Но больше всего меня интересовал холодный ядерный синтез, так как он может стать великим научным открытием, в том числе и для промышленности. Американская установка термоядерного синтеза позволила получить больше энергии, чем было потрачено для её запуска. Академик Роберт Нигматулин поясняет: «Вообще-то неправильно называть пузырьковый термояд разновидностью «холодного термоядерного синтеза». Холо́дный я́дерный си́нтез — предполагаемая возможность осуществления ядерной реакции синтеза в химических (атомно-молекулярных). — Если обычная термоядерная реакция основана на синтезе дейтерия и трития с выделением нейтрона, здесь сталкиваются друг с другом протон и бор-11, — рассказывает Павел Владимирович.
Самая грандиозная научная стройка современности. Как во Франции строят термоядерный реактор ITER
«Холодный термоядерный синтез» пользуется у физиков той же репутацией, что и вечный двигатель, машина времени и прочие экспериментально недоказанные или недоказуемые, гипотетические приспособления, которые идут вразрез с законами физики и химии. Эта установка дает надежду на светлое будущее – термоядерный синтез может обеспечить человечество чистой энергией на тысячелетия вперед. Проблемы термояда обсудили на 50‑й Международной конференции по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу в Звенигороде 20–24 марта. Если учёным действительно удалось провести реакцию ядерного синтеза с указанными выше условиями, это сулит революцию в энергетике. Этот метод был назван управляемым термоядерным синтезом с инерционным удержанием, и спустя множество десятилетий работы его удалось воплотить в лабораторных условиях. Главная» Новости» Симпозиум по термоядерному синтезу 2024.
Преодоление предела Гринвальда
- Мегаджоули управляемого термоядерного синтеза
- Комментарии
- Холодный ядерный синтез: почему у Google ничего не получилось?
- Холодный синтез: желаемое или действительное? -
Холодный синтез: миф и реальность
Во вторник 13 декабря 2022 года учёные, исследующие термоядерный синтез в Ливерморской национальной лаборатории, объявили о достижении долгожданного этапа приручения этого типа энергии. Управляемый термоядерный синтез отличается от традиционной ядерной энергетики тем, что в последней используется реакция распада, в ходе которой из тяжёлых ядер получаются более лёгкие ядра. Во время термоядерного синтеза атомные ядра вынуждают сливаться вместе и образовывать более тяжелые атомы. Цель ИТЭР — доказать возможность использования термоядерного синтеза в качестве экологически чистого, безопасного и практически неисчерпаемого источника энергии. теоретически возможный способ простого и дешёвого получения огромных количеств экологически чистой энергии. Авторам во всех случаях не удалось найти каких-либо свидетельств протекания холодной термоядерной реакции, но они осторожны в формулировках и не утверждают, что полностью исключили их возможность.
Мегаджоули управляемого термоядерного синтеза
Плотность плазмы — одно из важнейших условий для воспроизведения реакции. Чем плотнее материал, тем большее количество горючих частиц он содержит, что повышает вероятность термоядерного синтеза. В ядерных реакторах типа токамак эта плотность ограничена. Однако в ходе недавнего эксперимента ученым из General Atomics компании, специализирующейся на ядерной физике удалось увеличить плотность плазмы, как никогда ранее, без ущерба для ее удержания. Подробности были опубликованы в журнале. Преодоление предела Гринвальда Теоретический предел, определяющий максимальную плотность плазмы, достижимую в реакторе токамак, известен как "предел Гринвальда".
При превышении этого предела плазма может стать нестабильной, и некоторые заряженные частицы могут выйти из-под контроля ограничивающих их магнитных полей.
Однако измерения потоков мюонов в июле-августе и в декабре если и отличались, то незначительно, и на результаты экспериментов повлиять по нашему мнению не могли. Измерения в глубине земли показали, естественно, снижение интенсивности потока мюонов фиг 3 , тем не менее, до глубин 100 м мюоны нами фиксировались. Нам ведь чем больше мюонов — тем лучше, а сколько их — вторая проблема, решаемая, только если будет обнаружен ХЯС. Были опробованы следующие эксперименты: а описание авторского эксперимента Фиг. Изготовлены независимо четыре экспериментальных установки по однотипной схеме: Фиг. Ячейки были изготовлены максимально идентичными геометрически, но в измерительную ячейку заливался электролит на тяжелой воде: раствор 0,1 моля LiOH - в тяжёлой воде. В контрольную ячейку - в одном случае такой же щелочной раствор на обычной дистиллированной воде, а в другом — такой же раствор в дейтерированной воде, но в качестве катода использовалась такая же, как трубка из меш-металла по весу и форме, трубка из химически стойкой нержавеющей стали электрические параметры у всех ячеек совпадали.
Ячейки во всех случаях были размещены в одном цилиндрическом корпусе с хорошей теплоизоляцией и снабжены включенными встречно термопарами, так что на регистрирующем приборе отображалась только разность температур между ячейками. Регистрация разности температур осуществлялась в стационарных условиях с помощью электронных самописцев Термодат разных моделей. Также применялись мультиметры Fluke 189 и Fluke 187 в режиме протоколирования измерений с последующей передачей данных на комп с помощью дополнительного программного обеспечения FlukeView Forms. Результаты приведены в таблице 1. Есть только сумбурные и противоречащие друг другу устные описания от самого Росси и псевдо подробный патент US20140326711 A1. Однако, при всем при этом, его опыт неоднократно воспроизводился и вот самый простой и успешный аналог: Фиг. Сначала реактор нагревается с помощью внешнего источника энергии, но при достижении определенной температуры реакция ХЯС должна начать производить избыточное тепло. За 90 минут работы реактор произвел сверх потребленной электроэнергии около 3МДж или 0,83 кВт-часа энергии.
Это сравнимо с энергией, выделяемой при сгорании 70 г бензина. При этом уровень ионизирующих излучений радиации во время работы реактора не превысил фоновые показатели. Основная польза этого эксперимента состоит в установлении факта, что нет опасной радиации. Можно смело экспериментировать и не заморачиваться счетчиками нейтронов. Реактор представляет собой простейшее устройство: два керамических стаканчика с последовательно включенными нагревателями одинакового омического сопротивления. Стаканчики закупорены пробками из ультратонкого пустотелого кварцевого волокна и помещены между пластинами из этого же материала. Это обшивка шаттла Буран, выдерживает 1650 оС и не пропускает тепло. Для гарантии отсутствия теплопередачи от ячейки к ячейке между пластинами оставлен вентилируемый зазор, вся сборка обернута титановой фольгой.
Сначала реактор нагревался с помощью внешнего источника энергии, но при достижении определенной температуры мы брали 1000оС, 1100оС, 1200оС и 1280оС , реакция ХЯС должна начать производить избыточное тепло. Термопары включались, как всегда, встречно. Исходный материал был получен посредством отжига аморфного сплава палладия с цирконием Zr65Pd 35. Контейнер перед началом опыта прогревается и откачивается обезгаживается. После его охлаждения до комнатной температуры начинается медленный напуск водорода Н2 или дейтерия D2 из баллона с давлением порядка 100 атмосфер. При этом контролируется давление в контейнере и температура в двух выделенных точках. В течение первых десятков минут напуска давление внутри контейнера остаётся близким к нулевому за счёт интенсивной абсорбции газа порошком. При этом происходит быстрый разогрев образца, достигающий максимума 60-700С через 15-18 минут, после чего начинается охлаждение образца.
Вскоре после этого около 20 минуты начинается монотонный рост давления газа внутри контейнера. При напуске водорода на 15-й минуте достигается максимальная температура 610С, после чего начинается остывание. Авторы утверждают, что наблюдаемые различия воспроизводимы.
Статья Понса и Флейшмана наделала много шума. Еще бы — решена проблема энергетики! Естественно, многие другие ученые попытались воспроизвести их результаты. Однако ни у кого ничего не получилось. Далее физики начали выявлять одну ошибку оригинального эксперимента за другой, и научное сообщество пришло к однозначному выводу о несостоятельности эксперимента. С тех пор в этой области успехов не было.
Но некоторым идея холодного синтеза так понравилась, что они занимаются ей до сих пор. При этом в научном сообществе таких ученых не воспринимают серьезно, а опубликовать статью по теме холодного синтеза в престижном научном журнале, скорее всего, не получится. Пока холодный ядерный синтез остается просто красивой идеей.
При этом обычного разогрева трития и дейтерия до плазменной "каши" недостаточно. Главная задача термоядерных реакторов токамаков , которую учёные никак не могут решить на практике, состоит в том, что разогретые частицы нужно удерживать на месте. Только так они будут пригодны для выработки и преобразования тепловой энергии в электричество.
При коротких "прожигах" реакторов этого не требуется, но для промышленной эксплуатации необходимы длительные реакции. Добиться этого пока не получается — контроль над системой теряется почти сразу, и термоядерный реактор приходится экстренно останавливать. Расщепления радиоактивных материалов в четырёх энергоблоках достаточно, чтобы осветить огромную территорию. Инженер-атомщик Владимир Спиридонов в беседе с Лайфом отметил, что кроме использования нового типа топлива и потенциально огромного количества энергии могут сильно уменьшиться и размеры электростанций. Реактор ITER — это лишь первый шаг. Его размеры велики, но по мере развития технологии такая станция станет меньше. Возможно, со временем размеры всего комплекса уменьшат до размеров офисного здания Владимир Спиридонов Особенность термоядерного синтеза заключается в том, что за сутки таких импульсов может быть десять, а при должном умении — сто и даже более тысячи.
После перемножения импульсов на мегаватты выработанной энергии получится, что самая маленькая термоядерная электростанция в разы производительнее атомной. К тому же дейтерий и тритий, используемые в качестве топлива, существенно экологичнее изотопов урана и плутония, да и термоядерный реактор в теории почти не надо "перезаряжать". По сути, термоядерная электроэнергетика — "святой Грааль" человечества. Она способна решить все энергетические проблемы на ближайшие несколько столетий вперёд. Во-первых, после появления термоядерной энергии исчезнет проблема радиационной опасности объектов. Проще говоря, никакого "второго Чернобыля" или "Фукусимы" и близко произойти не сможет.
В защиту холодного ядерного синтеза (ХЯС)
В Китае на несколько часов запустили реактор термоядерного синтеза, или так называемую установку токамак. Американская установка термоядерного синтеза позволила получить больше энергии, чем было потрачено для её запуска. Но созданный холодный термоядерный синтез своими руками Иван Степанович Филимоненко отказался устанавливать в подземных городах-убежищах для партийных руководителей страны. теоретически возможный способ простого и дешёвого получения огромных количеств экологически чистой энергии. Термоядерный синтез заработал в плюс: американские учёные смогли запустить реакцию с положительным КПД. Управляемый термоядерный синтез — голубая мечта физиков и энергетических компаний, которую они лелеют не одно десятилетие.
Самая грандиозная научная стройка современности. Как во Франции строят термоядерный реактор ITER
В семи новых исследованиях ученые описали результаты расчетов и моделирований суперкомпьютеров, лежащих в основе конструкции SPARC. Ожидается, что этот термоядерный реактор будет генерировать как минимум в два, а то и в 10 раз больше энергии, чем потребляет, как показали исследования. Однако все еще ITER будет как минимум в 5 раз мощнее. А дальше принцип работы схож с текущими атомными электростанциями: тепло от термоядерного реактора будет превращать воду в пар. Он, в свою очередь, будет приводить в действие турбину и электрический генератор, после чего конденсироваться и снова нагреваться у реактора, завершая цикл. Однако в отличие от ядерных реакторов не нужно будет строить несколько контуров, на которых сильно теряется КПД, дабы избежать радиации — «снимать энергию» можно будет сразу же с первого контура. Напротив, по его словам, электростанции, использующие возобновляемые источники энергии, такие как солнечный свет или ветер, «плохо приспособлены к нынешним электрическим сетям».
Исследователи в конечном итоге надеются, что компактные термоядерные электростанции, вдохновленные SPARC, смогут вырабатывать от 250 до 1000 мегаватт каждая. Он будет производить только тепло, но не электричество. После того, как исследователи построят и протестируют SPARC, они планируют построить реактор ARC Affordable Robust Compact, Доступный компактный прочный реактор , который сможет вырабатывать электричество из «термоядерного тепла».
Проект National Ignition Facility, специалисты которого и добились успеха, использует метод так называемого «термоядерного инерционного синтеза». На практике американские учёные стреляют гранулами, содержащими водородное топливо, в пучок из почти 200 лазеров, создавая серию чрезвычайно быстрых повторяющихся взрывов со скоростью 50 раз в секунду. Энергия, полученная от нейтронов и альфа-частиц, извлекается в виде тепла, и это тепло является ключом к производству энергии. В данном случае речь идёт о выработке минимального количества энергии, очень далёкого от промышленных масштабов.
Эксперты подчеркивают, что сокращение выбросов углерода не может ждать годы или десятилетия. Мир сталкивается с ускоряющимся изменением климата, потерей биоразнообразия, деградацией естественной среды обитания в сочетании с экономическими, социальными и политическими кризисами. Мир, на который возлагаются большие надежды после пандемии COVID-19, является полной противоположностью.
Дик Уиллис из Бристольского университета говорит: "У нас есть всего несколько лет, чтобы внести изменения, необходимые для того, чтобы избежать социальной катастрофы того, что происходит с биосферой, если, конечно, еще не слишком поздно. Даже оптимисты понимают, что пройдут десятилетия, прежде чем термоядерная энергия сможет внести свой вклад в энергосистему, каким бы ни было это достижение". Он с горечью добавляет: "Между тем, заголовки, которые последовали за этим результатом, просто успокаивают и отвлекают от срочности того, что необходимо сделать сейчас". Технологический прорыв, о котором было объявлено в начале этого месяца, был достигнут Национальным центром зажигания США в Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса. В данном случае, по мнению Марка Дизендорфа, опасность, связанная с этими "чистыми и безопасными" энергетическими исследованиями, недвусмысленна.
Это объясняет, почему авторы статьи в Nature не обнаружили тритий в cвоих экспериментах. Тритий может частично сохраняться в более толстых мишенях, что, по-видимому, имело место в опытах T. Claytor at al. Tritium production from a low voltage deuterium discharge on palladium and other metals. Low energy nuclear reactions conference, Monaco, 1995 , которые авторы статьи безуспешно пытались воспроизвести. В то же время они наблюдали выход нейтронов, что является прямым свидетельством ядерных реакций, однако более подробных количественных данных не было приведено. В опытах с порошком никеля в атмосфере водорода экспериментаторы, проводившие проверку, не указали размер частиц, состав элементов-примесей и даже температуру опытов. Все эти факторы имеют принципиальное значение для ядерной реакции и выхода тепла. Очень важно, что в продуктах длительных опытов обнаружено изменение отношения изотопов никеля в десятки раз, что однозначно подтверждает ядерную природу выделяемой энергии. В опытах Александра Пархомова, проведенных по способу А. Так, например, содержание серебра возросло до 200 раз, что вызвано реакцией высокоэнергичных продуктов ядерного синтеза: нейтронов и протонов с изотопами палладия. Образовался галлий, которого в исходном образце вообще не было. Рассчитанное суммарное выделение энергии за счет трансмутаций элементов-примесей составляет основную долю измеренного выхода избыточной энергии в опытах. Это объясняет отрицательные результаты экспериментов при использовании палладия высокой чистоты.