Управляемый термоядерный синтез

[vlad7308]

pkl пишет:
Давайте ка поближе к УТС.

не я это начал
но давайте

[vlad7308]

LPP Focus Fusion Report
August 15, 2016
http://lppfusion.com/wp-content/uploads/2016/08/LPP-Focus-Fusion-Report-August-15.pdf

A new analysis of LPPFusion's experimental results with the FF-1 device shows that fully 20% of the input energy was concentrated into the pinch region, where fusion reactions occur. As much as 12 kJ out of the capacitor bank's initial 60 kJ was compressed into the pinch. These results, obtained in June with tungsten electrodes and pre-ionization, are about twice as good as the best ones obtained earlier with copper electrodes. The analysis was based on the device's measured current and the voltage measured across the electrodes.
The significance of this result is that it implies that with higher current, nearly all the available energy can be transferred to the pinch. The energy available in the pinch is proportional to the square of the current, so with a current of around 2.8 MA, instead of the present 1.1 MA, energy into the pinch could be increased to 80 kJ, which is almost 70% of the maximum energy that can be put into FF-1. While a high efficiency of energy transfer into the pinch does not guarantee net fusion energy output (high density is also required, in addition to the high temperatures FF-1 already achieves), it is necessary for the net fusion goal.
How can FF-1's current be increased? One step is relatively easy — the LPP Fusion research team can put back into use the full 12 capacitors of the device, up from the presently-used 8 capacitors. (The team has put off doing this for now, because this puts more stress on the components and allows fewer spares).
Another step, shortening the electrodes, is already planned. Shorter electrodes have less inductance — a measure of how much magnetic field energy is created for a given amount of current. Less inductance means more current for the same amount of stored energy.

[Димитър]

Кубик пишет: 

Кроме того, нулевой меридиан проходит через Канарские острова, а это в корне не верно.  

Класс!!!  :-)

Ну и правильно!
В XIX веке в Российской империи за нулевой меридиан был принят Пулковский меридиан.

[Chilik]

pkl пишет:
Говорят, их мало и можно не обращать внимания.

Говорят-то говорят, "... а там - дрова!"
Лучше просто на реальные данные посмотреть.
Картинка скорости реакций (сигма-вэ = свёртка произведения сечения на скорость частицы с функцией распределения)


Максимальное отличие - раза в два с половиной.
Пофиг, потому что всё равно пятиметровая бетонная стена нужна.

[pkl]

vlad7308 пишет:
LPP Focus Fusion Report
August 15, 2016
 http://lppfusion.com/wp-content/uploads/2016/08/LPP-Focus-Fusion-Report-August-15.pdf 

Это о чём? Z-пинч?

Chilik'у: расстроили Вы меня! Это что получается, He3D вообще преимуществ не имеет?  А Не3-Не3?

[pkl]

Между тем дали ссылку на новости по лазерному синтезу, а я взял на себя смелость перевести эту статью /прошу не судить строго, переводил гуманитарий   :|   /:

06 сентября 2016г.

Лазер "Омега" увеличил в пять раз выделение энергии от термоядерного синтеза

энергия, зажигание, лазеры, ядерная физика, технология

Facebook  Твиттер  в LinkedIn  гугл  Реддит

Ученые из Рочестерского университета сделали значительный шаг вперед в исследованиях лазерного термоядерного синтеза. Эксперименты с использованием лазера "Омега" в университетской лаборатории лазерной энергетики (ЛЛЭ) создали условия, способные производить слияние ядер с энерговыделением, которое в пять раз превышает нынешний рекорд выделения лазерно-термоядерной энергии в условиях, созданных на установке  NIF в Ливерморской Национальной лаборатории в Калифорнии.

Данные выводы являются результатом многочисленных экспериментов, проведенных учеными ЛЛЭ Шон Реган, Валерием Гончаровым и сотрудниками, чья статья была опубликована в письма в жэтф. Арджин Бозе, докторант по физики в Рочестере в совместной работе с Риккардо Бетти, профессором технических наук и физики, интерпретировали эти результаты в статье, опубликованной в виде краткого сообщения в журнале "Физическое
 обозрение".

Отчеты о Бозе о том, что условия в ЛЛЭ обеспечивают выделение более 100 килоджоулей (кДж) энергии термоядерного синтеза превосходят результаты NIF. Хотя это может показаться маленькой искрой в мире постоянно растущего спроса на энергию, новая работа является важным шагом в давней Национальный исследовательский инициативе по освоению термоядерного синтеза как источника энергии. 100 кДж - это энергия, равная выделению 100-ваттной лампы в течение примерно 20 минут, но в термоядерном эксперименте в NIF, эта энергия выделена за менее чем одну миллиардную доли секунды и этого достаточно, чтобы довести условия на шаг ближе к зажиганию топлива.

"Мы сжали термоядерное горючее до около половины давления, необходимого, чтобы зажечь его. Это результат коллективных усилий с участием многих ученых ЛЛЭ и инженеров", - сказал Реган, руководитель экспериментальной группы ЛЛЭ.

Если термоядерное топливо поджечь, высвободится большое количество термоядерной энергии, значительно большее, чем затраты энергии на его сжатие и воспламенение.

"В лазерном термоядерном синтезе топливная мишень вспыхивает как миниатюрная звезда диаметром около 10 миллиметров и производит энергию, эквивалентную сгоранию нескольких галлонов бензина за миллиардную долю секунды. Мы ещё не дошли, но мы прогрессируем", - сказал Бетти, Роберт л. Маккрори, профессор в лаборатории лазерной энергетики.




20-см усилители лазера "Омега" в лаборатории лазерной энергетики университета Рочестера. 
(Фото: Адам Фенстер/Университет Рочестера)


С точки зрения таких условий, которые необходимы для воспламенения топлива, в двух последних работах ЛЛЭ сообщает, что эксперименты на установке "Омега" согласуются с результатами NIF при экстраполяции к энергетике уровня NIF. Зажигание - основная цель экспериментов по лазерному зажиганию в США.

В рамках своей работы исследователи ЛЛЭ тщательно нацелили 60 лазерных лучей, чтобы сжать миллиметровые ампулы с топливом — подход, известный как прямой метод в инерционном термоядерном синтезе /ИТС/.

Полученные результаты свидетельствуют, что метод прямого сжатия, используемый ЛЛЭ, используемый на самом продуктивном лазере в мире /в пересчёте на количество экспериментов, публикаций и разнообразие экспериментаторов/ - это перспективный путь к синтезу и является жизнеспособной альтернативой по сравнению с другими методами, в 
том числе, NIF. Там исследователи работают над тем, чтобы добиться синтеза с помощью 192 лазерных пучков в рамках подхода, известного как опосредованное сжатие, в котором лазерный свет сначала преобразуется в рентгеновское излучение в корпусе из золота, называемом хольраум. Зажигание пока ещё не достигнуто, но учёные обладают и коллеги в сообществе ИТС добились значительного прогресса в понимании физических процессов и 
разработке инновационных подходов к косвенному зажиганию.







Такие результаты стали возможными благодаря ряду улучшений в прямом методе обжатия.

Одно из них касалось наведения 60 лазерных лучей, которые теперь обжимают мишень более равномерно.

"Это как сжимать воздушный шарик руками; всегда есть части, которые выскакивают где в ваших руках," сказал Кэмпбелл. "Если бы удалось сжать шар во всех точках на поверхности, там будет много больше давления внутри. Иэто происходит, когда лазер обжимает мишень более симметрично".

"Если мы сможем улучшить равномерность обжатия мишени, мы, скорее всего, будем очень близки к условиям, чтобы экстраполировать зажигание на NIF. Это то, на чём мы будем концентрироваться в ближайшем будущем", - говорит Гончаров, директор отдела теории ЛЛЭ.

Есть два других усовершенствования, произведённых в ЛЛЭ: качество оболочки мишени была улучшено, чтобы сделать её легче сжимаемым, а диагностика для определения, что происходит внутри оболочки мишени стала более совершенной. Исследователи теперь могут делать рентгеновские снимки взрыва мишени с разрешением в 40-триллионную долю секунды, что даёт им информацию о том, как более точно настроить лазеры и понять физику процесса.

"То, что мы сделали - это показали преимущества метода прямого обжатия лазером в процессе ядерного синтеза", - сказал Кэмпбелл. "И это должно привести к дополнительным исследованиям возможностей, а также дальнейшего прогресса в области ИТС."

Следующий шаг, говорит Бозе, - разработать теоретическую модель того, что происходит в оболочке мишени, когда туда попадает луч лазера. Эта информация поможет ученым добиться дальнейших улучшений.

Источник - Университет Рочестера

Автор: Брайан Ван на 9/06/2016 

Исходный текст тут:
 http://www.nextbigfuture.com/2016/09/omega-laser-producing-five-times-higher.html


А до меня только по прочтении этой статьи допёрло, зачем они используют хольраум. В науч.-поп. литературе объяснялось, что мол, так проще и быстрее достигнуть термоядерного синтеза. А я всегда недоумевал: капсула и золота - это проще??? В хольрауме излучение УФ-лазеров преобразуется в рентген, который и обжимает мишень. Но ведь и в водородной бомбе используется рентгеновское обжатие!    

Однако, как кучно пошло - теперь и лазерщики зашевелились! Эх, жаль, наша установка в Сарове засекречена.

[Alex_II]

pkl пишет:
Однако, как кучно пошло - теперь и лазерщики зашевелились! Эх, жаль, наша установка в Сарове засекречена.

Так она ровно настолько же для исследований по военной тематике как и вышеописанная... Просто наши это секретят полностью, а американцы нет...

[vlad7308]

pkl пишет:

vlad7308 пишет:
LPP Focus Fusion Report
August 15, 2016
 http://lppfusion.com/wp-content/uploads/2016/08/LPP-Focus-Fusion-Report-August-15.pdf

Это о чём? Z-пинч?

не совсем, но очень близко.

pkl пишет:
 Chilik 'у: расстроили Вы меня! Это что получается, He3D вообще преимуществ не имеет?    А Не3-Не3?

Вы все время хотите простых ответов на очень сложные вопросы.

[pkl]

Хочу!

[mihalchuk]

Chilik пишет:

pkl пишет:
Говорят, их мало и можно не обращать внимания.

Говорят-то говорят, " ... а там - дрова !"
Лучше просто на реальные данные посмотреть.
Картинка скорости реакций (сигма-вэ = свёртка произведения сечения на скорость частицы с функцией распределения)

 
Максимальное отличие - раза в два с половиной.
Пофиг, потому что всё равно пятиметровая бетонная стена нужна.

Что-то не так с картинкой по температуре. Сначала идёт 10, потом 10 в первой степени... Думаю, к каждой степени надо прибавить единичку - так правдоподобнее, при 10 кэВ идет реакция трития с дейтерием.

[Chilik]

mihalchuk пишет:
Что-то не так с картинкой по температуре. Сначала идёт 10, потом 10 в первой степени...

Да, там простой глюк с горизонтальной осью.
Первая цифра должна быть 1 = 10^0.
Не только D-T, но и D-D при этой температуре уже дают заметный выход. По крайней мере, в качестве диагностики мониторы нейтронного потока стоят на многих плазменных установках, у нас тоже.

[Chilik]

pkl пишет:
Это о чём? Z-пинч?

У меня к ним сложное отношение.
Я не понимаю, чего они хотят. Пока экспериментальная база на низком уровне. Известны грабли, которые лежат в известных местах. Если серьёзно идти по их пути, то нужно многократно увеличивать ток в системе. А это - территория проектов типа Z-ZR. Пока что эти их несколько десятков килоджоулей - это экспериментальная база середины 50-х годов. Фильм "Девять дней одного года" и его окрестности. Установку с током 100 кА можно сделать за месяц. Установку с током 1 МА можно сделать за год. Установку с током 10 МА лично мне не сделать никогда, тут уже знания, деньги и технологии нужны, и неслабая команда. Они пока в том месте, откуда следующие шаги становятся трудными.
Но они шагать в нужную сторону не очень торопятся. В документе - слова про работу с бериллием. Как-то лет 25 назад обсуждали один из проектов. Отказались. Гадость редкостная и любое простое действие требует полностью автономной атмосферы и сложной системы очистки. Тем более в экспериментах, где бериллий будет распыляться в нанопыль. А ребята хотят просто поставить пылесосные фильтры...
А пока что уровень команды виден из фразы в отчёте, что их сверхбыстрая ПЗС-камера запускается от электрических наводок. Это - тоже из экспериментальной культуры 50-60х годов, если ей никто не научил, то шишки придётся самим набивать.
В любом случае - успехов.
"Пусть цветут все цветы" (C)

[Chilik]

pkl пишет:
Между тем дали ссылку на новости по лазерному синтезу ... Исходный текст тут:
 http://www.nextbigfuture.com/2016/09/omega-laser-producing-five-times-higher.html 

Спасибо за наводку, интересная и важная новость, но исходный текст на самом деле тут:     
http://www.rochester.edu/newscenter/a-first-for-direct-drive-fusion/
Я чуть-чуть позволю себе прокомментировать, при этом фразы буду цитировать в удобном мне порядке.

pkl пишет:

Полученные результаты свидетельствуют, что метод прямого сжатия, используемый ЛЛЭ, используемый на самом продуктивном лазере в мире /в пересчёте на количество экспериментов, публикаций и разнообразие экспериментаторов/ - это перспективный путь к синтезу и является жизнеспособной альтернативой по сравнению с другими методами, в
том числе, NIF.

Это старая известная песня. Есть два основных подхода к сжатию лазерных мишеней (если не считать новомодного быстрого поджига aka fast ignition): прямое и непрямое обжатие мишени. Исторически команда Рочестера с лазером Омега шла по первому пути, ливерморцы с NIF - по второму. До запуска NIF именно Омега был самым совершенным лазером в мире. Бодания продолжаются всё время. Есть плюсы и минусы и по физике, и по технологиям в каждом из подходов. На мой вкус, принципиальная разница в том, что из прямого обжатия можно получить в итоге электростанцию, а из непрямого - только мини-бомбочку для целей товарища майора (что, собственно, NIF и не скрывает). За последние лет пять всё внимание почтеннейшей публики было приковано к ливерморскому лазеру: сначала ждали быстрых успехов, потом зубоскалили по поводу неудач, потом сказали что-то типа "...ыть же ты, блин!" и стали с интересом следить, как их команда героически мелкими шажками пытается доползти до хотя бы Q = 1. В этом смысле Рочестер тоже захотел себе капельку внимания. А команда и машина у них там замечательные и много вещей они сделали впервые (или говорят, что сделали впервые, в полузакрытых работах может быть и такое).

pkl пишет:

Отчеты о Бозе о том, что условия в ЛЛЭ обеспечивают выделение более 100 килоджоулей (кДж) энергии термоядерного синтеза превосходят результаты NIF.

Ага, гуманитарий.    
На самом деле они примерно вот что говорят:
"Мы рассчитали, что если бы эти из Ливермора не выделывались и использовали бы наш подход с прямым обжатием, то у них было бы в пять раз больше нейтронов, чем сейчас, а именно - в районе 100 кДж". Не такими словами, конечно, но смысл такой. Исходная фраза звучала так:

Experiments using the OMEGA laser at the University's Laboratory of Laser Energetics (LLE) have created the conditions capable of producing a fusion yield that's five times higher than the current record laser-fusion energy yield, as long as the relative conditions produced at LLE are reproduced and scaled up at the National Ignition Facility (NIF) at Lawrence Livermore National Laboratory in California.

Проблема только в том, что 10-метровая шарообразная мишенная камера NIF с "отростками" финальной оптики была сконструирована так, чтобы работать с хольраумом. В ней нет возможности обеспечить сферически-симметричное облучение, как в Рочестере. Я не знаю, можно ли в принципе её приспособить под эту схему. Слышал - что нет. Разве что целиком заменять, а это много денег и много времени (камера была помещена в здание на этапе строительства, придётся разбирать много чего из оптики и диагностического оборудования и ломать стены, а потом восстанавливать). Думаю - политически невозможно, Ливермор будет отбиваться до последнего. Пока ближайшим вероятным рубежом отступления для них видится переход на французский дизайн хольраума: "мяч для регби" в отличие от традиционной американской "консервной банки".

pkl пишет:
жаль, наша установка в Сарове засекречена.    

Да не сильно она и засекречена, на самом деле. Схема и параметры опубликованы, в том числе доклады о текущем состоянии работ делаются и на всероссийских и на международных конференциях. Есть интересные моменты, которые отличают саровскую машину от американской и французской. Засекречены конкретные детали проекта, которые и не особенно интересны для обывателя. Пока (тук-тук-тук) там всё в порядке с реализацией проекта. Если будут успехи, то нам про них расскажут обязательно. Но пока ещё рано, машина строится.

[vlad7308]

Chilik пишет:

pkl пишет:
Это о чём? Z-пинч?

У меня к ним сложное отношение.
Я не понимаю, чего они хотят.

Ну это нужно прочитать все их отчеты года с 2009-2010. Их довольно много, но они небольшие.
"во-первых, это интересно" (С) 
во-вторых, станет понятен их общий роадмап и underlying physics, из которой он вытекает
в-третьих, станут понятны причины бедности и некоторой примитивности технологии, и постоянные задержки графика
в-четвертых, обнаружатся и некоторые интересные достижения

[pkl]

The HiPER Project
Проект термоядерной электростанции на ЛТС, ни больше, ни меньше!

Правда, последняя новость датирована 5 октября 2014 г. Но в 2017 г. обещают пустить!  

Точнее, установку обещают сдать в этом году, а в следующем - открыть доступ для учёных.

[pkl]

Chilik пишет:

pkl пишет:
Между тем дали ссылку на новости по лазерному синтезу ... Исходный текст тут:
 http://www.nextbigfuture.com/2016/09/omega-laser-producing-five-times-higher.html

Спасибо за наводку, интересная и важная новость, но исходный текст на самом деле тут:    
 http://www.rochester.edu/newscenter/a-first-for-direct-drive-fusion/

:oops:

Новость не я нашёл, отсюда и...

... Ливермор будет отбиваться до последнего. Пока ближайшим вероятным рубежом отступления для них видится переход на французский дизайн хольраума: "мяч для регби" в отличие от традиционной американской "консервной банки". 

Тоже из золота? Возможно вообще какой-то другой металл использовать, подешевле?

pkl пишет: 
жаль, наша установка в Сарове засекречена. 

Да не сильно она и засекречена, на самом деле. Схема и параметры опубликованы, в том числе доклады о текущем состоянии работ делаются и на всероссийских и на международных конференциях. Есть интересные моменты, которые отличают саровскую машину от американской и французской. Засекречены конкретные детали проекта, которые и не особенно интересны для обывателя. Пока (тук-тук-тук) там всё в порядке с реализацией проекта. Если будут успехи, то нам про них расскажут обязательно. Но пока ещё рано, машина строится.

Ну не знаю, я вот на сайте ВНИИЭФ только это:
 http://www.vniief.ru/wps/wcm/connect/vniief/site/researchdirections/Research/plasmaphysics/
нашёл. :oops:

[pkl]

vlad7308 пишет: 

Chilik пишет: 

pkl пишет: 
Это о чём? Z-пинч?

У меня к ним сложное отношение.
Я не понимаю, чего они хотят. 

Ну это нужно прочитать все их отчеты года с 2009-2010. Их довольно много, но они небольшие.
"во-первых, это интересно" (С) [IMG]
во-вторых, станет понятен их общий роадмап и underlying physics, из которой он вытекает
в-третьих, станут понятны причины бедности и некоторой примитивности технологии, и постоянные задержки графика
в-четвертых, обнаружатся и некоторые интересные достижения

А как бы общими словами описать их работу можете?[IMG]

[vlad7308]

я увы недостаточно хорошо владею предметом

вкратце -
1. имеется старая теория 70х что ли годов, из которой вытекает, что зажечь p-B11 вообще нельзя, ибо потери на эээ... bremstrahlung... то есть на рентгеновское излучение плазмы (точнее, электронов плазмы) при потребных для синтеза параметрах всегда будет выше, чем энергия синтеза
2. их chief scientist и глава проекта Эрик Лернер считает, что нашел ошибку в этой теории. Точнее, не совсем ошибку, а нашел, как добиться снижения bremstrahlung на порядки. Чуть конкретнее (но не особо) - путь к этому лежит в достижении сильной теромодинамической неравновесности плазмы, точнее - температура электронов должна быть сильно ниже, чем ионов. Старая теория исходит как раз из равновесной (квази-)стационарной плазмы.
3. На эту тему у него есть пара статей в PoP и патентов еще с 90х годов, кажется. Один из них, например, касается влияния на эту неравновестность слабого аксиального (осевого) магнитного поля в устройстве, которое он называет Dense Plasma Focus. Тут физику я уже не понимаю (но мало ли чего я тут не понимаю - специальность совершенно не моя). Сам DPF - это пинч-машина, но не z-пинч, насколько я могу судить.
4. С 2008 кажется года у него своя лаборатория, без нормального финансирования, в которой он с небольшой командой (3-7 человек в разное время) построил (и продолжает строить) этот самый девайс и экспериментирует с ним в разных режимах, проверяя свою теорию - как все, путем нанесения экспериментальных точек на теоретическую кривую. Попутно борясь со всякими косяками и проблемами, которые в общих чертах прекрасно знакомы каждому физику-экспериментатору. Что вакуумный насос - говно, что свежеизготовленный цельный вольфрамовый катод за 200 килобаксов потрескался, что один изолятор не держит толчка от пинча и сыпется, а у второго миропоры, а у третьего сопротовления маловато, что 8 ключей для подачи энергии от конденсаторов в девайс срабатывают не одновременно - разница в несколько мкс, но этого достаточно чтобы пинч развалился, что материал катода и камеры постоянно дает тяжелые примеси в плазму, из-за которых она на порядки менее плотная, чем предсказывает теория, и тд и тп. Кто занимался экспериментальной физикой - тот поймет. Экспериментальная физика - она только в технике молодежи такая вся красивая, простая и успешная.
5. но тем не менее прогресс у них постепенно идет. Лернер считает, что его теория и скейлинг, из нее вытекающий, пока подтверждается экспериментально (дада я знаю что с плазмой всегда так, пока не...). Раз в пару-тройку лет выходит хорошая статья в PoP. Роадмап (в базовых стадиях) особо не менялся с 2010 года, но сроки постоянно сдвигаются, ибо почти каждая мелкая проблема превращается в немелкую и стопорит эксперименты на месяцы, а иногда и год-полтора.
6. Ну и чуть-чуть красивых картинок в стиле "ПопМеха" и "Техники молодежи". На выходе - если все получится - Лернер обещает безнейтронный синтез p-B11 с прямым преобразованием в электричество (то есть без котлов и турбин). Масштабируемый "вниз" до размера 20футового контейнера массой в пару-тройку тонн на все, и с мощностью 5 МВт. Требующий суточного обслуживания примерно раз в месяц. Практически не срущий вокруг радионуклидами, гаммой и прочими неприятными вещами. И наконец - sic! - специально для любителей космонавтики - представляющий из себя практически готовый космический двигатель малой тяги. Ибо энергетический выход из него - это узкий пучок ионов, фокусируемый магнитным полем самого пинча, никаких холодильников (ну почти никаких) не требуется, ибо нет термодинамического цикла, УИ бешеный (в чистом виде что-то типа 3 млн сек, и легко размениваемый на тягу), и тд. В общем мечта космонавтики

[pkl]

Здорово! Но по мне - так слишком хорошо, чтобы быть правдой. Я привык, что если термоядерный реактор - так размером с крытый стадион. А если ТЯРД - то это дрын длиной в пару км.

[vlad7308]

pkl пишет:
Я привык, что если термоядерный реактор - так размером с крытый стадион. А если ТЯРД - то это дрын длиной в пару км.

Шестопер заразил гигантизмом?