Как построить водородно-борный ядерный реактор

В 6-й части цикла статей о борно-водородной мечте ядерной энергетики Джонатан Тенненбаум описывает принципиальную конструкцию ядерного реактора, предложенного австралийским физиком Генрихом Хорой, который считает, что прототип такого реактора можно построить всего за $100 млн.

Джонатан Тенненбаум, 4 октября 2020, 22:04 — REGNUM Подход Генриха Хора — один из многих, предложенных для получения термоядерной энергии и находящихся на разных стадиях разработки. Я не собираюсь отдавать предпочтение одной идее, но описание чрезвычайно многообещающей концепции Хора — отличный способ познакомить читателей с некоторыми из самых захватывающих областей науки и технологий сегодняшнего дня.

В идеале читатели должны быть знакомы с предыдущими статьями этой серии и следующими частями головоломки:

1. Реакция между ядром водорода и одним ядром бора дает три ядра гелия (альфа-частицы), которые покидают место реакции с высокими скоростями. Тот факт, что альфа-частицы являются заряженными частицами, каждая из которых несет две единицы положительного заряда, обеспечивает возможность преобразования их энергии движения непосредственно в электрическую (см. Часть 2).

2. Достижение синтеза водорода с бором представляет собой огромную трудность. Если для этого использовать тепло, то требуемые температуры лежат в диапазоне миллиардов градусов; вероятность реакции («сечение» реакции) низкая; чрезвычайно высокие плотности (или очень длительное время удержания) требуются для того, чтобы зажечь водородно-борное топливо и получить достаточную степень его «выгорания» (см. Часть 2).

3. Чтобы вызвать «микровзрывы» крошечных гранул водородно-борного топлива используются лазеры. Водородно-борная электростанция будет работать в импульсном режиме, генерируя один микровзрыв в секунду (или несколько секунд) во взрывной камере, оборудованной для извлечения электроэнергии из возникающих всплесков альфа-частиц путем их замедления в электрическом поле.

4. Уроки, извлеченные из полувековых попыток реализовать термоядерную энергию с помощью «микровзрывов», запускаемых лазером, в соответствии с парадигмой, унаследованной от разработки первой водородной бомбы. Этот подход предполагает сжатие и нагрев сферической топливной таблетки путем ударов по ней со всех сторон одновременными лазерными импульсами. К сожалению, нестабильность имеет тенденцию развиваться в плазме, создаваемой при нагревании топлива, что мешает процессу сжатия и воспламенения (см. Часть 3).

5. Один из подходов состоит в том, чтобы «обойти» нестабильность, оперируя временными рамками процесса, который должен быть намного короче времени, необходимого для развития нестабильности.

6. Теоретические предсказания и экспериментальные подтверждения существования «пондеромоторных» (ускоряющих) сил, возникающих в материале мишени под действием интенсивных импульсов лазерного света, эффекты которых радикально отличаются от эффектов, вызываемых одним лишь нагревом. Чем короче и «чище» лазерные импульсы, тем сильнее эти пондеромоторные силы доминируют в сцене по сравнению с тепловыми эффектами. Расчеты показывают, что при определенных условиях сверхкороткие и сверхмощные лазерные импульсы разгонят макроскопические «блоки» плазмы до огромных скоростей (см. Часть 5)

8. В 1985 году изобретение усиления чирпированных импульсов (УЧИ) позволило усилить лазерные импульсы до огромной мощности. Затем были разработаны лазеры с мощностью в диапазоне петаватт (миллион миллиардов ватт) и длительностью импульса от пикосекунды до фемтосекунды (см. Часть 4).

9. Феномен «ускорения плазменного блока» был экспериментально получен в 1996 году, что было неоднократно подтверждено в более поздних экспериментах (см. Часть 5).

10. Расчеты показали, что воспламенение водородно-борного ядерного синтеза может быть гораздо легче получено при использовании одиночного лазерного импульса, сфокусированного на одном конце цилиндрической топливной таблетки, чем при классическим методом сферической имплозии. Плазменный блок, ускоряющийся до огромных скоростей в топливном материале, действует как сжимающий поршень, а также — де-факто — как пучок нейтрализованных частиц с плотностями тока, в миллион раз выше достигаемой с помощью обычных ускорителей частиц. (см. Часть 5)

11. Успешная экспериментальная генерация большого числа (миллиардов или более) реакций синтеза водород-бор происходила при облучении топливной мишени одним мощным лазерным импульсом (см. Часть 5).

Заимствование из термоядерного синтеза с магнитным удержанием

Нам не хватает ещё одного важного элемента, прежде чем мы сможем приступить к созданию прототипа водородно-борного реактора.

Предлагаемая установка, в которой в основание цилиндрической топливной таблетки попадает одиночный лазерный импульс, имеет серьезное слабое место: ничто не препятствует расширению топлива радиально наружу во время процесса воспламенения топлива. Это приведет к падению плотности топлива, что предотвратит эффективное выгорание топлива. Вместо полного микровзрыва мы можем получить «пшик».

Подробности: https://regnum.ru/

Tout sur Kamagra ici https://www.kamelef.com/kamagra-ou-viagra.html.

Поиск