Лунный гелий-3 или Все пути ведут на Луну

Автор Fakir, 19.08.2005 16:47:02

« назад - далее »

0 Пользователи и 1 гость просматривают эту тему.

KBOB

Американцы сосдают термоядерный реактор нестандарной конфигурации!
http://web.mit.edu/newsoffice/2008/ldx-tt0319.html
В отличие от токамака, магнитное поле в реакторе нового типа создается тороидальным свехпроводящим магнитом, свободно паращем в середине вакуумной камеры!
Дипольное магнитное поле создаваемое этим магнитом эффективно удерживает окружающую магнит плазму.
Теоретические исследованиея показывают, что такой способ удержания плазмы так-же пригоден для поддержания D-He3 термоядерной реакции.
Россия больше чем Плутон.

Fakir

Левитирующий диполь - известная идея, ей уж точно более 20 лет.
Шансы на высокие бета действительно есть, так что может оказаться пригодным для D-3He синтеза.

Малых установок такого типа было (и есть) несколько штук - парочка в Японии, одна, совсем простенькая, в МИФИ. В Штатах тоже что-то было.

Кузьмин Сергей

Что-бы не возникало вопросов, почему гелий-3, а не дейтрий и тритий, выкладываю, а то сам устал листать 103 страницы этой темы.  :D
Надеюсь эти данные за 1990 год не утарели  :D
...Все усилия направлены на реализацию термоядерного синтеза ядер дейтрия (D) и трития ("три H", или просто буквой "T"), поскольку осуществить эту реацию проще, чем для других ядер. Однако 80% энергии, выделяемой в этой реакции, уносят нейтроны, которые не только повреждают элементы и узлы реактора, но и вызывают их высокую радиоактивность.
Впрочем, существует и другая реакция - синтез дейтрия и гелия-3 не сопровождаемой появлением нейтронов или радиоактивных веществ.
Правда, в одной из побочных D-D-реакций нейтроны всё же образуются, что приводит к потере примерно 1% энергии, получаемой в этих реакциях. Тем не менее столь низкий (по сравнению с D-T-циклом) поток нейтронов значительно упрощает системы безопастности реактора, а низкая наведенная радиоактивность не требует многочисленных предприятий по утилизациии отходов, которые так беспокоят общественность. Более того, 99% энергии приходится на заряженные частицы, т.е.  может превращаться в электрическую прямым преобразованием (без теплового цикла) с эффективностью 70-80%.

Ну и выражаясь другими словами, процесс таков:
При "низких" темпрературах 10-20 кэВ (10 кэВ соответствует 10*8 К)происходят D-T-реакции. Выход: n-нейтроны - соответственно радиоактивность.
С ростом температуры выше 10-20 кэВ (оптимальный интервал 50-60 кэВ) начинают играть существенную роль D-Гелий-3-реакции.
В D-гелий-3 плазме с равной вероятностью могут протекать реакции:
D+D = на выходе Гелий-3 и нейтроны - соответственно радиоактивность.
D+D = на выходе T (тритий) - без появления нейтронов.
D+T = на выходе Гелий-4 и нейтроны - соответственно радиоактивность.
Как видно в побочных реакциях есть радиоактивность! (нейтронный поток). Для уменьшения нейтронного потока можно, во-первых выбрать такой диапазон температур, где выход реакции D-Гелий-3 гораздо выше, чем у  реакций D+D=p+T, D+D=n+3He и D+T=n+4He. Во-вторых,  увеличивать отношение концентраций Гелия-3 и D.

З.Ы. Сам я, в принципе, пока не сделают это, буду сомневаться.
Перспектива есть во всем!

Fakir

ЦитироватьВ D-гелий-3 плазме с равной вероятностью могут протекать реакции:
D+D = на выходе Гелий-3 и нейтроны - соответственно радиоактивность.
D+D = на выходе T (тритий) - без появления нейтронов.
D+T = на выходе Гелий-4 и нейтроны

Ерунда, совершенно не с равной вероятностью.

Собственно, всё же было на первых страницах...

Fakir

ЦитироватьНа любой вопрос даём любой ответ. :)
Как видно из приведённой выше по ветке картинки, поток нейтронов из D-He3 реактора всего на порядок-другой меньше, чем из D-T.

На ЦЕЛЫЙ порядок меньше.
И что не менее важно - это совсем другие нейтроны, практически на порядок меньшей энергии.
В совокупности - нейтронная нагрузка снижается просто радикально.

Ну чесслово, на 1-й странице же все цитаты по этому поводу :)

ЦитироватьТо есть при гигаваттной установленной мощности и 50-летнем сроке службы это остаётся крайне опасной, активированной ядерной установкой, требующей создания зон отчуждения и т.п.

Не-а. Вполне безопасной и весьма слабоактивной.


ЦитироватьЧто касается реакции p-B11, то с ней тоже есть интересные нюансы. Во-первых, очень большая температура.

Что у неё шансов крайне мало, а еще и экономически приемлемых и вовсе нет - давно понятно :)


ЦитироватьУ каждого есть/была своя мотивация. Вот, к примеру, сколько из D-He3 плазмы будет лететь DD нейтронов?

На порядок меньше чем из Д-Т. И нейтроны гораздо менее энергичные.
Плюс можно играть соотношенем D И 3Не - еще уменьшить таким образом выход побочных нейтронов.


ЦитироватьА если говорить про энергетический реактор, то его срок службы ограничивается радиационной стойкостью материалов, так что, всё равно, демонтировать придётся одинаково активированные здания и оборудование.

Ну нет же, совершенно по-разному они будут активированы.
Начать с того, что под "тритиевым" потоком нейтронов ни одна стенка вообще больше 7 лет не проживёт - куда уж тут о слабоактивируемости думать?

А с D-3He уже совсем не так.

ЦитироватьСейчас, правда, "безнейтронная" публика пересела на реакцию p-B11. Одна только загвоздка: с максвелловской функцией распределения баланс не сходится по тормозному излучению.

Именно. Посему, ИМХО, у бора шансов практически никаких.

ЦитироватьТак что придумывается неравновесная экзотика с холодными электронами.

Cама идея красивая и, ИМХО, правильная - только на том же принципе установка, жгущая 3Не, должна получиться на порядок лучше :)

ЦитироватьИз известных людей, к примеру, Розенблют.

Волосов еще из ваших.

ЦитироватьДаже что-то очень серьёзное строят на инвесторские деньги бешеными темпами и, что любопытно, мОлча

А откудова такие интересные дровишки?  :shock:  :?:

Fakir

ЦитироватьНапомню, про что эта ветка начиналась.
Цитировать1. Почему, собственно, гелий-3?
Гелий-3 позволит создать абсолютно безопасную энергетику, обеспеченную практически неограниченными запасами топлива.
Вот в конкретно этой задаче гелий-3 пока представляется негодным решением.

АргУменты? ;)

С нейтронными потоками(см. выше) - не принимаются :)

ЦитироватьПотому что для любых других приложений, включая межзвёздные перелёты, уже сейчас накоплено этого изотопа более, чем достаточно.

300 кило? Гм... То есть для сегодняшних потребностей, конечно, выше головы.
Но строгости для - вот сугубо гипотетический межзвёздный полёт потребовал бы тысячи тонн.

ЦитироватьКак уже говорилось, есть разные пути его получения. Не обязательно на Луну лететь.

Безусловно. И способо как минимум семь.
Только остальные способы будут энергетически заметно дороже :)

ЦитироватьНапример, классическая термоядерная реакция в чисто дейтериевой плазме идёт равновероятно по двум каналам:
D + D -> He3 + n
D + D -> T + p
И, кстати, потребные параметры плазмы для этой реакции гораздо слабее, чем для D-He3.

Отнюдь. Сравнимые параметры.

ЦитироватьНо даже про работу на чистом дейтерии, который дёшев по сравнению с гелием-3, т/я энергетика не перейдёт в ближайшие 50 -100 лет.

...и скорее всего, вообще никогда :)
Т.к. жечь почти так же сложно, как 3Не, а вот побочных трудностей - куча.

Fakir

Цитировать
ЦитироватьГелий-3 – это единственное вещество, .. которое способно изменить "лицо цивилизации".  
Про гелий-3 и цивилизацию повторю свой вопрос: почему эту идею лоббирует только космическая отрасль и никто из тех, кто серьёзно занимается термоядерными исследованиями? Как говаривал Винни, "это жу-жу-жу неспроста!"

Репрезентативную выборку "лоббистов" можно посмотреть на примере Королёвских чтений-2006.
Были в т.ч. -академик РАН Галимов (ГЕОХИ),  В.М.Кулыгин (Курчатовский, нач. отдела инжекционного нагрева). Ну и космический народ - Севастьянова можно включить, хоть он и не присутствовал.
Так что "только космическая отрасль" - сие не вполне верно :)

Ну и личностно-психологические нюансы, возможно, есть - всё же в термояде (особенно в начальстве) больше, чем в космонавтике, пожилых людей с устоявшимися взглядами и интересами.
Конечно, и старички бывают непоседливыми, но их сравнительно немного всегда.

ЦитироватьСлова "почти без загрязнения" неверны для случая термоядерной электростанции на D-He3, я уже выше по ветке объяснял, почему.

Вы ошиблись :)

ЦитироватьGonza писал(а):
Все эти разговоры про "гелий-3" - PR...

Нет, это не PR. Это, на языке сослуживцев Гаранта, крыша.

Э-э?  :roll:

Fakir

ЦитироватьВсё-таки нет ответа на вполне простой вопрос: кто конкретно эти люди, ведь у каждого из них есть фамилия и должность. Единственная озвученная в ответ фамилия оказалась и не плазмистом, и не физиком,  и не из Курчатовского Института.

Из ныне здравствующих - например, уже упоминавшийся В.М.Кулыгин. Это если говорить именно о лунном гелии.
А так, если речь просто о реакторах для D-3He - взять хоть А.И.Морозова; насколько я понимаю, он пока от своих "гелиевых" работ не отказывался :)

ЦитироватьКак-то тяжко. Что касается сотрудников ИКИ, то ведь многие из этих людей связаны с космической плазмой профессионально, поэтому (опять же - фамилии???) могут, видимо, достаточно профессионально об этом судить.

Я думаю, вы отлично понимаете, что вопросы космической плазмы и "термоядерной" - они довольно разные, мягко говоря :)
Конечно, есть монстры, к-е компетентны в обеих областях, но их исчезающе мало. Тем более если речь заходит о такой достаточно экзотической области, как сжигание D-3He.
Из интервью Зелёного у меня сложилось впечатление, что он не в теме совершенно.

ЦитироватьЧто касается выступлений против - зачем? Всё, что требуется, давно известно. Если книжек под рукой нет, можно, например, мои тексты использовать в качестве гуманитарной помощи. :)

Вы знаете, например, у Головина написано убедительнее - причём, в отличие от, с формулами, графиками и цифрами ;)
Равно как и у Кадомцева-Головина встречаются соотв. моменты, как и у Кульчински & Ko.

ЦитироватьПро гелий-3 повторю ещё один традиционный вопрос: для какой задачи он нужен и почему эту задачу при помощи лунного гелия-3 решать проще, чем любым другим способом?

В -надцатый раз повторимся:
1. Зачем нужен. Отпадает проблема с радиационной стойкостью конструкционных материалов и до беспрецедентного минимума падает количество радиоактивных отходов - как при утилизации отслужившей электростанции, так и в случае аварии (см. табличку по Холдрену).
2. Добыча на Луне энергетически дешевле любого другого известного способа наработки 3Не.

ЦитироватьПро большую энергетику сразу же замечу, что гелий-3 там ничем не лучше дейтерия, коего в ближайшей луже много.

Неправда ваша - лучше, причём радикально :)

поверхностный

У меня вопрос, пока физики еще не разошлись. Возможны ли небольшие энергетические реакторы? Или это принципиально колоссальная конструкция?

поверхностный

Ну и совсем наивный вопрос, за компанию. Новости говорят о компактных ускорителях. Реактор типа ускоритель-мишень возможен?

pkl

Цитировать2. Добыча на Луне энергетически дешевле любого другого известного способа наработки 3Не.

Даже Урана? :wink:
Вообще, исследовать солнечную систему автоматами - это примерно то же самое, что посылать робота вместо себя в фитнес, качаться.Зомби. Просто Зомби (с)
Многоразовость - это бяка (с) Дмитрий Инфан

Иван Моисеев

Цитировать
Цитировать2. Добыча на Луне энергетически дешевле любого другого известного способа наработки 3Не.
Даже Урана? :wink:

Стоимость Луна vs Уран надо сравнивать на время Т+150 лет. Тогда и структура цены и количественные параметры будут отличаться от нынешних.
Но время Т+100 лет можно сравнивать  Луна vs земной Т.
На вскидку - через 100 лет термояд будет далеко не основным энергоисточником и проще будет работать с тритием.
im

Chilik

Забавно. почему-то опять весна и новый виток обсуждения всё тех же проблем. :)
ЦитироватьВолосов еще из ваших.
ЦитироватьДаже что-то очень серьёзное строят на инвесторские деньги бешеными темпами и, что любопытно, мОлча
А откудова такие интересные дровишки?  :shock:  :?:
По первому пункту - да. Собственные мысли по этому поводу озвучивать не буду. Он сейчас потихоньку начинает по возрасту оставлять административные посты. А этой темой действительно интересуется.
Про "дровишки" всё просто: есть команда, которая строит за океаном установку и, как там и принято, делает всё не сама, а размещает заказы у тех, кто может в срок и с гарантированным качеством сделать. Кое-что заказчику уже отправили. :) Это всё, что можно выдать в качестве информации.

P.S. Залез в Гуглю - всё-таки и там что-то появилось, поэтому пару ссылочек:
http://appft1.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?Sect1=PTO2&Sect2=HITOFF&p=1&u=%2Fnetahtml%2FPTO%2Fsearch-bool.html&r=1&f=G&l=50&co1=AND&d=PG01&s1=20070096659&OS=20070096659&RS=20070096659
http://nextbigfuture.com/2007/06/tri-alpha-energy-raises-40-million-in.html
http://investing.businessweek.com/businessweek/research/stocks/private/snapshot.asp?privcapId=2113506

KBOB

ЦитироватьУ меня вопрос, пока физики еще не разошлись. Возможны ли небольшие энергетические реакторы? Или это принципиально колоссальная конструкция?
Чем больше термоядерный реактор тем дешевле будет стоить киловатт электроэнергии.
Россия больше чем Плутон.

Chilik

ЦитироватьРеактор типа ускоритель-мишень возможен?
Для производства денег (т.е. электроэнергии в розетку) - нет. Проблема в том, что ускоренная частица имеет вероятность вступить с окружающим миром в самые разные виды взаимодействий. Нам нужно такое столкновение ядер, при котором происходит реакция синтеза. Именно это и происходит в термоядерной плазме. В мишени (твёрдом теле) в дополнение к этому будет происходить торможение частицы за счёт взаимодействия с электронными оболочками атомов, которое приводит к ионизации и возбуждению среды (т.н. ионизационный механизм торможения заряженных частиц). Так вот, вероятность (сечение) этого процесса даже для DT топлива вроде бы на два порядка (точно не помню, возможно, что и на один в оптимальных условиях) превосходит вероятность (сечение) термоядерной реакции. То есть реакция-то протекать будет, но с таким к.п.д., что электростанцию на этом не построишь. В плазме есть примерно такая же проблема: температура электронов не должна быть слишком низкой, иначе заметная потеря тепла будет уходить через столкновения горячих ионов с холодными электронами.
Хотя системы пучок-мишень делаются, напр., примерно миллиардный международный проект IFMIF с мощностью пучка мегаваттного диапазона на реакцию D+Li, но он строится как стенд для испытаний материалов под нейтронными потоками.

Chilik

Цитировать
ЦитироватьУ меня вопрос, пока физики еще не разошлись. Возможны ли небольшие энергетические реакторы? Или это принципиально колоссальная конструкция?
Чем больше термоядерный реактор тем дешевле будет стоить киловатт электроэнергии.
Тут, на самом деле, слегка сложнее. Энергетика сейчас любит модули примерно гигаваттного класса. Если заметно больше - то уже есть проблемы с интеграцией в сеть, выводом на профилактику и т.п. Возможно, со временем это будет дрейфовать в укрупнение, но пока так. И есть куча потребителей, где нужно на порядок меньше (Анадырь какой-нибудь, к примеру).
Реакторы-токамаки пока не получаются маленькими, если в проект закладывать реалистичные параметры конструкции. Ключевой элемент - какое магнитное поле можно допустить непосредственно на проводнике. У ИТЭР сейчас 5 тесла на оси плазмы, а на проводе - около 12, ЕМНИП (топология диктует). Был бы сверхпроводник, дающий хотя бы 20-25, то всё стало бы заметно компактнее. Но там появится следующий show-stopper - уже материал первой стенки не будет стоять нужный срок. И т.п.

Fakir

Пара цифр для информации (сравнение перспектив разных альтернативных подходов в электроэнергетике): сейчас гигаватт АЭС стоит уже 5-6 млрд$ (а несколько лет назад - еще 1-2 млрд.). Цена на уран за последние 5 лет выросла в 10 раз (нефти такое пока и не снилось).

avmich

ЦитироватьПара цифр для информации (сравнение перспектив разных альтернативных подходов в электроэнергетике): сейчас гигаватт АЭС стоит уже 5-6 млрд$ (а несколько лет назад - еще 1-2 млрд.). Цена на уран за последние 5 лет выросла в 10 раз (нефти такое пока и не снилось).

Прошу прощения - на уран (сырьё) или на обогащённый уран, т.е., готовое топливо для АЭС?

Chilik

ЦитироватьПрошу прощения - на уран (сырьё) или на обогащённый уран, т.е., готовое топливо для АЭС?
Отвечу немного не на этот вопрос. :)
Гораздо сильнее цена установленного киловатта мощности выросла из-за послечернобыльских изменений нормативной базы, сейчас дополнительные меры безопасности сделали реакторы намного более дорогими. Поэтому такой вот парадокс получается: выработка электроэнергии на действующих АЭС крайне рентабельна, но для новых станций это будет далеко не так.

Fakir

ЦитироватьПрошу прощения - на уран (сырьё) или на обогащённый уран, т.е., готовое топливо для АЭС?

Подозреваю, что на всё :)
Собственно оксид урана точно подорожал.

ЦитироватьГораздо сильнее цена установленного киловатта мощности выросла из-за послечернобыльских изменений нормативной базы,

ИМХО, тут вы вряд ли правы. Послечернобыльские изменения - когда были-то?
А контракты по миллиарду за гигаваттную АЭС заключали не так уж давно - меньше десяти лет назад (взять хоть Бушер).
А сейчас уже 5-6 млрд. Где же тут "чернобыльское эхо"? Скорее, это общая тенденция к подорожанию всего в энергетике, вероятно, "запущенная" ростом цен на нефть и газ.

Цитироватьсейчас дополнительные меры безопасности сделали реакторы намного более дорогими.

На сайте Института безопасности ядерных реакторов вроде пишут, что меры безопасности составляют 30-40% в ценеАЭС - так что только безопасностью объяснить повышение с 1 до 5-6 трудновато....