Телескопы покупают здесь


A A A A Автор Тема: Перспективы человечества с термоядом  (Прочитано 25859 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Kaiserfrogling

  • Гость
Итак, Господин ПэЖэ объявил пятиминутку позитивного футуризма.
И предлагает порассуждать - что нас ждет в ближайшие 20-30 лет, если термояд и хотя бы половина перспективных технологий из этого списка будет освоена.
https://en.wikipedia.org/wiki/Category:Emerging_technologies

Ну хотя бы :
-перфорен (опреснитель на основе графена, который снизит потребление энергии при опреснении в 20-50 раз)
-космический лифт ну или хотя бы космическая катапульта (снижение стоимости вывода грузов на орбиту в 10-40 раз как минимум)
-маглевы и ваклевы (в том числе и межконтинентальные - на дне океанов)
-электромобили или транспорт на дешевом сжиженном водороде


На данный момент критерий Лоусона пройден для Д-Т на токамаках, в ближайшие 2-3 года он будет пройден для магнитных зеркал.
Немного по видам термояда:
1 Д-Т
Преимущество: самый простой термояд
Недостаток: чудовищное выделение горячих нейтронов (почти в 100 раз больше чем от уранового реактора аналогичной мощности)

2 Дорогой термояд (Д - ГЕ3 и П-Т)
преимуществом 2 следующих по сечению реакция является нейтронный выход в 2-3% от Д-Т.
недостатком  является очень дорогое сырье для гелиевой реакции и невозможность получения трития в П-Т реакции.

3 Дешевый термояд (П-Б П-Л7 Д-Д)
Преимущества:  протонные реакции дают еще меньше нейтронов (около 0,1% от Д-Т) и неприхотливы к сырью которого много в морской воде. Д-Д реакция дает больше нейтронов 8% от Д-Т но еще более неприхотлива к сырью.
Недостаток: сечение реакций еще хуже чем у предидущих реакций
Тем кто наслушался лжеученых и считает что эти реакции с положительным энерговыходом невозможны, отвечу  - теория Райдера-Невинса утвержает что две следующие реакции с положительным энерговыходом тем более невозможны.

4 Термояд отходов (трипл-альфа) и реакторы размножители (П-Д)
Реакция хорошо знакомая астрофизикам - она идет в пожилых звездах.
Преимущества: к моменту освоения этого термояда у человечества скопятся очень приличные запасы гелия-4 от предидущих видов термояда. Этак реакция позволит утилизировать с пользой этим отходы.
П-Д реакция безнейтронна и идет с образованием гелия-3.Это позволит создать очень эффективные реакторы разможители.
Недостаток: эта реакция мало того, что имеет низкое сечение так еще и идет через слабое взаимодействие
Небольшое утещение -  некоторые смелые теории утверждают что если темная материя состоит из ВИМПов, то среди них может найтись катализатор слабого взаимодействия.

5 Король термояда (CNO-цикл)
ВНИМАНИЕ ВНИМАНИЕ ПОЧТЕННЕЙШАЯ ПУБЛИКА!!!
НА СЦЕНЕ ВЕЛИКИЙ И УЖАСНЫЙ РААААМШТАААААЙН CNO-ЦИИИИКЛ!!!!
Эта реакция также хорошо знакома астрофизикам - за счет нее горят сверхгорячие гиганты типа Сириуса или Денеба.
Преимущества: самая неприхотливая по топливу реакция (протоны), нейтронов нет ни при прямой ни при боковых реакциях
Недостаток: совершенно чудовищное сочетание теемпературы и давления необходимые для зажигания - на данным момент теоретически это возможно только комбинаций лазерной обжимки с магнитными зеркалами и поливеллами.
Попутно для фанатов Райдера-Невинса. Если положительный П-Б невозможен, то положительный CNO невозможен тем более, и Сириуса ВЕги Денеба не существует в природе.
« Последнее редактирование: 19 Июл 2016 [10:59:39] от Kaiserfrogling »

Оффлайн ВадимZero

  • *****
  • Сообщений: 8 703
  • Благодарностей: 94
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от ВадимZero
Re: Перспективы человечества с термоядом
« Ответ #1 : 19 Июл 2016 [14:19:08] »
Если положительный П-Б невозможен,
Кто говорит, что он не возможен? Протон - бор экзотермическая реакция и по факту идет с выделением тепла. Другое дело когда говорят что не возможно запустить ее горение, то есть самоподдерживающуюся реакцию. Да и то это касательно магнитного термояда в равновесной плазме.

Оффлайн Змей Петров

  • *****
  • Сообщений: 33 333
  • Благодарностей: 577
  • В тёмной комнате всегда найдётся очень черный кот
    • Сообщения от Змей Петров
Re: Перспективы человечества с термоядом
« Ответ #2 : 19 Июл 2016 [14:26:15] »
На данный момент критерий Лоусона пройден для Д-Т на токамаках
От этого до самоподдерживающейся реакции - как до Луны. До коммерчески выгодного реактора - как до ближайшей звезды.
- За это я превращу тебя в скользкую холодную рыбу.
- Но... Вы обещали - в кота ...
- Недостоин

Оффлайн AlexAV

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 10 477
  • Благодарностей: 565
    • Сообщения от AlexAV
Re: Перспективы человечества с термоядом
« Ответ #3 : 19 Июл 2016 [14:30:48] »
Да и то это касательно магнитного термояда в равновесной плазме.

Для любой оптически тонкой.

Kaiserfrogling

  • Гость
Re: Перспективы человечества с термоядом
« Ответ #4 : 19 Июл 2016 [14:38:43] »
Для любой оптически тонкой.
И поскольку сечение трипл-альфа в 18 раз ниже чем у П-Б, а сечение CNO в 200-300 раз ниже, то пожилые звезды и горячие сверхгиганты невозможны

Оффлайн AlexAV

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 10 477
  • Благодарностей: 565
    • Сообщения от AlexAV
Re: Перспективы человечества с термоядом
« Ответ #5 : 19 Июл 2016 [14:41:27] »
И поскольку сечение трипл-альфа в 18 раз ниже чем у П-Б, а сечение CNO в 200-300 раз ниже, то пожилые звезды и горячие сверхгиганты невозможны

А с каких пор плазма в объёме звезды стала оптически тонкой? Там реализуется режим горения в режиме равновесия с собственным излучением, но такой возможен естественно только при очень большой оптической толщине, т.е. в астрофизическом масштабе или по крайней мере в термоядерной бомбе большой мощности.

Оффлайн AlexAV

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 10 477
  • Благодарностей: 565
    • Сообщения от AlexAV
Re: Перспективы человечества с термоядом
« Ответ #6 : 19 Июл 2016 [14:50:05] »
И предлагает порассуждать - что нас ждет в ближайшие 20-30 лет, если термояд и хотя бы половина перспективных технологий из этого списка будет освоена.

Фундаментальное требование к пригодному к практическому использованию термоядерному процессу - превышение термоядерной мощности над мощностью излучения плазмы.

В природе существует всего реакции три (возможно четыре) реакции которые хотя бы принципиально могут удовлетворить этому требованию. D-T, He-3-D, D-D и возможно (она находится на самой гране, так что не факт, вывод зависит от предположений модели) He-3 - He-3. Всё. Рассматривать остальное не имеет смысла, с тем же успехом можно рассматривать вечный двигатель.

Из них не вызывает вопросов только физическая реализуемость D-T (для систем с оптически тонкой плазмой, термоядерная детонация большого объёма топлива - немного иной случай и в силу непрозрачности среды для собственного излучения там по излучению там таких жёстких требований нет, однако сколько-нибудь реалистичные оптические толщины для практической реализации процесса скорее всего достижимы только в циклах идущих через тритий (D-T, Li-6-D, He-3-D) и чистом дейтерии, всё остальное только в астрофизических масштабах).  Уже He-3-D (вторая по сложности) начинает предъявлять очень высокие требования чистоте плазме, в том числе к её чистке от продуктов реакции. Для D-D эти вопросы становятся ещё острее. Насколько их можно удовлетворить хотя бы в принципе не очень понятно и перспективы даже здесь достаточно туманны.

У D-T помимо нейтронов и явных указаний на невменяемую дороговизну (всё же между стоимостью прототипа и стоимостью серийного изделия есть корреляция, если ИТЭР с его стоимостью уже в 19 млрд. $ причём цифра со временем имеет свойство только расти, с каким-нибудь опытно-промышленным (несерийным) ядерным реактором (скажем стоимость БРЕСТ-300-ОД заложена как величина около 1 млрд.$), то это наводит на нехорошие размышления) есть ещё момент связанный с тем, что источником трития является достаточно редкий литий-6. Литий-7 вовлекается в объёме приблизительно равном литию-6 только в металлическом литиевом бланкете, если материал бланкета - керамика, оксид, или сплав литий-свинец, то степень возможности вовлечения лития-7 резко падает до весьма малых величин, нейтроны теряют энергию рассеиваясь на ядрах других элементов, а медленные нейтроны могут давать тритий только при взаимодействие с литием-6. В этом плане ресурсная база такой термодерной энергетики не особо больше чем у обычной атомной, строящейся на делении ядер актиноидных элементов.

Kaiserfrogling

  • Гость
Re: Перспективы человечества с термоядом
« Ответ #7 : 19 Июл 2016 [14:56:24] »
D-D
А вас не смущает что сечение Д-Д ниже чем у протонно-борной реакции?
Скажу больше - оно ниже чем  у протонно-азот15 реакции из CNO

Оффлайн Змей Петров

  • *****
  • Сообщений: 33 333
  • Благодарностей: 577
  • В тёмной комнате всегда найдётся очень черный кот
    • Сообщения от Змей Петров
Re: Перспективы человечества с термоядом
« Ответ #8 : 19 Июл 2016 [14:59:35] »
А вас не смущает что сечение Д-Д ниже чем у протонно-борной реакции?
А выход?
- За это я превращу тебя в скользкую холодную рыбу.
- Но... Вы обещали - в кота ...
- Недостоин

Оффлайн AlexAV

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 10 477
  • Благодарностей: 565
    • Сообщения от AlexAV
Re: Перспективы человечества с термоядом
« Ответ #9 : 19 Июл 2016 [15:07:51] »
А вас не смущает что сечение Д-Д ниже чем у протонно-борной реакции?
Скажу больше - оно ниже чем  у протонно-азот15 реакции из CNO

Нет. У водорода заряд ядра ниже чем у бора в пять раз. А тормозное излучение пропорционально квадрату заряда, плюс D-D реакция идёт в более низкотемпературной области (если в низкотемпературной области, где электроны не релятивистские, тормозные потери зависят от электронной температуры как T1/2, то в высокотемпературной из-за релятивистских эффектов рост идёт намного быстрее). В результате хотя дейтерий горит медленнее, но дейтериевая плазма и излучает намного слабее бороводородной. Как результат - для чистого дейтерия есть область, где термоядерная мощность больше мощности тормозного излучения плазмы, а для бороводородной плазмы такой области не существует.

Важна не термоядерная мощность сама по себе, а её соотношение с мощностью излучения плазмы (а она тоже не константа, а зависит от состава и температуры плазмы).

Kaiserfrogling

  • Гость
Re: Перспективы человечества с термоядом
« Ответ #10 : 19 Июл 2016 [15:09:52] »
Сечение реакции в 100 раз ниже + энергетический пик реакции значительно позже.
Если на 1 Д-Д будет приходится 100 П-Б реакции то выход будет намного больше

Цитата
плюс она идёт в более низкотемпературной области
В том то и дело что пик Д-Д реакции значительно позже чем у П-Б
Я же давал диаграмму выше :facepalm:
Для адекватных: в обоих случаях при положительном энерговыходе, пики тормозного излучения придутся не на топливо, а на продукты реакции -  альфы.
А они и там и там примерно одинаковые

Цитата
У водорода заряд ядра ниже чем у бора в пять раз. А тормозное излучение пропорционально квадрату заряда
Пять в квадрате = 25
Сечение в 100 раз ниже.
Стало быть сальдо будет ниже в 4 раза
« Последнее редактирование: 19 Июл 2016 [15:22:30] от Kaiserfrogling »

Оффлайн AlexAV

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 10 477
  • Благодарностей: 565
    • Сообщения от AlexAV
Re: Перспективы человечества с термоядом
« Ответ #11 : 19 Июл 2016 [15:27:49] »
Сечение реакции в 100 раз ниже + энергетический пик реакции значительно позже.

Оптимальная условия для D-D лежит совсем не в области пика сечения, а в существенно более низкоэнергетической области - в районе 50кэВ. Дальнейшее повышение температуры ухудшает условие протекания D-D реакции.
пики тормозного излучения приходятся не на топливо, а на продукты реакции -  альфы.

Загрязнение плазмы продуктами реакции - вопрос отдельный и на самом деле практически надёжно смертельный и для D-D (хотя в отличие от проблемы собственного тормозного излучения этот запрет не носит столь абсолютного характера, т.е. физика не запрещает в принципе некий процесс, который полностью и селективно очищал бы плазму от золы, но одно дело не запрещает, а другое дело иметь конкретный способ и здесь скорее всего тоже всё плохо). А вот для B-11-p термоядерная мощность неспособна покрыть даже мощность излучения самого топлива без золы. А это ставит на нём (для систем с оптически тонкой плазмой) - уже жирный крест (причём на этот раз фундаментальный, который никакими техническими ухищрениями не обойти). А если сюда ещё проблему золы добавить...

Kaiserfrogling

  • Гость
Re: Перспективы человечества с термоядом
« Ответ #12 : 19 Июл 2016 [15:31:14] »
Оптимальная условия для D-D лежит совсем не в области пика сечения,
А вот на энергетическую окупаемость, она даже с горением получившихся трития и гелия, выходит позже бора.
Это доказано экспериментально, теории утверждающие обратно рекомендую использовать вместо туалетной бумаги.

Оффлайн AlexAV

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 10 477
  • Благодарностей: 565
    • Сообщения от AlexAV
Re: Перспективы человечества с термоядом
« Ответ #13 : 19 Июл 2016 [15:35:53] »
Пять в квадрате = 25
Сечение в 100 раз ниже.
Стало быть сальдо будет ниже в 4 раза

В области оптимальных для D-D 50 кэВ сечение D-D намного выше, чем для B-11-p. А там где B-11-p сечение высокое - там температуры малость другие и плазма светит намного сильнее.

В общем посчитайте аккуратно (т.е. найдите средние <\sigms V> и плотность энерговыделения в плазме разного типа и сравните с соотношениями для тормозного излучения). Это не слишком сложные вычисления. И всё поймёте. :)

Kaiserfrogling

  • Гость
Re: Перспективы человечества с термоядом
« Ответ #14 : 19 Июл 2016 [15:40:49] »
Цитата
У водорода заряд ядра ниже чем у бора в пять раз. А тормозное излучение пропорционально квадрату заряда,

Цитата
А вот для B-11-p термоядерная мощность неспособна покрыть даже мощность излучения самого топлива
У элементов входящих в CNO-цикл протонов еще больше, выход энергии меньше - и по этой лженаучной теории CNO-цикл невозможен.

Цитата
области оптимальных для D-D 50 кэВ сечение D-D намного выше, чем для B-11-p.
Данная мной выше диаграмма взята из работы академика Велихова, руководителя ИТЕР.
Откуда у вас такие странные данные?




Оффлайн AlexAV

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 10 477
  • Благодарностей: 565
    • Сообщения от AlexAV
Re: Перспективы человечества с термоядом
« Ответ #15 : 19 Июл 2016 [15:46:07] »
Это доказано экспериментально

Кем доказано? Может хватит нести ахинею. Энергетическую окупаемость ни на боре, ни на дейтерии никто в эксперименте нигде ещё никто не получил. Даже на D-T едва-едва получили (и то условно).

Комментарий модератора раздела Если Вы на этом продолжаете настаивать - приводите ссылку на конкретную опубликованную работу, иначе прекращайте преподносить свои фантазии как абсолютную истину.

Оффлайн ВадимZero

  • *****
  • Сообщений: 8 703
  • Благодарностей: 94
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от ВадимZero
Re: Перспективы человечества с термоядом
« Ответ #16 : 19 Июл 2016 [15:57:24] »
А там где B-11-p сечение высокое - там температуры малость другие и плазма светит намного сильнее.
Может там дело не в электронной температуре(она не превышает величину термализации ионов), а в том что размен импульсами между мэвными протонами и альфа-частицами идет хуже чем, между относительно холодными детонами и горячими альфа-частицами?

Оффлайн ВадимZero

  • *****
  • Сообщений: 8 703
  • Благодарностей: 94
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от ВадимZero
Re: Перспективы человечества с термоядом
« Ответ #17 : 19 Июл 2016 [16:06:01] »
У элементов входящих в CNO-цикл протонов еще больше, выход энергии меньше - и по этой лженаучной теории CNO-цикл невозможен.
Он возможен, но только в звездах, там где есть термоизоляция в виду большой толщины и количества сжатого вещества.

Оффлайн AlexAV

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 10 477
  • Благодарностей: 565
    • Сообщения от AlexAV
Re: Перспективы человечества с термоядом
« Ответ #18 : 19 Июл 2016 [16:07:23] »
У элементов входящих в CNO-цикл протонов еще больше, выход энергии меньше - и по этой лженаучной теории CNO-цикл невозможен.

Теория верная. Всего лишь ваши представления о физике плазмы и высоких плотностей, как это сказать... весьма поверхностны.

В астрофизических объектах излучение заперто в веществе и термализовано с ним. Температура фотонного газа в недрах звезды равна температуре электронов и ионов. Некуда плазме излучать там (точнее скорость излучения почти в точности равна скорости поглощения фотонного газа веществом). Вот в таких условиях ограничения со стороны тормозного излучения естественно несущественны. В этих условиях и реакции СNO цикла возможны и протонного, вообще любые, лишь бы были экзотермическими и вообще шли со сколько-нибудь заметной скоростью.

Похожие режимы могут также реализовываться при термоядерной детонации больших объёмов термоядерного топлива.

Но вот любым лабораторным ловушкам это уже никак не относится. Там излучение свободно покидает объём ловушки и никакого локального равновесия между излучением и веществом нет и быть не может, для них излучение плазмы становится критической проблемой.

Оффлайн snickers

  • *****
  • Сообщений: 2 944
  • Благодарностей: 124
    • Сообщения от snickers
Re: Перспективы человечества с термоядом
« Ответ #19 : 19 Июл 2016 [16:16:24] »
Вообще как то непонятна сама тема --Перспективы человечества с термоядом
 Они в принципе такие же как и без него. Давайте не будем вдаваться в тонкости реакций. Скорее всего развитие пойдет в направлении того, на чем запустят ИТЭР а это D-T. Но тритий получают  облучением лития-6 нейтронами в ядерных реакторах . Как видим в наших реалиях без ядерной энергетики термоядерная уже невозможна. Литий-6 тоже не песок,  под ногами как то не валяется. Как видим компоненты для топлива термоядерного реактору уже не дешевы. Так вот вернемся к ответу про перспективы - такие же как и без него. Термояд в обозримом будущем не сыграет вообще никакой роли в развитие человечества. А если его кВт/час окажется дороже обычных источников, то его вообще не будет. Максимум построят экспериментальный реактор после ИТЭР и на этом закончат опыты). Только угля хватит на пару сотен лет).  А перспективные ториевые реакторы?? Запасов тория хватит уже на тысячи лет.  А в связки с ВИЭ это практически неисчерпаемый источник энергии.  А если стоимость кВт/час  СЭС  упадет еще то термояда не будет никогда. В принципе. Вернее будет, но с одним реактором - Солнцем. Солнечные электростанции по сути и есть - термоядерные источники энергии.  Вот и все.
Убрал .. вот кто трет сообщения...)