?

Log in

No account? Create an account

Previous Entry | Next Entry

Увидел в журнале "Успехи физических наук" нежиданную статью от специалистов по мюонному катализу. Статья аж от августа 1990 года, и основная фабула ее в попытке построения энергетики, основанной на трансмутации урана 238 в плутоний (с последующим сжиганием в АЭС), при этом нейтроны на эту трансмутацию будут браться в термоядерном источнике с мюонным катализом. А теперь чуть подробнее.


Схематичное изображение цикла мюонного катализа.

Экзотичная идея мюонного катализа термоядерной энергии родилась в 50х годах 20 века и заключается в том, что если заменить электрон (хотя бы один) в молекуле состоящей из изотопов водорода D и T (впрочем, подойдут и DD и TT молекулы), то между ними произойдет термоядерная реакция слияния. Мюон - частица нестабильная, с временем жизни ~2 микросекунды, но за это время он в состоянии катализировать до 100-130 реакций слияния. И это экспериментальные данные, т.е. реакция вполне себе работает. К сожалению, энерговыход от 100 катализированных реакций с учетом кпд получается меньше, чем затраты на генерацию одного мюона. Это стало понятно к концу 70х, после чего тема мюонного катализа подзаглохла...


Слева в штуках - сколько нужно катализировать реакций одному мюону для разных вариантов Q (энергобаланса установки) и возможные пути увеличения этого значения. Картинка из этой книги.

Так вот, говорят нам авторы, а что, если использовать энергоубыточную реакцию для получения нейтронов, которых может быть после размножения в урановой мишени порядка 200 с одного мюона для трансмутации отвального обедненного урана в плутоний? А плутоний потом использовать в АЭС.

А вот такой генератор мюонов есть у японцев для исследований в области мюонного катализа (впрочем, не только по нему).

Интересно, что теоретический энергомонстр страдает недостатками сразу всех мыслимых концепций ядерной энергетики. Не любите радиохимическую переработку? Она тут есть. Гложут сомнения в том, что можно сделать дешевый, надежный ускоритель на порядок мощнее существующих? Придется поверить. Кажется дикой идея совмещать электротермоядерную установку с ядерным реактором с точки зрения лицензирования? Ну а вот придется.

Тем не менее нарисованный концепт хорошо рисует некую теоретическую оторванность, часто появляющуюся в работах ученых, и иногда (но не всегда!) полезную для нащупывания контуров возможного и технически реализуемого когда-нибудь в будущем.

Comments

( 20 comments — Leave a comment )
gordienkonik
Feb. 12th, 2016 02:48 am (UTC)

Не помню точно, когда мне приходила в голову эта идея после первого или второго прочтения теории о холодном ядерном синтезе и никогда не мог понять почему не сделали. Ну а теперь приятно удивлён что догадка была верна, жаль только не реализована нами.

b_my
Feb. 12th, 2016 09:40 pm (UTC)
"Нами" (русскими) она давно реализована, обглодана, обсосана. И выкинута ещё в 80-е. В 90-е по этой тематике публиковались уже больше по инерции.
Увы, этот локоть очень близко, но укусить нет никакой видимой возможности.
freedom_of_sea
Feb. 12th, 2016 08:08 am (UTC)
если нейтроны есть, то плутоний можно жечь в докритическом режиме
tnenergy
Feb. 12th, 2016 08:39 am (UTC)
Нейтроны имеют свою цену, и если бы они были подешевле, то можно было бы хоть U238 жечь, без проблем. Эта идея очень стара, и статья выше как раз попытка вывернуться из тупика с дороговизной нейтронов.
(Deleted comment)
amginskiy
Feb. 12th, 2016 08:28 am (UTC)
У Нобелевского лауреата по физике Карло Руббиа есть проект ториевого реактора с ускорителем протонов. Одна норвежская компания выкупила его патент и пишут, что даже строит опытную станцию.
tnenergy
Feb. 12th, 2016 08:38 am (UTC)
У него не просто "проект", это целое направление в ядерных реакторах, ADS. Оно получило хороший импульс после Чернобыльской аварии (т.к. как раз нивелирует этот канал развития аварий), и Рубия тут основной запевальщик. Насчет норвегов тут, кажется, ошибка, т.к. ADS еще очень далеки от воплощения в жизнь, самый крупный проект на сегодня - это MYRRHA в Бельгии. А в Норвегии, на реакторе Халден исследуют ториевое топливо, но не более того.
amginskiy
Feb. 12th, 2016 09:28 am (UTC)
Писали здесь. Статья еще от 10-го года, после о них, норвегах, ни разу ничего не слышал.
b_my
Feb. 12th, 2016 09:52 pm (UTC)
Насчёт 130 - не совсем верно. Точнее, верно не полностью.

До 200 в дейтерий-тритиевой плазме. Есть у d+t молекулы промежуточный уровень, который этому очень способствует.

Ну и истоки ограничения на количество синтезов - НЕ время жизни мюона как таковое, а "приклеивание" мюона к гелию. Вероятность такая есть при каждом акте синтеза. А поскольку у гелия заряд двойка, то стащить мюон с гелия в холодном веществе нет почти никакой возможности, и он уже там, на гелии гибнет. Если бы мюон каким-нить образом от этого избавить, то его время жизни в плотной плазме вполне позволяет провести требуемые 700-900 актов синтеза (что вполне достаточно для нейтронной подсветки подкритичного реактора).
То есть, это не фундаментальное такое ограничение, это такое ограничение, где есть видимость, что можно как-то всё-таки извернуться и вывернуться.
tnenergy
Feb. 13th, 2016 07:20 am (UTC)
>Насчёт 130 - не совсем верно. Точнее, верно не полностью.

Значение взято из статьи по ссылке, там самое большое - 150+-20 (приведено в начале 7 страницы). При этом сами они используют в расчетах значение 100.

>То есть, это не фундаментальное такое ограничение, это такое ограничение, где есть видимость, что можно как-то всё-таки извернуться и вывернуться.

О чем рассуждается в книжке https://books.google.ru/books?id=s8a5PphYZJ8C&pg=PA194&dq=muon+catalyzed+fusion+efficiency&hl=en#v=onepage&q=muon%20catalyzed%20fusion%20efficiency&f=false. Но пока далеко даже до scientific breakeven'a.
b_my
Feb. 13th, 2016 12:04 pm (UTC)
Это относительно недавние результаты.
Тут чуть более современный обзор:
http://hepd.pnpi.spb.ru/hepd/structure/div/LHCb-PNPI/mukataliz.ppt
Слайд 37: 175 +/- 15, это эксперимент.

З.Ы. Там же приведена и возможная конструкция электрояда на этой основе.
Авторы утверждают, что использование мюонного катализа повышает эффективность ADS (в смысле, эффективность использования ускорителя) примерно вдвое.

Edited at 2016-02-13 12:09 pm (UTC)
gordienkonik
Feb. 13th, 2016 07:39 am (UTC)
А как насчёт использования космического излучения или солнечного, для получения мюонов?
tnenergy
Feb. 13th, 2016 08:08 am (UTC)
Есть такие идеи, космическими мюонами даже холодный "термоядерный синтез" на сонолюминесценции пытались объяснить :) Кто-то из моих комментаторов.

Но, как мне кажется, поток космических мюонов настолько мал, что идея не имеет практического смысла.
bkl
Feb. 13th, 2016 01:24 pm (UTC)
Посмотрите статью Меньшикова в этом же номере (и сделайте ps):
http://ufn.ru/ru/articles/1990/8/b/
Андрей Гаврилов
May. 18th, 2016 11:20 am (UTC)
в тред кастуется antihydrogen. Впрочем, поиск по "мюонный катализ" в его жж, возможно, даст тот же эффект.
insane_reader
Feb. 14th, 2017 04:45 pm (UTC)
Появилась мысль о безвоздушных небесных телах и небесных телах с атмосферой низкой плотности.
Луна, каменные, металлические и каменно-металлические астероиды, Меркурий, Марс постоянно обстреливаются галактическими космическими лучами высокой энергии. В результате реакций с веществом образуются мюоны. Где есть водород, там проходит ядерный синтез и излучаются нейтроны, в результате возможно некоторая наработка плутония и урана-233,продуктов их деления в приповерхностном слое этих небесных тел.
insane_reader
Feb. 14th, 2017 04:52 pm (UTC)
Космический или лунный реактор, тонкостенная большая камера заправляется смесью дейтерия и трития или твёрдым или жидким бороводородом и размещается в одном из полюсов искусственной магнитосферы обладающей достаточным размером и напряженностью для захвата галактических космических лучей.
В результате эти заряженные частицы захватываются магнитным полем и входят в камеру, где порождают ливень частиц, одними из которых являются мюоны.....
tnenergy
Feb. 14th, 2017 06:00 pm (UTC)
Идея неплохая, но с учетом того, что Q получается фиговым, мощность "космолучевого запала" по порядку величины будет примерно как у реактора - некислая задачка по концентрации космических лучей предполагается.
insane_reader
Feb. 18th, 2017 11:38 pm (UTC)
Полагаю подобный "реактор" уже может существовать в естественных условиях в атмосферах планет-гигантов Юпитера и Сатурна.
Андрей Гаврилов
Feb. 19th, 2017 02:25 am (UTC)
я, кстати, эту телегу в одной толстой книжечке в мягком переплете, в названии которой было слово "Наука" (написанное веселым косым шрифтом на обложке, над какой-то разноцветной иллюстрацией) от 1989 года (1991?), примерно тогда же и читал.

( 20 comments — Leave a comment )

Profile

tnenergy
Ядерная энергия

Latest Month

November 2017
S M T W T F S
   1234
567891011
12131415161718
19202122232425
2627282930  
Powered by LiveJournal.com