1211

Пара слов об управляемом термоядерном синтезе

«Ещё в 1958 году на II Международной конференции по мирному использованию атомной энергии в Женеве казалось, что до осуществления термоядерного синтеза рукой подать — нужно пройти небольшой путь между двумя точками; потом оказалось, что надо не пройти, а проехать на велосипеде; потом — что проехать на велосипеде, но по канату; потом оказалось, что велосипед одноколёсный; потом — что ехать нужно с завязанными глазами; и наконец — что ехать необходимо задом наперёд».

Л. А. Арцимович

Два поста на тему управляемого термоядерного синтеза, опубликованных за два дня, не оставляют мне выбора. Придётся писать третий, чтобы, по возможности, сделать непонятные моменты понятными.

Вопрос, который всегда задают одним из первых — зачем это всё нужно. Долгая история термоядерных исследований, на каждом шагу которой казалось, будто бы крутить педали осталось совсем чуть-чуть (см. эпиграф), многих сделала скептиками.


Проблема в том, что деваться нам всем всё равно некуда.

На рисунке 1 — прогноз потребления энергии (для всех нужд — электричество, транспорт, отопление и т.д.) на сто лет вперёд. Широкой тёмно-зелёной полосой в нём обозначены новые источники энергии. Кто-то полностью закрашивает эту полоску солнечной энергетикой, кто-то предлагает ядерные реакторы с замкнутым топливным циклом.

Пара слов об управляемом термоядерном синтезе Наука, Физика, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Альтернативная энергетика, Длиннопост

Наиболее корректным, впрочем, будет сказать, что никто толком не знает, чем закрывать эту дырку после 2060 года. Чем больше способов выработки энергии будет проверено, тем больше шансов, что какой-нибудь из них сработает и позволит закрыть недостачу, сравнимую с половиной всей сегодняшней генерации.


Теперь о том, почему и как это работает.

Протоны и нейтроны в ядре «склеены» сильным взаимодействием. Разницу между энергиями покоя отдельных протонов и нейтронов и собранного из них атомного ядра мы можем забрать себе. Насколько она велика, показано на рисунке 2. Здесь можно обратить внимание на две вещи:

— все хотят стать никелем;

— делать 4He выгодно для получения энергии, он лежит намного выше всех своих соседей.

Пара слов об управляемом термоядерном синтезе Наука, Физика, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Альтернативная энергетика, Длиннопост

Топливо для термоядерных реакций можно найти вблизи от гелия. На следующем рисунке перечислены термоядерные реакции, наиболее полезные в жизни котика обычного человека. Большая часть из них — термоядерные реакции в звёздах. Ещё несколько (с 6Li) были использованы, чтобы показать возможность термоядерного синтеза на земле (рисунок 3, [2]).

Пара слов об управляемом термоядерном синтезе Наука, Физика, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Альтернативная энергетика, Длиннопост
Пара слов об управляемом термоядерном синтезе Наука, Физика, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Альтернативная энергетика, Длиннопост

В то же время, ядра заряжены положительно и поэтому отталкиваются электростатически. Это можно представить себе как горку, которую надо преодолеть (или сквозь которую нужно туннелировать), чтобы упасть в яму и в ней выделить энергию [3].

Пара слов об управляемом термоядерном синтезе Наука, Физика, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Альтернативная энергетика, Длиннопост

То есть, вещество нужно нагреть, чтобы ядра двигались быстро и могли вступить в реакцию. Для наиболее простой реакции D+T эта температура составляет 10 кэВ (а лучше 30). В человеческих единицах  это чуть больше 100 миллионов градусов; любое вещество при этом будет полностью ионизированной плазмой.


D+T топливо легче всего зажигать, но 80% энергии термоядерной реакции уносится нейтронами, которые греют, активируют и разрушают конструкцию реактора и не греют плазму. Кроме того, тритий — на редкость неприятное в плане безопасности использования вещество.

Реакция D+D оставляет больше энергии в плазме и не требует опасных материалов, но безнейтронной не является. У неё есть два почти равновероятных канала:

D+D→n+3He (есть нейтрон!)

D+D→p+T, при этом тритий сразу же вступает в реакцию D+T→4He+n (есть второй нейтрон!)

С топливом D+3He почти можно избавиться от нейтронов. Почти — потому что дейтерий будет реагировать не только с гелием, но и с другим дейтерием. С нейтронным выходом из прошлого абзаца. От нейтронов спасёт только топливная смесь, в которой бо́льшая часть — гелий, к которому добавлена малая примесь дейтерия.


Кроме того, плазма должна пробыть горячей достаточно долго, чтобы ядра успели встретиться и прореагировать (фактически, здесь работает произведение концентрации частиц на время удержания). К примеру, для D+T плазмы с давлением 3 атмосферы необходимое время удержания составляет полсекунды.

Тем самым, у нас есть две задачи: нагреть и удержать.


Можно попробовать сжать вещество до таких концентраций, чтобы необходимое время удержания было мало и плазма просто не успевала никуда разлететься. Подобный способ называется инерционным удержанием. В целом, термоядерная бомба работает именно так. В приложении к управляемому синтезу нагрев и сжатие осуществляется за счёт облучения полусантиметровой мишени 192 эпически мощными лазерами [4]. Основная проблема при использовании этого метода для энергетики в том, что стрелять по мишеням нужно 100 раз в секунду с выделением нескольких МДж, а можно только дважды в день и несколько десятков кДж. Военные о таких мелочах не беспокоятся и просто моделируют на установках инерциального синтеза бомбы.

Пара слов об управляемом термоядерном синтезе Наука, Физика, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Альтернативная энергетика, Длиннопост

Другой вариант — поместить плазму в магнитное поле. Плазма не может вытечь поперёк магнитных силовых линий слишком быстро. Если же магнитное поле замкнуть в «бублик», то и вдоль силовых линий она никуда не улетит. Получится тороидальная магнитная ловушка.

Впрочем, просто поставить несколько катушек кольцом мы не сможем. Величина магнитного поля возле «дырки от бублика» в этом случае выше, чем на его внешнем краю. Плазма (будучи диамагнетиком) из магнитного поля выталкивается, поэтому для равновесия частицы должны часть времени проводить возле «дырки», а часть — снаружи. То есть, силовые линии должны «навиваться на бублик» (чёрные стрелки на левом рисунке, зелёная линия на правом). Сделать это можно или разогнав по плазменному шнуру ток (токамаки), или сделав внешние катушки упоротой тщательно оптимизированной геометрии (стеллараторы).

Пара слов об управляемом термоядерном синтезе Наука, Физика, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Альтернативная энергетика, Длиннопост

Строящийся сейчас во Франции ITER является именно токамаком. Стоит как авианосец, для постройки потребовал создания отдельных отраслей промышленности в отдельных странах. В целом, токамаки на сегодняшний день сильнее всех продвинулись в сторону термоядерной энергии.

Пара слов об управляемом термоядерном синтезе Наука, Физика, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Альтернативная энергетика, Длиннопост

Самым крупным на сегодня стелларатором является Wendelstein-7X. О нём был подробный пост [6], поэтому приведу только картинку.

Пара слов об управляемом термоядерном синтезе Наука, Физика, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Альтернативная энергетика, Длиннопост

Есть другая возможность — создать магнитное поле, симметричное относительно прямой или  почти прямой оси. Получится открытая (или линейная) магнитная ловушка. Плазма будет вылетать из двух концов, но эти потоки можно тем или иным способом подавить (об этом я могу написать пост не меньших размеров, поэтому пока не буду вдаваться в подробности). До недавнего времени существовало более-менее обоснованное мнение, что с их помощью нельзя получить температур выше нескольких сот эВ (нескольких миллионов градусов). Не так давно, впрочем, было показано, что можно получить и больше. Плюсы такой концепции — в большей технологичности и лучшей масштабируемости (в первую очередь, в область топлив без трития).

Пара слов об управляемом термоядерном синтезе Наука, Физика, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Альтернативная энергетика, Длиннопост

Теперь про энергобаланс. Наиболее мощным каналом потери энергии из горячей плазмы является тормозное излучение (горячие электроны, пролетающие мимо ядер, ярко светятся в рентгеновском диапазоне). На следующей картинке показана мощность разных термоядерных реакций в одном кубометре горячей равновесной плазмы с концентрацией 10^20 м^-3. Фиолетовой прямой (угол не в счёт) показан уровень потерь на тормозное излучение. Энергию можно вырабатывать там, где чёрная кривая выше фиолетовой прямой.

Тут можно посмотреть на основные термоядерный топлива и p11B. Последний лежит близко к уровню потерь, что заставляет выдумывать хитрые конфигурации с неравновесной плазмой вплоть до использования топлива, поляризованного по ядерному спину, включительно.

Пара слов об управляемом термоядерном синтезе Наука, Физика, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Альтернативная энергетика, Длиннопост

Чтобы не множить сущностей, возьму уже посчитанные другими людьми для ИТЭРа цифры. Расклад по энергиям получается таким:


В плазму вкладывается 73 МВт от внешних источников. Из них 33 МВт — пучки быстрых нейтральных атомов, 20 МВт — СВЧ-волна на частоте вращения электронов (170 ГГц), 20 МВт — ВЧ-волна на частоте вращения ионов (40–50 МГц).

В термоядерной реакции выделяется ~500 МВт, из них 400 МВт получают нейтроны, а 100 МВт остаётся в альфа-частицах и нагревает плазму.


Теперь потери.

400 МВт мощности, переносимой нейтронами, тут же уходят из плазмы и нагревают воду в каналах охлаждения.

Тормозное излучение уносит около 120 МВт.

Небольшая часть энергии (от нескольких единиц до нескольких десятков МВт — в зависимости от того, насколько устойчивой получилась плазма) уходит с быстрыми ионами, плохо удерживаемыми плазмой, и нагревают пластины первой стенки.


Остальные 100–150 МВт уносятся плазмой, вытекающей из области удержания, и нагревают специально предназначенные для этого пластины дивертора в нижней части камеры (см. рисунок — словом plasma там обозначена область удержания, вытекающий из неё поток идёт вдоль силовых линий, нарисованных чёрным, на оранжевые приёмные пластины).

Пара слов об управляемом термоядерном синтезе Наука, Физика, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Альтернативная энергетика, Длиннопост

С пользой можно использовать либо нейтроны (только как кипятильник), либо поток плазмы, вытекающий из области удержания в дивертор (или кипятильник, или, теоретически, МГД-генератор. Впрочем, схем МГД-генератора для токамаков я не видел).


И последний вопрос: когда?

Я на него всегда отвечаю: «Когда потребуется». Скажем, китайская термоядерная программа предполагает запуск демонстрационного энергетического реактора в 30-х годах (да, они хотят начать строить его до того, как будут получены внятные результаты ИТЭРа). В принципе, если не будет ограничений в ресурсах, они могут справиться.

Всех остальных припрёт в 50-х.


Ps. Надеюсь, пост получился информативным, но не переусложнённым. В принципе, обо всём этом можно рассказать и проще (но без деталей), и сложнее (там столько всего интересного!)

Источники иллюстраций:

[1] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S235285401...

[2] https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A6%D0%B0%D1%80%D1%8C-%D0%B... , https://pikabu.ru/story/kuzkina_mat_sssr_istoriya_sozdaniya_...

[3] https://pikabu.ru/story/gorochka_5957504

[4] https://lasers.llnl.gov/science/icf

[5] https://www.iter.org/doc/www/content/com/Lists/Machine/Attac... tkm_cplx_final_plasma2013-07.jpg

[6] https://habr.com/post/399993/

[7] http://iopscience.iop.org/issue/0029-5515/47/6

Найдены дубликаты

+140

Господи! Ну наконец то нормальный пост! Задолбали эти гуглопереводчики-копипастеры! Спасибо тебе , добрый человек.

Иллюстрация к комментарию
раскрыть ветку 3
+82

Вы не представляете, в какое уныние повергает специалиста уровень отдельных перлов гуглопереводчиков. =)

раскрыть ветку 2
+19

Прекрасно представляю. После предыдущих постов, от фейспалмов болит лицо! Вот например:

" Что же собой представляет управляемый термоядерный синтез? Это контролируемый распад более тяжёлых ядер на более лёгкие"

Это что вообще? Шиза?Бред? Намеренная деза?

Отсюда:

https://pikabu.ru/story/alternativnyie_istochniki_yenergii_6...

Про потерю степеней чисел вообще промолчу.

раскрыть ветку 1
+84

Т.е. вкратце:

Мы берём НЕХ

Разогреваем НЕХ тем или иным способом на 100 МВт

НЕХ будучи НЕХ, помимо тех 100 МВт, разогревается ещё на 500 МВт ибо она в белом платье красивая а мы все дураки и не лечимся.

400 МВт в профит, но снять мы его сможем только кипятильником? Так если учесть КПД кипятильника - игра будет стоить свеч первых условно 100МВт ?

раскрыть ветку 73
+40

Вся соль в том, что небольшое увеличение мощности нагрева приводит к существенному повышению выделяемой мощности.

Строго говоря, в ИТЭРе эти 400 МВт греют французский воздух, не более того. Так что его электрический КПД — ровно ноль.

Генерация электричества начнётся с демонстрационного реактора. В нём уже речь идёт о ~100 МВт (вместо 73) мощности нагрева и 1 ГВт термоядерного выхода, что позволяет выйти в плюс с учётом всех потерь при преобразовании энергии.

Для промышленных электростанций в планах обозначается около 1 ГВт электрической мощности, поставляемой в сеть с учётом всех собственных издержек.

раскрыть ветку 39
+50

Для промышленных электростанций в планах обозначается около 1 ГВт электрической мощности, поставляемой в сеть с учётом всех собственных издержек.

Но... но ведь это пиздец коллапс, товарищи. Я не могу не задать докладчику @sigmatau возникший спонтанно в народных массах вопрос... А что если ебанёт?

раскрыть ветку 12
+3

А никаких вариантов использовать энергию помимо кипячения воды не придумали?

раскрыть ветку 2
+3

А что есть холодный "холодный ядерный синтез"?

раскрыть ветку 3
0

Я так понимаю, что реакции с гелием-3 пока вообще не рассматриваются в качестве экспериментов? Или тройная гелиевая реакция. Там вообще нет нейтронов на выходе, но тяжелее ее провести.

раскрыть ветку 1
0

Простите. Что значит остальных препрёт. Что вы имеете ввиду?

раскрыть ветку 3
0
Главное чтобы управляемая реакция в неуправляемую не перешла
раскрыть ветку 4
-80

Уважаемый автор, это ваша статья? Вы автор?

Если да, я хотел бы вам кое-что высказать:

1. В статье рассматривается самый опасный в практике источник энергии. Это аксиома.

2. В статье упоминается об истощении запасов топлива. Но забываются напрочь исследования, неожиданно обнаружившие (sic!), что нефть не продукт разложения динозавров (я не геолог, но всё же)

3. Статья претендует на научное исследование, но ссылок нет. Только на популярные ресурсы. Как же так?!


В общем, это полная шляпа...

раскрыть ветку 7
ещё комментарии
+6

для лл еще проще можно?

раскрыть ветку 32
+39

Боюсь надевать мантию кэпа в таком щепетильном вопросе, но попробую раз автор пока не на дежурстве.


Берёшь спичку. Сжигаешь. В ней сколько энергии в сере было - столько и сгорело.

Берёшь неведомую ебаную хуйню (НЕХ), нагреваешь её до мульона градусов, она начинает реагировать и даёт пять мульонов градусов. 4 мульона в профицит.

раскрыть ветку 31
+21

Я когда-то в шутку думал о взрывной термоядерной электростанции, а потом уже нашел в интернете статьи Оо

Иллюстрация к комментарию
раскрыть ветку 18
+32

В более-менее проработанных проектах инерциального синтеза, если я не ошибаюсь с цифрами, один импульс тянет где-то на 100 кг в тротиловом эквиваленте.

Идеи делать натуральные бомбы и взрывать их в подземной полости озвучиваются раз в десять лет, после чего автор оценивает необходимые размеры всех систем и требования по безопасности, нервно курит, глядя в стену, и убирает предложение на дальнюю полку.

раскрыть ветку 13
0

А... Серьезно, дешевле (придумать и) построить рабочий токомак, чем создать такую электростанцию под взрыв?

И еще вопрос, вы в начале писали "Два поста на тему управляемого термоядерного синтеза, опубликованных за два дня, не оставляют мне выбора. Придётся писать третий"  Я у вас в профиле вижу только этот пост, я что то не понимаю, или где остальные?

раскрыть ветку 1
0

а можно провести реакцию с 2 атомами или молекулами? например такой мини инерциальный реактор вместо батарейки?

раскрыть ветку 4
0
Когда то давно видел эскизный проект ракетного двигателя, построенного на этом принципе
раскрыть ветку 2
0

В вакууме ударной волны нет, так что теоретически можно сделать)

раскрыть ветку 2
+4

Похоже на мой реактор в игре the powder toy

0

Это снимок страницы советского журнала ТМ?

раскрыть ветку 2
0

ага

раскрыть ветку 1
+35

Проблема в том, что деваться нам всем всё равно некуда.

На рисунке 1 — прогноз потребления энергии (для всех нужд — электричество, транспорт, отопление и т.д.) на сто лет вперёд.

Всё это мне напоминает историю с конским навозом:
В 19 веке экстраполяция транспортных проблем Лондона давала ужасный прогноз, что менее чем через полсотни лет Лондон будет завален по самые крыши конским навозом.

раскрыть ветку 12
+32

Серьёзно отклониться от этого прогноза можно, фактически, двумя путями:

— выпилить несколько миллиардов человек,

— не поднимать уровень жизни нескольких миллиародов человек выше уровня XIX века.

В конечном счёте, все плюшки цивилизации стоят конкретных затрат энергии.

раскрыть ветку 7
+15
Чую, будет работать второй вариант. Не на уровне 19 века конечно, но будет.
раскрыть ветку 6
+33

И эта история имеет не хилый шанс стать реальностью. И не надо смеяться над историей  с навозом, это была суровая реальность которая грозила обернуться пиздецом. Нас спасла нефть.

раскрыть ветку 3
-2

Ничего подобного. Были бы Локомобили,  работающие на угле и никакого навоза

раскрыть ветку 2
+8

Короче, темоядерные батарейки когда ждать? Задолбался уже в игрушках ребенку каждую неделю менять .

раскрыть ветку 7
+16

У вашего ребёнка гигаваттные игрушки?

Дайте ссылку, хочу такие же!

раскрыть ветку 4
+8

мальчику еще 5 миллиардов лет расти до совершенолетия, а покупать каждый день батарейки зарплаты не хватает

+3
Рельсотрон мальчонка мастерит
+1

В "Егерей" поди играет

+1

То есть реактор ты уже построил?

0

Пару недель вроде идёт. https://ru.aliexpress.com/popular/tritium-keychain.html

0
На тритии есть.
+15

Пока что дальше кипятильников в выработке энергии мы не продвинулись

раскрыть ветку 1
+10

Как будто что-то плохое.

+3

Для интересующихся ядерной и термоядерной энергетикой еще можно порекомедовать - tnenergy.livejournal.com

+3

"об этом я могу написать пост не меньших размеров"

- ты знаешь правила ;)

Не, серьезно, очень-очень хочу пост про открытые ловушки. И обязательно с последними идеями ИЯФ, вот с этим самым "Не так давно, впрочем, было показано, что можно получить и больше"

раскрыть ветку 7
+1

Знаю правила, да. =)

Я тоже хочу написать пост. И про историю открытых ловушек, включая последние годы; и про то, как сейчас наука изнутри устроена; и про то, как запилить свою маленькую плазменную установку (шесть метров длиной, три тонны массой).

Но не сразу, а то статьи, отчёты и заявки писать надо. %)

раскрыть ветку 6
0

Кстати, где-то краем глаза видел описание какого-то доклада ИЯФовцев по СМОЛе. Ну, типа подтверждение ожидаемых характеристик. А ссылку пролюбил. Ничего такого не попадалось?

раскрыть ветку 5
+5
То чувство, когда пришел деградировать, а читаешь про управляемый термоядерный взрыв.
и, кажется, понимаю, какими методами в будущем будут обучать школяров
раскрыть ветку 2
+7
То чувство, когда на пикабу появляется охуенный пост в формате научпопа. Имею некоторое отношение к строительству ITER и могу сказать, что вот это "когда потребуется" абсолютно верно. Технологии уже доросли, просто постройка таких установок стоит колоссальных денег и требует сложной, затратной и длительной обкатки.

Те же бланкеты реактора - вершина современного материаловедения. При их разработке побочными продуктами стали технологии обработки металлов, активно использующиеся сейчас аэрокосмической промышленностью. Сам проект ITER продвигает, ещё не будучи законченным, науку и инженерные решения так качественно, что его уже можно считать успешным по выхлопу.
раскрыть ветку 1
+1

О, привет всем людям, имеющим отношение к постройке ИТЭРа.

В плане побочных технологий — одни стационарные мегаваттные гиротроны чего стоят!

+5

Хочется задать какой-нибудь тупой вопрос, но не могу понять какой.

раскрыть ветку 2
0

может быть: а как уважаемый автор относится к тому, что Земля плоская?

раскрыть ветку 1
+1

Тупой, а не дебильный.

+2

Какой сложный способ вскипятить воду

+2

Эх, почти ничего не понял, но автор молодец! Конечно, термоядерный синтез в качестве источника высоких температур для парового генератора звучит уныло, но уже что-то) Когда же уже научаться собирать свободные электроны из воздуха и пускать их по проводам? Было бы круто, Тесла ведь научился (согласно версии РенТВ, табличка сарказм.jpg)

раскрыть ветку 2
+3

Да вон же сколько их вокруг летает! Ты их лови давай да в розетку запихивай!

+2

Люблю второкурсникам давать такую задачку.

Поднимаем на высоту сто метров воздушный шар из фольги. Привязываем его проводом. Между проводом и землёй — 10 кВ. Казалось бы, подключай лампочку и свети. Почему метод не используется?

Правильный ответ в том, что мощности не хватает даже на маленький китайский светодиод. =)

+3

Пизданет, или не пизданет?

раскрыть ветку 5
+17

Самая большая фишка в том, что нет. В том же ИТЭРе энергия, накопленная в магнитном поле и плазме, примерно соответствует 80 кг взрывчатки.

Если всё пойдёт совсем не так, как надо, это необратимо поломает саму машину, но (по расчётам) не должно разрушить здание, где она находится.

Самой большой проблемой может стать выброс радиоактивного трития, поэтому в проекте жёстко ограничено его накопление в ненужных вещах.

раскрыть ветку 2
+7
Иллюстрация к комментарию
0

Выброс трития? Хуйня по сравнению с мировой революцией!

+2

Весь мир в труху! Но потом

раскрыть ветку 1
0

— Ты видишь сусл... ядерный апокалипсис?

— Нет.
— А он есть!

+1

как три самых дорогих

"Строящийся сейчас во Франции ITER является именно токамаком. Стоит как авианосец"

В июле 2010 года из-за изменения проекта и удорожания материалов стоимость строительства международного термоядерного реактора (ITER) была скорректирована и увеличилась до 15 млрд евро[33]. и это не окончательная цифра.


USS George H. W. Bush (CVN-77)

Стоимость $6,2 млрд. (мне почему то помнился 1 млрд. в любом случае это пиздец дорогой авионесец, в смысле самый дорогой).

раскрыть ветку 3
0

Джеральд Форд, вроде бы, стоил $13 млрд (плюс авиагруппа ещё несколько миллиардов).

раскрыть ветку 2
0

сори. и в самом деле. с предыдущим спутал.


USS Gerald R. Ford (CVN-78)

Стоимость 12,8 млрд $ + 4,7 млрд $ НИОКР (по оценкам)[1][K 1]

Заказан к постройке 10 сентября 2008 года

Строительство начато 13 ноября 2009 года[2]

Спущен на воду 9 ноября 2013 года

Введён в эксплуатацию 31 мая 2017 года[3]


USS George H. W. Bush (CVN-77)

Введён в эксплуатацию 10 января 2009 года


эта цивилизация прямоходящих обезьян деньги на всякую х*йню спускает.

раскрыть ветку 1
+1

Автор а что вы думаете о гибридных реакторах? Термоядерный реактор это конечно круто, но бестолковое использование нейтронов огорчает. А вот обложить активную зону торием и повысить мощь реактора раз этак в 10 - жараа.

раскрыть ветку 3
+2
Думаю, что это безумно клёво. И к термоядерной части требования ниже, и проблем безопасности ядерного реактора не встаёт. Да и ядерное топливо можно любое жечь, запаздывающие нейтроны не обязательны. Единственное, чего не хватает -- сильной группы адекватных людей, которые бы эту тему активно прорабатывали. Пока что всё на уровне концепций.
раскрыть ветку 2
+2

Кстати прорабатывают. Тот же Китай считает такой подход более перспективным, ведь термоядерная реакция может работать и в ноль и даже в минус, а реактор все равно будет выгодным + топливо практически под ногами валяется. Остается только одна проблема - отходы. Всем хочется чистый термояд, хотя наиболее выгодные реакции со временем активируют материалы реактора настолько, что они не сильно будут отличаться по опасности от радиоактивных отходов.

+1

>и проблем безопасности ядерного реактора не встаёт.

Увы, встанет, как минимум проблемы с потерей охлаждения/питания станции (как на Фукусиме, напомню, что реакторы были заглушены за 50 минут до потери питания).

Ну и вопрос, как поведет себя магнитная система в центре ядерного реактора тоже не праздный...

+1
А что насчёт реактора от generalfusion с их поршневой системой давления?
раскрыть ветку 2
+3

Безумству храбрых поём мы песню.

На мой взгляд, к стандартным проблемам неустойчивости плазмы в схемах магнитоинерциального синтеза (плазма стремится сжаться не красивым шариком, а амёбой с ведром псевдоподий) тут добавлены неустойчивости сжимающей жидкометаллической оболочки.

Все эти неустойчивости можно побороть, но решить задачу кавалерийским наскоком за пять лет вряд ли получится.

0

GF столкнулись с множеством трудностей довольно принципиального масштаба, уже дважды поменяли плазменную конфигурацию, и слегка ушли от изначального простого паропанка. Пока финансирование у них пока есть, строят, испытывают, не унывают.

Но на мой взгляд, шансы достигнуть успеха у них уже сильно упали.

+1
Всех остальных припрёт в 50-х.

а что там случится?

раскрыть ветку 10
+1
Энергоресурсы брать и главное наращивать решительно неоткуда.
раскрыть ветку 9
+2

а почему нельзя просто построить больше АЭС?

раскрыть ветку 8
+1
Спасибо за понятное и лаконичное изложение. Однозначно подписка!
+1

Мне уже кажется что ITER никогда не достроят. Сроки сдвигаются и сдвигаются.

раскрыть ветку 1
+1

1) что конкретно вы знаете о сдвигах сроков?
2) (зная с 99.999999999999% вероятностью ответ на первый вопрос) - а почему тогда позволяете себе такие высказывания?

Ну и - не ITER единым (даже "не токамаками едиными").

0

по результату просмотра комментов к трем авторским постам: автору, по-моему, пора писать свой личный УТС-F.A.Q. :)

В этом лишь малая доля шутки, по мне - это прекрасная идея, к тому же - очень удобная, вместо 100500-го ответа на все тот же вопрос можно дать ссылку с номером пункта. Ну и прочим долго по комментам лазить не придется, к тому же это была бы статься - "сборник прочих вопросов от читателей". В общем, очень хотелось бы... :)

раскрыть ветку 2
0

После второго поста ко мне подошёл зам.зав.каф. физики плазмы и настоятельно попросил добавить ссылки на них на соответствующую страницу сайта кафедры, чтобы показывать младшекурсникам. На этом фоне сборник ответов на вопросы вообще не выглядит шуткой.

раскрыть ветку 1
+1

хехехе %)))

Кстати, я вижу в этом возможные отзвуки новых веяний. Прикольно это, "живая история"! 8)

На этом фоне сборник ответов на вопросы вообще не выглядит шуткой.

-- (да и у меня шуткой, признаться, это было лишь наполовину, -- это и "в помощь автору", и "в помощь делу", и "в помощь мне" (не из прямой потребности, а т.к. хочется,... см. две предыдущие позиции) был запрос, по сути). %))

0

Класс, прочитал часть 2 а теперь часть 1, как приятно что такой материал человек сюда написал)

0

Как будто 2 раз лекцию по ядерной физике прослушал. А к какому году во Франции хотят построить установку ? Мне кажется уже очень много лет прошло. Еще помню на той же лекции преподаватель рассказал про особенно "одаренных" итальянских ученых, которые якобы смогли в термоядерный синтез, но конечно ни у кого их эксперимент не подтвердился.

раскрыть ветку 1
+1

>> А к какому году во Франции хотят построить установку ?

В 2025 году первая плазма. Потом по мере готовности разные фишки будут добавлять.

0

А, генератор как работает? Т.е., водород должен подаваться постоянно, а гелий откачиваем, или старт-стопно, сто секунд реакция потом месяц перезарядки?

раскрыть ветку 2
0

В токамаках — старт-стоп, только стоп не на месяц, а (при желании) на секунды.

Стеллараторы и линейные ловушки в теории могут работать сколь угодно долго, главное подпитку веществом и отвод гелиевой «золы» обеспечить.

раскрыть ветку 1
0

Понятно.

0

интересная статья, эта тема на пикабу редко взлетает.

в жж есть товарищь tnenergy.livejournal.com

надеюсь знакомы с его творчеством? :)

раскрыть ветку 1
+1

Более того, знаком с ним лично — он к нам в 2016 году приезжал послушать доклады на конференции по открытым системам.

0
Спсб, всё коротко и ясно (хуя!)
0

Вы всё неправильно делаете, скажет любой ученый по поводу своих коллег. :) А если не удерживать постоянно плазму, а разгонять ее на ускорителях и сталкивать встречные пучки? Импульсную реакцию замутить, нет таких проектов? ЗЫ. ниразу не физик.

раскрыть ветку 1
+1

Были в самом начале такие идеи, называются пучковым термоядом.

Вариант с мишенью из тяжёлой воды и тритиевым пучком не работает — большая часть энергии пучка тратится на электромагнитное излучение, энергии термоядерной реакции в принципе недостаточно для покрытия этих потерь.

Идея с двумя пучками в магнитном поле лучше, но подобная система неустойчива: пучки начинает болтать,они рассеиваются и разлетаются куда попало, не успев прореагировать.

Чтобы обеспечить устойчивость, приходится добавлять фоновую плазму с равновесным тепловым распределением.

0

Ставь класс, если нихуя не понял!

0

Доктор Отто Октавиус уже подъехал?

0
Не в НИЦ КИ случайно трудитесь товарищ?)
раскрыть ветку 4
+2

Курчатовцы бы и о стеллараторах не факт, что вспомнили. =)

ИЯФ СО РАН, Новосибирск.

раскрыть ветку 3
0
Такое ощущение что сейчас вся передовая наука России не в Москве, а у вас ))) я прав?
раскрыть ветку 2
0
Основной выход энергии - это быстрые нейтроны. Получается, что вся установка помещена в бассейн с борной водой?
раскрыть ветку 1
+3

В случае ИТЭРа — пластинами карбида бора и полуметровой стальной стенкой, изрезанной каналами водного охлаждения, как ёлка короедом.

0

Как может выделиться 150МВт? Вы путаете мощность с энергией. Я понимаю конечно что это не так. Но либо писать МВТ*ч либо за какое время. А иначе Петька, приборы? 200!

раскрыть ветку 3
+2

Мощность 150 МВт.

Каждую секунду выделяется 150 МДж.

Каждый час непрерывной работы выделяется 150 МВт×ч.

Всё нормально с размерностями.

раскрыть ветку 2
-1

Так и пишите МДж. Вы пишете выделилось 150МВт а так писать некомильфо, если вы понимаете о чем я. Чот по моему вы реально путаете мощность и энергию и в статье про термоядерный синтез это обескураживает.

раскрыть ветку 1
0
какие длинные пару слов
0

Пардон муа, но физики телепонькают эту идею уже лет 70 без особого прогресса. И вроде ничего особенно нового. С чего тогда 50е?

раскрыть ветку 11
+12

Dynamics of tokamak high performance shots (PPPL 2002Y)

Иллюстрация к комментарию
раскрыть ветку 9
0

Я так понимаю это мощность установки. Как от мощности может зависеть эффективность?

раскрыть ветку 8
+2

с конца 60-х рост параметров в УТС (пока хватало денег на новые установки, до второй половины 90-х, в общем) шел быстрее, чем по закону Мура.

У вас есть _другие_ примеры прогресса, на фоне которого такой прогресс можно назвать "не особым"? (Вопрос риторический, конечно же нет).

Кроме того, компетенции в УТС - это "система с памятью", чем дальше мы идем тем больше мы знаем и умеем (а не "система без памяти", типа "50 первых поцелуев"). Это вообще почти всех отраслей знаний касается, вообще-то. В этой связи рассуждения по схеме "ну, у вас лет 70 (не 70, вообще-то) ничего не получалось, к 50-м значит тоже не получится!" выглядят немного нелепыми.

А вот вам реальное объяснение того, почему у нас до сих пор нет УТС (оно банальное - за него никто не заплатил, "его никто не заказывал" ):

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/ab/U.S._historical_fusion_budget_vs._1976_ERDA_plan.png
(Это про США, но у остальных - то же самое).

(сорри за картинку ссылкой, на вставку изображения не хватает рейтинга)

За эти годы в США на магнитный УТС меньше, чем на Манхеттенский проект за 4 года потрачено было, при радикально бОльшей сложности задачи. Да что там Манхеттенский - они почти столько в год на программу Аполлон (в ее "тучные годы") тратили!

_НИКТО_НЕ_ЗАКАЗАЛ_ энергетический реактор, с 1975 года по наши дни. _НИКТО_НЕ_ЗАПЛАТИЛ_ за него.

Странно удивляться на этом фоне, что его еще не сделали, не правда ли?

0
А где брать энергию для первоначального нагрева? Строить рядом АЭС?
раскрыть ветку 4
+13

Поставить маховик на пятьдесят тонн, раскрутить его от дизеля, и от него стартовать.

Можно напрямую от газотурбинной ЭС.

Можно от общей электросети кабелем на 400 кВ.

В общем, вариантов много; 100 МВт в течение секунды — это не запредельная мощность, когда речь идёт о гигаваттных энергоблоках.

+6

сначала да, брать из любых традиционных источников. в отдалённом светлом будущем цикл замкнётся сам собой

+2

Вы удивитесь, но энергоблок АЭС на старте (который занимает от нескольких часов до суток) потребляет 50-70 мегаватт, не выдавая в сеть ничего.

0

Да, именно

0

Так да или нет?

раскрыть ветку 1
+1

Таки да!

-1
Спасибо за пост!

Автор, такой вопрос. Что значит "лишняя освободившаяся энергия"? Энергии во Вселенной - ограниченное количество? Не берем ли мы у Вселенной в "долг", хоть и в микромасштабах?

PS извините, если что, за безграмотность, я гуманитарий)
раскрыть ветку 4
+3

«В долг» можно брать только на квантовых масштабах, так что нет.

Аналогия простая: у нас есть уголь и кислород. Когда один горит в другом, получается горячий углекислый газ. Его тепло мы можем использовать для выработки электричества.

В принципе, как уголь с кислородом, так и топливо для термоядерного синтеза (в том числе, в звёздах) когда-то закончатся; всё, что распадается или сливается, распадётся и сольётся до стабильных окрестностей железа и никеля; всё горячее остынет (процесс тепловой смерти вселенной). Но это будет через пару десятков миллиардов лет. Мы, боюсь, не посмотрим.


Ps. Песенка в тему:https://www.youtube.com/watch?v=xavhQ-uLOG0

раскрыть ветку 1
0
Спасибо большое!

Песня супер. И комментарии. Там посоветовали почитать "Последний вопрос" А. Азимова, короткий рассказ в тему. Прочла, крутой, рекомендую))
0
Энергии во Вселенной - ограниченное количество?

Она же бесконечная. Значит и энергии бесконечность.

раскрыть ветку 1
0

Закон сохранения энергии.

-1

Ещё в 1958 году на II Международной конференции по мирному использованию атомной энергии в Женеве казалось, что до осуществления термоядерного синтеза рукой подать — нужно пройти небольшой путь между двумя точками; потом оказалось, что надо не пройти, а проехать на велосипеде; потом — что проехать на велосипеде, но по канату; потом оказалось, что велосипед одноколёсный; потом — что ехать нужно с завязанными глазами; и наконец — что ехать необходимо задом наперёд».


Л. А. Арцимович

а помните недавний пост про блокирование ресурсов с научными публикациями?

это одна из причин

раскрыть ветку 1
+2

У блокирования сай-хаба и подобных ресурсов одна причина: в издательском бизнесе крутятся большие деньги.

-1

Разработал бы.... Да некогда пока что

-1
Очень интересно, хоть и не везде понятно (на Википедии вообще абра кадабра)
-2
Тони Старк собрал это из металлолома. Неужели нельзя сделать проще этот генератор?
раскрыть ветку 1
+1

Лет так через 200 конструкцию там допилят, что умельцы будут в гаражах лепить и делиться в интернете своими достижениями. А Старк - персонаж вымышленый.

-2

Не понимаю, а откуда, как непосредственно генерируется энергия?
Пример, о чем я: насколько знаю, ядерную энергию мы усваиваем только частично - саму радиацию не научились перерабатывать в электричество, по сути - ядерный реактор это огромный высокотехнологичный кипятильник, топливные элементы превращают воду в пар, дальше пар вращает турбины ну и далее...

раскрыть ветку 15
+10

Вариант первый: огромный высокотехнологичный кипятильник. Я серьёзно: в ситуации, когда большая часть энергии выносится нейтронами, это крайне действенный путь.

Вариант второй: МГД-генератор. Описывать не буду (никогда ими не занимался), так что дам ссылку на вики: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B0%D0%B3%D0%BD%D0%B8...

раскрыть ветку 8
+1

хочу обогатить вас ссылками для "второго варианта":

https://en.wikipedia.org/wiki/Direct_energy_conversion

Там, кстати, есть ходы, которые конкретно "под ОЛ" (под анейтронные реакции причем, речь о японцах, под ОЛ на D+He3) разрабатывали ( Traveling-Wave Direct Energy Converter (TWDEC)). Кстати, неплохо бы  дополнить список вариантом преобразования для helical plug ;) (даже картинку из беклемишевского семинара можно было бы вставить).

0

Наиболее мощным каналом потери энергии из горячей плазмы является тормозное излучение (горячие электроны, пролетающие мимо ядер, ярко светятся в рентгеновском диапазоне)

Тормозное излучение уносит около 120 МВт."

Т.е. это бета-излучение, интересно сколько этого излучения поглотит конструкция прежде чем оно будет фонить?

раскрыть ветку 6
+8
саму радиацию не научились перерабатывать в электричество

Если под радиацией понимать бета-излучение, то вполне себе научились.

раскрыть ветку 3
0

гамму тоже можно, гамма-фотовольтаикой, например. И т.д., и т.п. Но IRL это бессмысленно, преобразовывать энергию через тепловой цикл получается самым дешевым и самым высокотехнологичным решением.

Не знаю уж, почему от этого у такого большого процента обывателей бомбит.

раскрыть ветку 2
+5

А мы в промышленных масштабах ничего другого пока особо делать не умеем. Любая серьезная электростанция у нас это кипятильник (ну кроме ГЭС). И здесь тоже самое, мы используем тепловую энергию появляющуюся в результате разрыва атомных связей.

+5

до этапа кипячения мы пока не дошли =(

-4
"Два поста на тему управляемого термоядерного синтеза, опубликованных за два дня, не оставляют мне выбора." Странно, но у вас один пост, а не 3. Что то вы недоговаривает е.
раскрыть ветку 2
0

Речь не о моих постах, а о вот этих двух:

https://pikabu.ru/story/kak_termoyadernyiy_sintez_reshit_poc...

https://pikabu.ru/story/alternativnyie_istochniki_yenergii_6...

Свои комменты из первого и своё уныние по поводу второго я использовал, чтобы написать этот пост.

раскрыть ветку 1
0
Благодарю за пояснение.
-11
Пока читал чуть не сдох.
раскрыть ветку 2
+10

А я это писал полтора раза, и тоже чуть не сдох. ;)

раскрыть ветку 1
-1

А прикинь, каково было жене Льва Толстого?

-11

Хотелось бы ошибаться, но судя по всему, управляемого термояда нам не видать. Но у нас остается бомба которую можно использовать во взрывном синтезе. Но в любом случае энергия дешёвой уже не будет никогда.

раскрыть ветку 13
+8
Почему не видать, у нас каждый день в небе пример термоядерной реакции. Каких то непреодолимых препятствий нет как например с варп двигателями с экзотической материей и отрицательной энергией. Да может в итоге реактор с луну размером будет, но сделать сможем.
раскрыть ветку 12
+6