает ситуацию.

Отвечу тут
Оттуда же:

A/Z для дейтерия почти такое же как и для алюминия, чуть-чуть хуже. 2/1 против 27/13


PS Только что рылся, пытался найти выход нейтронов для существующих (d,t) нейтронных генераторов. Пока не нашел. Они используются только тогда, когда нужны относительно монохроматичные по энергии нейтроны. Когда последние нужны массово – используют реакции скалывания. Вот по последним данным по выходу нейтронов полно…

[vsevolodson]

Да понятно, что если у вас делится литий то тритий надо собирать. Хотя, если вы его собираете, то самое ему место в Д-Т импульсном генераторе нейтронов.
В ускоритель его бесполезно загонять.

по идее - так и есть
только для ДТ-реакции тритий придётся загнать таки в ускоритель

Заряженная частица на тех энергиях что вам нужны (мегэлектронвольты) ВЯЗНУТ в электронных оболочках.  Быстро теряют энергию Она просто не доносят свою энергию до ядра. Ни до какого. По сути сверхбыстро остывают. Я считал (там на той ветке), например что протон пролетит 35 метров прежде чем столкнется с ядром лития-6, если нет никаких оболочек из электронов. А в оболочках он вязнет на первых миллиметрах (и природа мишени тут уже никаким боком!).
То есть из 36 миллионов вылетевших из ускорителя альфа-частиц прореагирует с литием лишь одна! Остальные растратят энергию на излучение.

Нейтроны - другое дело. Они нейтральные они не рассеивают свою энергию на электронах. Они сталкиваются только с ядрами. Но где взять СТОЛЬКО нейтронов?

Вернитесь в той теме на пять страниц и почитайте. Как только я смекнул в чем фишка, я сразу  удивился, а как же вышибаются протонами нейтроны в так называемых протонных фабриках?  В 70-х была идея на таких фабриках даже нарабатывать плутоний для реакторов. А в качестве источника энергии использовать сибирские электростанции, которые были недозагружены потребителями.

Так вот, мне ответили. На протонных фабриках нужны ОЧЕНЬ быстрые протоны. Гигэлектроновльтные (дали ряд ссылок для первого изучения).  Для чего нужны километровые ускорители. Такие вот  сверхбыстрые протоны сквозь оболочки электронные уже проходят не задерживаясь. Они уже могут взаимодействовать только с ядрами. Скажем, они могут вышибать лавину нейтронов из мишени. Но вам это сверхэнергетичное окно  не поможет. Если вы разгоните тритиевое ядро до гигэлектронвольт то вам ваша реакция в 1000 раз дороже выйдет по энергии (если сечение реакции вам позволит ее произвести в разумных размерах мишени).

как-то ни о чём, Александр
пробег я уже посчитал и он не 35м получился, а те самые миллиметры
потом - речи о не-цепных реакциях вообще здесь не идёт...

[vsevolodson]

A/Z для дейтерия почти такое же как и для алюминия, чуть-чуть хуже. 2/1 против 27/13

ну а почему же у того автора результат получился более чем в 5 раз отличный от вашего тогда?

блин, сам пересчитаю по той дикой формуле после ужина пробег трития в LiD...

и ещё, ув. L_Pt, у меня нынче пробег до застревания трития почти в 7,5 раз больше, чем пробег его же до реакции с дейтерием


т.е. насколько больше вероятность застревания трития в таком случае будет, чем вероятность реакции?..

[L_Pt]

A/Z для дейтерия почти такое же как и для алюминия, чуть-чуть хуже. 2/1 против 27/13

ну а почему же у того автора результат получился более чем в 5 раз отличный от вашего тогда?

То был не мой расчет. 
А как считал Боцманюк или откуда он взял эти данные?

Да, наверняка пробег трития таки отличается от протия. При том же заряде и, соответственно, потерь на ионизацию, у трития то импульс побольше. Но там разница будет никак не в 5 раз.

у меня нынче пробег до застревания трития почти в 7,5 раз больше, чем пробег его же до реакции с дейтерием

Насколько я видел ваи цифры, несколько наоборот.
По этим цифрам вероятность реакции вышла б 13%.
Но даже если б пробег по вашей ссылке таки правильный, опять таки далеко не при всякой энергии сечение ядерной реакции максимально.
В стартовом посте у вас логарифмическая шкала. Тут, наверное, лучше видно:


От 3 МэВ до 0,2 выход ниже в разы. А львиная для пробега придется именно на эту энергию.

[vsevolodson]

можно было бы сделать какие-то выводы если наложить два графика - сечение реакции и сечение застревания (или рассеяния - как там правильно, не помню)
ну всё, дальнейшее обсуждение бесполезно без рассчётов, позже вернусь

[vsevolodson]

получил L = 0,2969 см

ошибка - забыл перевернуть число в последней формуле:


исправленному верить:
L =  3,359 см

получается более чем на порядок хуже 

[vsevolodson]

Да, наверняка пробег трития таки отличается от протия. При том же заряде и, соответственно, потерь на ионизацию, у трития то импульс побольше. Но там разница будет никак не в 5 раз.

А вот Х. Бете здесь не согласен.

Основной результат, который вытекает из этой формулы, заключается в том, что удельная потеря энергии заряженной частицы на ионизацию пропорциональна квадрату заряда частицы, концентрации электронов в среде, некоторой функции от скорости ~\varphi(v)\sim \frac{1}{v^2} и не зависит от массы частицы M

Короче, я запутался окончательно. Хтоническая формула Бете-Блоха для энергий менее 0,3 Мэв нихт арбайтен. Есть программа SRIM, но она тоже нихт арбайтен. Bыкладываю пока что рассчётные данные для глубины реакции.

[ВадимZero]

Первые термоядерные реакции проведены были именно на мишенях. Энергетика таких устройст мизерная, потому даже не кто не обсуждает возможность таких реакторов. В свое время какойто комунист предложил реактор на одних ядрах(дейтерия и трития) загнаных в статически заряженую сферу. Почемуто это идея не прошла. Один чувачек както кричал что есть подвижки в синтезе на встречных пучках. Там нет рассеяния на электронах, а расеивание на протонах заначительно меньше чем в мишени. http://www.nuclearfusion.narod.ru/accelerator.htm
Но это все обмусоливание в интернете. Реальные деньги вкладываються в проеткты расчитанные на удержании плазмы.

[vsevolodson]

Отвечу тут
Оттуда же:

A/Z для дейтерия почти такое же как и для алюминия, чуть-чуть хуже. 2/1 против 27/13

Там речь идёт о массе атомов вещества среды, а не о массе налетающей частицы. Теперь стало понятно.

[ВадимZero]

Я задам только один вопрос:"В каком году обычные американские налогоплательщики узнали о существовании Манхэттенского проекта и проекта по созданию водородного оружия куда вкладывались более чем реальные деньги и какая информация об этих проектах была доступна даже для учёных, не учавствующих в проекте ?"

Зачем сранивать энергетические проекты, с проектами по созданию оружия?

Давайте изменим слово "обмусоливание" на "обсуждение возможностей".

Да можно сколь угодно обсуждать, синтез на мишенях, на сололюминесценции, на встречных пучках. Если нет достаточных знаний мы не поймем почему эти идеи тупиковы и тем более не изобретем новые реакторы.

[vsevolodson]

Итак, вот и результаты моего небольшого исследованья. Реактор расщепления лития работать НЕ БУДЕТ. Пояснение на прикреплённой картинке ниже, примерно описывающей поведение ядер трития в дейтериде лития в зависимости от кинетической энергии ядер трития. Синяя кривая - необходимый средний пробег ядер Т для  реакции с дейтерием. Красная - средний пробег до поглощения вследствие потерь энергии на электроны в мишени. Как видно, красная кривая в диапазоне энергий трития от 0,1 до 10 Мэв проходит значительно ниже синей. Это означает, что ядра трития при любой энергии куда быстрее и вероятней растеряют всю свою энергию на электроны среды, чем встретят ядро дейтерия и вступят с ним в реакцию. Если бы был хотя бы узкий диапазон где красная линия бы пересекала синию и была бы её выше на графике, то это означало бы что более быстрые ядра трития, замедляясь, попадали бы в это "окно", в котором реакция с дейтерием была бы вероятней, чем "застревание" в среде. Но такого диапазона-"окна" не получилось.

[vsevolodson]

То был не мой расчет. 
А как считал Боцманюк или откуда он взял эти данные?
Да, наверняка пробег трития таки отличается от протия.

Однако при аккуратном пересчёте у меня получилось на порядок короче пробег, чем по вашим данным и данным Боцманюка. Но видя что дистанция между красной и синей кривой составляет как минимум несколько порядков, я понимаю, что такие неточности уже ничего не решают. Если ускорителем ещё можно загнать трития с достаточно большой энергией, чтобы реакция пошла, то последующие поколения появляющихся ядер трития уже будут иметь энергию порядка нескольких МэB всё равно.

Теперь можно поздравить меня с очередным тупиком.

[vsevolodson]

Кстати, с бериллием (по реакции Be⁹+n→2He⁴+2n) тоже работать не будет, реакция - эндотермическая.

[vsevolodson]

Калоидные лучи и пинч-эффекты в теме про взрыволёты напомнили мне про одну вещь.

 
 
 Кто что думает об этой штуке?

Можно было бы заменить ускоритель в реакторе расщепления лития на такую установку, а дейтерид лития мишени - на просто литий. Реактор заполняется газовым дейтерием - разряд - нейтроны выбивают тритий - тритий снова участвует в реакции.