1. LENR.SU - форум для обмена опытом по постройке устройств Свободной Энергии, поиск единомышленников. Cold Fusion, Холодный Ядерный Синтез - описание экспериментов и полученных результатов. ХЯС, LENR, НЭЯР, Low Energy Nuclear Reaction. ЭНЕРГОНИВА - Вачаев А.В. Шаровая молния, опыты с плазмой, плазменное горение. ВД 2 рода, устройства безопорной тяги, антигравитация, Инерциоид, Гравицапа. Эфир и теории эфира, критика Теории Относительности. Мировой заговор, запрещенные технологии, сокрытие тайны свободной энергии, Сыны ОМЕРТЫ и ЭНЕРГОЭФФЕКТИВКА

"Горячий" ядерный синтез, ядерные технологии, ядерная энергетика

Тема в разделе "Технологии, решения, инновации", создана пользователем M-Serge, 8 окт 2019.

  1. M-Serge

    M-Serge Well-Known Member

    Планируется размещение материалов о технологиях "горячего" ядерного синтеза и инновациях в ядерной энергетике.

    «Прорыв»: энергетика будущего
     
  2. Механик

    Механик Well-Known Member

    По факту имеем все тот же паровоз, но ядерный.
     
  3. M-Serge

    M-Serge Well-Known Member

    Элемент будущего. Все о замкнутом ядерном цикле.
     
  4. M-Serge

    M-Serge Well-Known Member

    "Атомный путь" для компании "ТВЭЛ"
     
  5. M-Serge

    M-Serge Well-Known Member

    Реакторы на быстрых нейтронах




     
  6. M-Serge

    M-Serge Well-Known Member

    Атомная батарейка
     
  7. M-Serge

    M-Serge Well-Known Member

    Ядерная батарейка Росатома
    11 дек. 2020 г.
     
  8. M-Serge

    M-Serge Well-Known Member

    Cобрать ТЕРМОЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР у себя дома? :eek:
    5 дек. 2020 г.
     
  9. M-Serge

    M-Serge Well-Known Member

    Вечная энергия.
    Замкнутый ядерный топливный цикл.

    8 февр. 2021 г.
     
  10. Bolgarin

    Bolgarin Well-Known Member

    И это чушь - там признают и о проблемах с нейтронами от дейтерий-трития:

    https://nplus1.ru/news/2023/02/25/p11B-fusion

    "
    Реакцию термоядерного синтеза ядер водорода и бора впервые увидели в магнитно-удерживаемой плазме
    Результат позволит исследовать такой синтез в нужных для зажигания условиях

    Физики из США и Японии сообщили о первом успешном наблюдении реакции термоядерного синтеза ядер водорода и бора в магнитно-удерживаемой плазме, сопровождаемого рождением трех альфа-частиц. Ранее это удавалось сделать только на ускорителях и плазме, поддерживаемой лазером. Проведенная работа — необходимый шаг на пути создания условий для самоподдерживающегося горения водорода и бора. Исследование опубликовано в Nature Communications.

    Термоядерный синтез ядер водорода и бора имеет ряд преимуществ перед более популярными сценариями синтеза. Такая реакция не приводит к образованию нейтронного излучения, поскольку ее продуктами становятся только лишь три альфа-частицы, от которых гораздо проще защититься. Кроме того, бор и водород не токсичны и не радиоактивны и находятся в природе в изобилии.

    Но есть и проблемы. Физики точно знают характеристики этой реакции в основном по бомбардировке протонами борных мишеней. Увидеть же эту реакцию в плазме удается только с помощью мощного лазера. Причина в более высоком пороге, из-за чего температура, необходимая для протон-борного синтеза в плазме, в 30 раз выше, чем у самого «холодного», дейтерий-тритиевого решения.

    На разрешения этих трудностей были направлены объединенные усилия американских физиков из стартапа TAE Technology и японских физиков из Национального института термоядерных исследований. Коллаборация долгое время развивала идею о том, что зажечь такую реакцию в магнитно-удерживаемой плазме все же можно, если нарушить в ней условия теплового равновесия между электронами и ионами. Теперь же ученым удалось впервые зафиксировать продукты такого процесса.

    Эксперимент проходил на стеллаторе Large Helical Device, расположенном в Национальном институте термоядерных исследований. Физики проводили боронизацию плазмы, вбрасывая в нее порошок из субмиллиметровых песчинок нитрида бора. По их оценкам бор скапливался в окрестности середины шнура, достигая концентрации 6 × 1017 частиц на кубический метр.

    Другой важный компонент установки – это инжектор нейтрального пучка, через который в плазму залетали протоны высоких энергий. Спустя некоторое время в плазме начиналась реакция, которая приводила к рождению альфа-частиц. Часть частиц покидала границу плазмы, где дополнительное магнитное поле перенаправляло их на плоский детектор площадью 2000 квадратных миллиметров. В его основе лежит частично обедненный кремниевый полупроводник, работающий в режиме фотодиода. Ученые поворачивали детектор так, чтобы минимизировать влияние рентгеновского излучения.

    Параллельно с экспериментом команда проводила численные симуляции рождения альфа-частиц с помощью программного пакета FBURN. В результате теория и эксперимент согласовались в пределах стандартного отклонения. По словам авторов, проделанное исследование еще далеко от зажигания самоподдерживающейся реакции. Однако оно позволит исследовать реакции синтеза ядер водорода и бора в условиях магнитно-удерживаемой плазмы, без чего главной цели достичь невозможно."


    А пока идиоты жертвуются про аншлюса с гендерами - АЭС синтезируют U239 и тихонечко производят электричество.
     
    Последнее редактирование: 26 фев 2023
  11. M-Serge

    M-Serge Well-Known Member

    Магнитно-удерживаемый бороводородный синтез
    01.05.2023 г.
     
  12. Bolgarin

    Bolgarin Well-Known Member



    Proton + Boron-11 = 1p + 11B → 3х4He + 8.7 MeV
    https://en.wikipedia.org/wiki/Aneutronic_fusion

    Интересно что этот изотоп более изобильный (80%) и не тот, который используют с нейтронами, для оперирования недоступных для скальпеля органов.
    Там реакция тоже дает не плохой избыток энергии.
     
  13. M-Serge

    M-Serge Well-Known Member

  14. M-Serge

    M-Serge Well-Known Member

    Нуклеосинтез, все варианты
    В середине ХХ столетия сформировались две гипотезы образования химических элементов:
    • химические элементы образуются в звездах нашей Галактики и затем выбрасываются в межзвездное пространство, поставляя материал для последующей эволюции химического состава Вселенной;.
    • химические элементы образовались на дозвездной стадии во время первоначального горячего состояния расширяющейся Вселенной.
    C современной точки зрения, два наиболее распространенных химических элемента во Вселенной: водород (~90%) и гелий (~9%), образовались на дозвездной стадии эволюции Вселенной. Все остальные элементы возникли в результате превращения химических элементов в звездах.

    1. Распространенность химических элементов
    2. Дозвездный нуклеосинтез
    3. Синтез ядер в звездах
    4. Горение водорода
    5. CNO-цикл
    6. α-процесс в звездах
    7. Образование ядер в районе A ≈ 50
    8. Образование тяжелых элементов
    9. Нуклеосинтез под действием космических лучей
    10.Кварк-глюонная плазма


    13.1. Распространенность химических элементов
    Нуклеосинтезом называют образование атомных ядер в естественных условиях. Атомные ядра образуются в ядерных реакциях, происходящих во Вселенной на различных стадиях её эволюции. Три основных механизма нуклеосинтеза:
    • космологический (первичный или дозвёздный) нуклеосинтез,
    • синтез ядер в звёздах и при взрывах звёзд,
    • нуклеосинтез под действием космических лучей.
    Распространённостью элементов называется число ядер данного элемента в веществе, приходящееся на определённое число ядер. Распространённость кремния (Si) принята равной 106. Особенности распространённости элементов:
    1. Элементное вещество Вселенной в основном состоит из водорода – 91% всех атомов.
    2. Гелий занимает второе место, составляя ≈ 9% всех атомов.
    3. Существует глубокий минимум, соответствующий литию, бериллию и бору.
    4. Следующий за ним резкий подъём повышенной распространённости углерода и кислорода.
    5. За кислородным максимумом идёт скачкообразное падение вплоть до скандия (Z = 21, А = 40).
    6. Наблюдается повышенная распространённость элементов в районе железа («железный пик»).
    7. После А ≈ 60 уменьшение распространённости происходит более плавно, наблюдаются локальные максимумы в районе магических чисел протонов или нейтронов 50, 82, 126.
    8. Как правило, распространённость чётно-чётных нуклидов (чётные Z и N) выше, чем соседних нуклидов с нечётным числом нуклонов.
    9. Наиболее легкие стабильные изотопы ряда химических элементов 74Se, 73Kr, 92Mo, 96Ru − имеют распространенность на два порядка меньше, чем соседние более тяжелые стабильные изотопы.
    [​IMG]
    Рис. 13.1. Логарифм распространенности нуклидов во Вселенной в зависимости от массового числа (по данным Е. Андерса и Н. Гривса, 1989).

    13.2. Дозвездный нуклеосинтез
    При температурах T >> 1010 К (и кинетических энергиях >> 1 МэВ) нейтроны и протоны благодаря реакциям слабого взаимодействия находились в состоянии термодинамического равновесия

    p + e− ↔ n + νe,

    p + [​IMG]e ↔ n + e+,

    n ↔ p + e− + [​IMG]e.

    Вероятность образования состояния с энергией Е описывается распределением Гиббса:

    W = Ae-E/kT.

    В условиях термодинамического равновесия соотношение между числом нейтронов и протонов будет определяться разностью масс нейтрона и протона:

    [​IMG]

    Примерно через 2 с после Большого Взрыва при Т ≈ 1010 К средние кинетические энергии частиц стали меньше 1 МэВ. Равновесное отношение концентраций нейтронов и протонов nn/np уменьшилось к этому моменту до ≈ 1/6 и до начала первичного нуклеосинтеза это отношение снижалось в основном за счёт распада нейтронов.
    Условия для синтеза более сложных легчайших ядер возникли во Вселенной примерно через минуту после Большого Взрыва. Во Вселенной в результате аннигиляции частиц и античастиц на 1 протон приходилось 109 фотонов. Образование дейтерия стало возможным, когда энергия фотонов стала меньше энергии фоторасщепления дейтерия − 2.2 МэВ. Цепочка основных реакций синтеза гелия:

    p + n → 2H + γ (Q = +2.22 МэВ),
    [​IMG]
    2H + 3H → 4He + n (Q = 17.59 МэВ),
    2H + 3He → 4He + p (Q = + 18.35 МэВ).

    Для каждой реакции указана выделяющаяся энергия Q.
    За время 1–3 минуты практически все нейтроны оказались связанными в 4He. Последовавшее вслед за этим снижение температуры и плотности Вселенной остановило реакции синтеза.

    [​IMG]
    Рис. 13.2. Изменение выхода легчайших ядер и барионной плотности (штриховая линия) на этапе космологического нуклеосинтеза.

    13.3. Синтез ядер в звездах
    1. Горение водорода. Это один из основных процессов, поддерживающих длительное выделение энергии в звездах. При горении водорода происходит слияние 4-х ядер водорода с образованием ядра 4He. Этот процесс происходит либо в pp-цепочке, либо в циклических ядерных реакциях с участием более тяжелых ядер − C, N, O, Ne и других, играющих роль катализатора. Сюда же относятся процессы с участием протонов, в которых производится некоторое количество легких элементов.
    2. Горение гелия. После того, как в звезде накапливается гелий, под действием сил гравитации гелиевое ядро сжимается, становится достаточно плотным и горячим и в нем начинается процесс горения гелия с образованием ядер 12C, 16O, 20Ne.
    3. α-процесс. Процесс последовательного добавления α-частиц к ядру 20Ne с образованием ядер 24Mg, 28Si, 32S, 36Ar, 40Ca. Он описывает повышенную распространенность элементов типа Nα, где α − ядро 4He, а N − целое число.
    4. е‑процесс. Процесс, в котором в условиях термодинамического равновесия образуются элементы, расположенные в районе железного максимума.
    5. s‑процесс. Образование ядер тяжелее железа в результате медленного последовательного захвата нейтронов. Скорость s-процесса меньше скорости β-распада образующихся в процессе захвата нейтронов радиоактивных ядер. Длительность s-процесса от 102 до 105 лет. s‑процесс отвечает за образование максимумов в распространенности элементов при A ~ 90, 138 и 208.
    6. r‑процесс. Образование ядер тяжелее железа в результате быстрого последовательного захвата нейтронов со скоростью, существенно превышающей скорость β-распада образующихся радиоактивных ядер. Характерное время r‑процесса 0.01–100 с. В результате r‑процесса в кривой распространенности элементов возникают максимумы при A = 80, 130 и 195.
    7. p‑процесс. Образование наиболее легких изотопов ядер. Он включает в себя образование и захват позитронов, захват протона, фоторождение нейтрона, (p,n)-реакции.
    8. X‑процесс. Изотопы 6,7Li, 9Be, 10,11B образуются в реакциях расщепления под действием космических лучей.
    13.4. Горение водорода
    [​IMG]
    Рис.13.3. Горение водорода в реакции 4p → α.

    [​IMG]
    Рис.13.4. Спектр нейтрино, образующихся на Солнце в результате горения водорода в реакции
    4p → α и в CNO-цикле.

    13.5. CNO цикл
    [​IMG]
    Рис. 13.5 Схема CNO цикла

    Цепочка реакций I

    12C + p → 13N + γ (Q = 1.94 МэВ),
    13N → 13C + e+ + νe (Q = 1.20 МэВ, T1/2 = 10 мин),
    13C + p → 14N + γ (Q = 7.55 МэВ),
    14N + p → 15O + γ (Q = 7.30 МэВ)
    15O → 15N + e+ + νe (Q = 1.73 МэВ, T1/2 = 124 с),
    15N + p → 12C + 4He (Q = 4.97 МэВ).

    Цепочка реакций II

    15N + p → 16O + γ (Q = 12.13 МэВ),
    16O + p → 17F + γ (Q = 0.60 МэВ),
    17F → 17O + e+ + νe Q = 1.74 МэВ, T1/2 = 66 c),
    17O + p → 14N + α (Q = 1.19 МэВ).

    Цепочка реакций III

    17O + p → 18F + γ (Q = 6.38 МэВ),
    18F → 18O + e+ + νe (Q = 0.64 МэВ, T1/2 = 110 мин),
    18O + p → 15N + α (Q = 3.97 МэВ).

    13.6. α-процесс в звездах
    [​IMG]
    4He + 4He + 4He → 8Be + 4He → 12C* → 12C + γ

    12C + α → 16O + γ (Q = 7.16 МэВ),
    16O + α → 20Ne + γ (Q = 4.73 МэВ),
    20Ne + α → 24Mg + γ (Q = 9.31 МэВ),
    24Mg + α → 28Si + γ (Q = 9.98 МэВ),
    28Si + α → 32S + γ (Q = 6.95 МэВ).

    [​IMG]
    Рис. 13.6 α-Процесс в звездах. Приведены нижние уровни ядер 8Be, 12C и 16O.

    13.7. Образование ядер в районе А ≈ 50, е-процесс
    [​IMG]
    Рис. 13.7. Сеть ядерных реакций, приводящих к синтезу элементов от гелия до германия.

    13.8. Образование тяжелых элементов
    s-процесс. Образование тяжёлых элементов в результате реакции (n, γ):

    (A, Z) + n → (A+1, Z) + γ.

    Если образовавшееся в реакции захвата нейтронов ядро (A+1, Z) нестабильно, то при малых плотностях нейтронов более вероятен β-‑распад этого ядра

    (A+1, Z) → (A+1, Z+1) + е− + [​IMG]e,

    чем захват им следующего нейтрона. Условие такого развития процесса обычно выражают соотношением τnγ >> τnβ, где τnγ − время жизни ядра до захвата нейтрона. Такой процесс называют медленным или s-процессом (от англ. slow). Характерные значения τnγ в этом процессе – годы.

    [​IMG]
    Рис. 13.8. Образование элементов с Z = 26–33 в s-процессе.

    В качестве исходных ядер, из которых в результате последовательного захвата нейтронов образуются тяжёлые ядра, обычно выбирают ядра «железного пика». При плотности нейтронов
    1010 см-3 время, необходимое для образования свинца из железа, составляет около 103 лет.
    r-процесс

    Если плотности нейтронов достигают значений 1019–1020 см-3, то время жизни ядра до захвата нейтрона τnγ снижается до ≈ 10-3 с и скорость захвата ядром нейтрона во много раз превышает скорость его β-распада τnγ << τnβ. Захват нейтронов происходит до тех пор, пока скорость реакции (n,γ) не станет меньше скорости β‑распада изотопа. При этом ядро успевает захватить 10–20 нейтронов прежде чем испытает β‑распад. Такой процесс называют быстрым или r‑процессом (от англ. rapid).
    Линия на NZ-диаграмме, вдоль которой происходит образование ядер в r-процессе, смещена от долины стабильности (трека s-процесса) в направлении нейтронноизбыточных изотопов.

    [​IMG]
    Рис. 13.9. Пути (треки), вдоль которых идёт формирование ядер в s- и r-процессах.

    [​IMG]
    Рис. 13.10. Основные этапы эволюции массивной звезды (M > 25M☉)

    Масса, M☉ Ядерные реакции синтеза в звёздах различной массы
    0.08 Нет
    0.3 Горение водорода
    0.7 Горение водорода и гелия
    5.0 Горение водорода, гелия, углерода
    25.0 Все реакции синтеза с выделением энергии
    [​IMG]
    Рис. 13.11. Эволюция массивной звезды (M > 25M☉).

    Предсверхновая

    [​IMG]
    Рис. 13.12. Содержание элементов в звезде с массой 25M☉
    в зависимости от массы внутренней области.

    13.9. Нуклеосинтез под действием космических лучей
    Х-процесс

    Изотопы Li, Be, B образуются в реакциях расщепления (скалывания) при взаимодействии галактических космических лучей с веществом межзвёздной среды:
    1) лёгкая компонента космических лучей (быстрые протоны и α-частицы) в результате столкновения с тяжёлыми ядрами межзвёздной среды вызывает расщепление их с образованием изотопов Li, Be, B, которые затем смешиваются с межзвёздной средой;
    2) быстрые ядра С, N, O, входящие в состав космического излучения, сталкиваясь с ядрами Н и Не, превращаются в Li, Be, B.

    [​IMG]
    Рис. 13.13. Основные компоненты первичных космических лучей.

    [​IMG]

    Рис. 13.14. Каскад вторичных частиц в атмосфере Земли.
    13.10. Кварк-глюонная плазма
    При высоких температурах и больших плотностях адронной материи образуется кварк-глюонная плазма. В естественных условиях кварк-глюонная плазма существовала в первые 10-5 с после Большого Взрыва.

    [​IMG]

    Условия для образования кварк-глюонной плазмы могут существовать и в центре нейтронных звезд. Переход в состояние кварк-глюонной плазмы происходит как фазовый переход 1-го рода при температуре T ≈ 200/k МэВ (k = 8.62·10-11 МэВ/Кельвин). Методом получения кварк-глюонной плазмы является соударение релятивистских тяжелых ионов. Одна из основных проблем − идентификация состояния кварк-глюонной плазмы. Это может быть сделано по аномальному выходу лептонных пар, эмиссии фотонов, аномально большому выходу странных частиц.
     
  15. M-Serge

    M-Serge Well-Known Member

  16. M-Serge

    M-Serge Well-Known Member

    Роберт Оппенгеймер
    важнейший физик в истории

    22 июля 2023 г.
     

Поделиться этой страницей