antihydrogen: (spherical wave)
[personal profile] antihydrogen

Поскольку я когда-то заделался добровольным пропагандистом MagLIF (Magnetized Liner Inertial Fusion, см. мой давний подробный пост), не могу пройти мимо отчета команды экспериментаторов об очередном достижении. Популярное изложение см. тут (англ.), или в блоге Артёма Коржиманова. Я хочу добавить и выделить некоторые моменты:

1) Дополнительное продольное магнитное поле, в честь которого был назван метод, должно делать две вещи: подавлять электронную электропроводность плазмы и мешать образовавшимся в ходе реакции быстрым ядрам мгновенно покидать зону реакции, таким образом обеспечивая дополнительный подогрев. В новых работах эксперименторы проверили эффективность обоих эффектов. Простое включение продольного магнитного поля обеспечило повышение температуры в центре слопнувшегося лайнера в три раза - с 10 млн. градусов до 30 млн, и увеличило в сто раз число произошедших реакций. То что заряженные продукты реакции удерживаются в зоне реакции - было проверено по наличию высокоэнергичных нейтронов, возникающих, когда образовавшийся в ходе реакции D+D->T+n (эксперимент ставился с чистым дейтерием) тритий реагирует с дейтерием D+T->He4+n. В полноценном опыте должна использоваться дейтерий-тритиевая смесь, и вместо вторичных ядер трития будут альфа-частицы.

2) Предварительный лазерный подогрев нужен для того, чтобы дейтерий превратился в плазму, и продольное магнитное поле успело за него "зацепиться". Авторы надеются, что, оптимизировав вход лазерного луча, они повысят число реакций еще на порядок.

3) Пока что выделившаяся энергия не дотягивает до scientific breakeven на четыре порядка. Но простая замена дейтерия на дейтерий-тритиевую смесь должна увеличить число реакций на пару порядков, что вкупе с оптимизацией подогрева может увеличить выделившуюся энергию до уровня, когда станет заметным подогрев зоны реакции за счет альфа-частиц, а это еще более увеличит выделение энергии, и возможно дотянет до scientific breakeven уже на текущей установке. Причем замечу, что scientific breakeven здесь и широко разрекламированный недавний scientific breakeven на NIF - совершенно разные вещи. На NIF в качестве затраченной энергии учитывалось только 7 килоджоулей ренгеновского излучение, которые поглощались оболочкой мишени, но на генерацию этого ренгеновского излучения затрачивалось 2 МДж лазерного излучения, на генерацию которого тратилось 400 МДж электрической энергии. Я не знаю, каков КПД Z-машины, но подозреваю, что он существенно больше 0.002%...

Ну и пара несколько офтопичных, но поучительных исторических замечаний:

Еще в 70х годах было вычислено, что для лазерного инерциального термояда с положительным выходом энергии нужно минимум 5 кДж энергии для сжатия мишени. Как видим, это число не сильно отличается от того, при котором добились положительного выхода на NIF. Но вот обеспечить сжатие с помощью лазерного излучения напрямую так никому и не удалось из-за возникающих неустойчивостей в мишени, приходится использовать вторичное рентгеновское излучение из hohlraumа, которое неустойчивостей не вызывает благодаря его изотропности. Мораль: ученые обычно дают неплохие предварительные оценки, но могут не учитывать некоторых непредвиденных обстоятельств.

Еще более давно было вычислено, какой минимальный объем плазмы необходим для положительного выхода энергии в токомаке. И, что замечательно, этот объем совпадает с объемом строящегося токамака ITER. Построить его можно было давно. Но когда отвественные люди узнавали, сколько это будет стоить, они отвечали: "А может, потренируетесь на кошках?". Мораль: ехидные вопросы физикам насчет того, где 50 лет назад обещанный термояд - адресуйте экономистам, хе хе.

Date: 2014-10-14 06:50 pm (UTC)
From: [identity profile] 2born.livejournal.com
Спасибо, очень хорошее разъяснение!

Date: 2014-10-14 07:07 pm (UTC)
From: [identity profile] poor-sysadm.livejournal.com
а что там со стеллатором?

Date: 2014-10-14 07:57 pm (UTC)
From: [identity profile] antihydrogen.livejournal.com
Это вы про этот https://ru.wikipedia.org/wiki/Wendelstein_7-X ?
Сколь могу судить - ничего особенного, 30 кубических метров плазмы, до самого крупного из существующих токамаков - JET с его 100 кубометрами - далеко. Единственное преимущество - теоретически более продолжительное время удержания.

Date: 2014-10-17 07:18 pm (UTC)
From: [identity profile] hecata geksas (from livejournal.com)
Ну не только "продолжительное время", но и режим без негерации тока в плазме с помощью перезарядки центрального соленоида, как в токомаках, что требует в случае ИТЭР нехилого такого стабилизатора тока в 90 мегаватт.

Date: 2014-10-17 07:59 pm (UTC)
From: [identity profile] antihydrogen.livejournal.com
Спасибо!

Date: 2014-10-14 07:30 pm (UTC)
From: [identity profile] livejournal.livejournal.com
Здравствуйте! Ваша запись попала в топ-25 популярных записей LiveJournal волжского региона. Подробнее о рейтинге читайте в Справке (https://www.dreamwidth.org/support/faqbrowse?faqid=303).

ускорительный метод

Date: 2014-10-15 09:15 am (UTC)
From: [identity profile] freedom_of_sea.livejournal.com
Почему не пробуют ускорительный метод синтеза: колба типа газосветных ламп, достаточное напряжение и длина свободного пробега ионов, литиевая мишень.

Какие вы видите препятствия?

Re: ускорительный метод

Date: 2014-10-15 10:04 am (UTC)
From: [identity profile] antihydrogen.livejournal.com
Ионизационные потери в мишени. Вероятность того, что ядро-"снаряд" с энергией меньше нескольких МэВ отдаст всю энергию встречным электронами и просто остановиться, на много порядков превышает вероятность того, что оно успеет вызвать ядерную реакцию до остановки. С увеличением энергии "снарядов" ионизационные потери падают, но простой реакции на легких ядрах не хватит на компенсацию затраченной на разгон энергии. А про сложные варианты я когда то писал http://antihydrogen.livejournal.com/31168.html?thread=216768#t216768

Date: 2014-10-15 11:02 pm (UTC)
From: [identity profile] stanklimoff.livejournal.com
А что вы думаете вот об этой новости: http://aviationweek.com/technology/skunk-works-reveals-compact-fusion-reactor-details ? Есть ли тут что-то, кроме попытки привлечь инвесторов?

Date: 2014-10-17 04:57 pm (UTC)
From: [identity profile] antihydrogen.livejournal.com
"Led by Thomas McGuire, an aeronautical engineer", то есть это инициатива начальника-энтузиаста, не являющегося специалистом в области.

Пробкотроны исследуются давно, вон у нас группа из Новосибирска как раз денег на исследования просят http://old.computerra.ru/interactive/605295, только там модель с Q=0.1 будет иметь длину минимум в 30 метров, несмотря на использование хитро устроенных "пробок".

Date: 2014-11-21 06:32 pm (UTC)
From: [identity profile] Андрей Гаврилов (from livejournal.com)
это ж не пробкотрон, это ж "магнитный баллон" Морозова-наше-все-Алексей Иваныча ("галатеи", "миксины", помним-помним). К тому же, эксперименты/расчеты на том, что выросло из морозовских идей в МИФИ (компактные дипольные ловушки, в макгвайровской ловушке аж два диполя в плазму погружено), и[, может и], их же расчеты по ОЛ с погруженными в плазму диполями (у Цвентуха М.М., из той же группы, серия публикаций была в Plasma Physics Reports, Nuclear Fusion, etc) дают основания полагать, что таки достаточно хорошие характеристики у такой ловушки могут быть (хотя ничего и не говорят о поведении плазмы внутри "баллона", они такой вариант не рассматривали, не просчитывали, и тем более не моделировали; т.е. по "стенкам" вроде есть шансы, что все Ok, а вот как там с содержимым "бутылки" - смотреть надо).

Достижение МакГвайра, похоже, в том, что он заметил, что это, кроме всего прочего [почти|/возможно] Polywell, который может заработать. Бугага.

Натурально, разбираем Polywell, оставляем всего два соосных Polywell'овских диполя (т.е. убираем четыре катушки), снаружи накладываем (в соответствии с заветами Алексей Иваныча1) зеркальное поле (вот и получилась "труба", из-за которой все принимают ее за банальный пробкотрон), и между энтих-то "шаров"(поля диполей) и охватывающего их "шланга" оне самое вкусное держать и собираются, насколько я понял, там-то, в the region of unmagnetized space и будет происходить та самая polywell'овская магия (о которой МакГвайр уже отчитался, кстати, происходит, грит, - “We also have a recirculation that is very similar to a Polywell concept”).


__________
1- я даже не буду упоминать, что практически брат-близнец МакГвайровской ловушки красуется, в качестве проходной иллюстрации, на страницах сорокастраничной статьи Морозова в УФН за 1998 г., на седьмой, если мне не изменяет память, странице.
Edited Date: 2014-11-21 06:39 pm (UTC)

Date: 2014-11-21 10:50 pm (UTC)
From: [identity profile] antihydrogen.livejournal.com
Спасибо за наводку, нашел, скачал, почитаю.

Для третьих лиц даю прямую ссылку:

О галатеях-ловушках с погруженными в плазму проводниками (http://ufn.ru/ru/articles/1998/11/a/)
"Включение в состав магнитных систем плазменных ловушек магнитоизолированных (токонесущих) проводников, погруженных в плазму, радикально расширяет множество возможных ловушек. В обзоре преимущественно рассматриваются результаты исследований галатей с β=1, выполненных в 90-е годы. Обсуждаются общие и специфические свойства галатей, а также аналитические и численные расчеты конкретных схем. Приводятся результаты экспериментальных исследований ряда галатей в электроразрядных режимах."

Date: 2014-11-21 06:33 pm (UTC)
From: [identity profile] Андрей Гаврилов (from livejournal.com)
>"Led by Thomas McGuire, an aeronautical engineer", то есть это инициатива начальника-энтузиаста, не являющегося специалистом в области.

- А МакГвайр, кстати, как раз по фьюзорам и защищался. В MIT.

Но в целом - да, согласен, есть от чего сомнениями терзаться.

Edited Date: 2014-11-21 06:40 pm (UTC)
Page generated Sep. 26th, 2017 07:27 am
Powered by Dreamwidth Studios