Главная страница » Наука » Гелий 3 - мифическое топливо будущего

Чат
Бухлїшко
Свідомий, вот и славненько butthurt
Свідомий
Свідомий
Бухлїшко, значит правда. butthurt
Бухлїшко
Петроwич, чета на украинских новостных сайтах ни одного опровержения
Петроwич
Hevding, Ингрид Делтенре уволилась еще в феврале, а новость запустил фейковый кацапский сайт, через время, когда новость подхватили, сайт ее удалил.
murik
росса апасносте!!11 Link
Hevding
Эту не буду. ту не хочу, царь во дворца, царь во дворца
Бухлїшко
На месте рашасми я бы в заголовок поместил "АХАХАХАХАХАХ"
Hevding
Довыёбывались пидарасы, ахахах
Бухлїшко
Европейский вещательный союз пригрозил Украине дисквалификацией из-за политизации песенного конкурса Евровидение. Об этом сообщает представитель Европейского вещательного союза Ингрид Делтенре.
Бухлїшко
troll
Бухлїшко
Организаторы Евровидения пригрозили Украине дисквалификацией
Комунист
Свідомий, https://www.youtube.com/watch?v=qpZ7POlGNAA
Комунист
bylterer, https://www.youtube.com/watch?v=qBhEWLLoQzE
Комунист
Свідомий, некрофил
Свідомий
Комунист
мухи скоро проснутся будут приставать
Свідомий
А третья - в.
Комунист
troll
Комунист
философские вопросы никто не отменял , вторая буква ф в названии сайта
Свідомий
DoooM, Link
Свідомий
Комунист, их не придумали, а обнаружили.
Комунист
Свідомий, а кто вортигонтов придумал?
Свідомий
Цитата: Комунист
19:56:59
Вортигонты тоже самое говорили...
bylterer
Комунист
следуйте им
Комунист
Свідомий, инстинкты для жизни икто не отменял так что всё решено до нас
Свідомий
Комунист, всэ норм... Пойду букварь почитаю.
Комунист
Свідомий, сли общество настолько умное как некоторым кажется тогда не чего беспокоится

Только зарегистрированные посетители могут писать в чате.
Опрос

Как часто вы думаете?

постоянно
иногда
ШТО
 
 
 
21:31
 
 
4048
 
20
Наверное мало чего в области термоядерной энергетики окружено мифами, как Гелий 3. В 80х-90х он был активно популяризирован, как топливо, которое решит все проблемы управляемого термоядерного синтеза, а так же как один из поводов выбраться с Земли (т.к. на земле его буквально считанные сотни килограмм, а на луне миллиард тонн) и заняться, наконец, освоением солнечной системы. Все это базируется на очень странных представлениях о возможностях, проблемах и потребностях несуществующей сегодня термоядерной энергетики, о чем мы и поговорим.

Гелий 3 - мифическое топливо будущего

Машина для добычи гелия3 на луне уже готова, дело за малым - найти ему применение.


Когда говорят про гелий3, то имеют в виду реакции термоядерного слияния He3 + D -> He4 + H или He3 + He3 -> 2He4 + 2H. По сравнению с классической D + T -> He4 +n в продуктах реакции нет нейтронов, а значит нет активации сверхэнергичными нейтронами конструкции термоядерного реактора. Кроме того, проблемой считается тот факт, что нейтроны из “классики” уносят из плазмы 80% энергии, поэтому баланс самонагрева наступает при бОльшей температуре. Еще одним записываемым гелиевому варианту преимуществом является то, что электроэнергию можно снимать прямо с заряженных частиц реакции, а не нагревом нейтронами воды - как в старых угольных электростациях.

Так вот, все это - неправда, точнее очень маленькая часть правды.

Гелий 3 - мифическое топливо будущего

Начнем с того, что при одинаковой плотности плазмы и оптимальной температуре реакция He3 + D даст в 40 раз меньше энерговыделение на кубометр рабочей плазмы. При этом температура, нужная для хотя бы 40 кратного разрыва будет в 10 раз выше - 100 кЭв (или один миллиард градусов) против 10 для D +T. Сама по себе, такая температура вполне достижима (рекорд токамаков на сегодня - 50 кЭв, всего в два раза хуже), но что бы завязать энергобаланс (скорость остывания VS скорость нагрева в т.ч. самонагрева) нам нужно поднять в 50 раз энерговыделение с кубометра He3 +D реакции, что можно сделать только подняв плотность в те же в 50 раз. В сочетании с выросшей в 10 раз температурой это дает увеличение давления плазмы в 500 раз - с 3-5 атм до 1500-2500 атм, и такое же увеличение противодавления, что бы эту плазму удержать.

Гелий 3 - мифическое топливо будущего
Зато картинки вдохновляющие. umn
Помните, я писал (ссылка на ЖЖ автора оригинала), что магниты тороидального поля ИТЭР, которые создают противодавление плазме - абсолютно рекордные изделия, единственные по параметрам в мире? Так вот, поклонники He3 предлагают сделать магниты в 500 раз мощнее.
Ок, забудем про сложности, может преимущества этой реакции их окупают?

Гелий 3 - мифическое топливо будущего

Разные термоядерные реакции, которые применимы для УТС. He3 + D дает слегка больше энергии, чем D + T, но на преодалевание кулоновского отталкивания тратится очень много энергии (заряд 3 а не 2), поэтому реакция идет медленно.


Начнем с нейтронов. Нейтроны в промышленном реакторе будут представлять собой серьезную проблему, повреждать материалы корпуса, греть все элементы обращенные к плазме настолько, что их придется охлаждать приличным расходом воды. А главное - активация материалов нейтронами приведут к тому, что и через 10 лет после остановки термоядерного реактора у нем будет тысячи тонн радиоактивных конструкций, которые невозможно разбирать руками, и которые будут вылеживаться уже в хранилище сотни и тысячи лет. Избавление от нейтронов очевидно бы облегчило задачу создания термоядерной электростанции.

Одна маленькая проблемка - нейтроны от He3 + D реакции будут. Они будут рождаться в ходе паразитной реакции D + D ->T + n, а получившийся тритий тут же будет сгорать и давать еще один нейтрон. С учетом того, что дотянуться до зажигания гелия3 крайне непросто, при минимальных параметрах конфаймента (конфаймент - фактически теплоизоляция плазмы магнитным полем), при которых он будет гореть, в виде нейтронов будет выделятся 2-3% энергии термоядерной реакции. Да, это в 25-40 раз меньше, чем в случае D + T, но это в ваттах, а в штуках нейтронов разница составит всего 4 раза, они просто гораздо менее энергичные, чем от D + T. Радиоактивных изотопов в стенах реактора в итоге будет где-то в 10 раз меньше, но сути это не меняет - ядерный объект, с дорогой, сложной и контролируемой атомнадзором эксплуатацией.
Гелий 3 - мифическое топливо будущего

Скорости ТЯ реакций в зависимости от температуры. В максимуме, при 1 миллиарде градусов, D + He3 обгоняет паразитную D +D всего в 3,6 раза, отсюда нейтроны.

Гелий 3 - мифическое топливо будущего

Доля энергии, уносимая нейтронами. Если добавить побольше He3 в реактор, то можно снизить ее до 1%, но это еще ужесточит условия зажигания.

Ок, ну а как насчет прямого преобразования энергии заряженных частиц в электричество? Опыты показывают, что поток ионов с энергией 100 кЭв можно преобразовать в электричество с 80% кпд. У нас же тут нет нейтронов…. ну в смысле они не уносят всю энергию, которую мы можем получить только в виде тепла - давайте избавимся от паровых турбин и поставим ионные коллекторы?

Да, технологии прямого преобразования энергии плазмы в электроэнергию есть, они активно исследовались в 60х-70х, и показали кпд в районе 50-60% (не 80, надо заметить). Однако эта идея слабо применима как в D +T реакторах, так и в He3 +D. Почему это так, помогает понять вот эта картинка.

Гелий 3 - мифическое топливо будущего

На ней показаны потери тепла плазмой по разным каналам. Сравните D+T и D + He3. Transport - это то, что можно использовать для прямого преобразования энергии плазмы в электроэнергию. Если в D + T варианте у нас все забирают мерзкие нейтроны, то в случае He3 + D все забирает электромагнитное излучение плазмы, в основном синхротронное и рентгеновское тормозное (на картинке Bremsstrahlung). Ситуация практически симметричная, все равно надо отводить тепло от стенок и все равно прямым преобразованием мы не может вытащить больше 10-15% энергии термоядерного горения, а остальное - по старинке, через паросиловую машину.

Гелий 3 - мифическое топливо будущего

Иллюстрация в исследовании по прямому преобразованию энергии плазмы на крупнейшей открытой ловушке Gamma-10 в Японии.


Кроме теоретических ограничений есть и инженерные - в мире (в т.ч. в СССР) были потрачены гигантские усилия на создание установок прямого преобразования энергии плазмы в электричество для обычных электростанций, что позволяло поднять кпд с 35% до 55%. В основном на базе МГД-генераторов. 30 лет работы больших коллективов закончились пшиком - ресурс установки составлял сотни часов, когда энергетикам нужны тысячи и десятки тысяч. Гигантское количество ресурсов, потраченное на эту технологию привело, в частности, к тому, что наша страна отстала в производстве энергетических газовых турбин и установок парогазотурбинного цикла (которые дают ровно такое же повышение кпд - с 35 до 55%!).

Гелий 3 - мифическое топливо будущего

Кстати, мощные сверхпроводящие магниты нужны и для МГД-генераторов. Здесь показаны СП магниты для 30 мегаваттного МГД-генератора.

Но вернемся к He3. Резюме этого разрекламированного изотопа такое - если бы параметры плотности и температуры плазмы нам бы давались бесплатно, то He3 обещал бы некоторые преимущества при некоторых недостатка по сравнению с D + T. Примерно как дизель и бензиновый двигатель. Однако, по моим статьям вы можете видеть, НАСКОЛЬКО не бесплатно даются эти самые параметры плотности и температуры. Никакие гипотетические плюсы He3 не окупают даже близко необходимости в 500 раз поднимать давление плазмы. И, думается, гипотетические магнитные ловушки, которые нам обещают (но пока не сделали) на смену “изжившим” себя токамакам этой ситуации не поменяют.

Гелий 3 - мифическое топливо будущего


Да простит меня Комунист, аминь smoka

Источник
39
 
Vamax
21:35:32 30.06.15
 
Conect
21:35:47 30.06.15
 
SERGEY AMVFRZ
21:59:56 30.06.15
 
zonder2010
22:28:44 30.06.15
 
жора
22:29:28 30.06.15
 
Arxangel88
22:36:25 30.06.15
 
OberstLeut
22:39:24 30.06.15
 
Brener
22:42:09 30.06.15
 
MulteG
22:49:16 30.06.15
 
Entaru
23:13:23 30.06.15
12345
Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Лучшие комментарии
#---
 
Vamax
30-06-2015 21:36
7
Очень трудно осилить весь текст не будучи знакомым с темой и не являясь физиком-ядерщиком.....

5
#---
 
wutang
01-07-2015 11:40
4
сука, какой фпесту гелий 3? мы бля сланцевый газ добыть не можем толком, а тут гелий 3 с луны притащить.
юмористы, блять! fuuu
#---
 
Entaru
30-06-2015 23:15
3
Теперь ты враг Комуниста №1
Он тебе этого не простит, жди ответный удар.
з.ы. И да пребудет с вами сила...
#1
 
Vamax
30-06-2015 21:36
 
Гости
7
 
_diesel_
0:46:27 01.07.15
 
Anemu
12:12:00 01.07.15
 
Molor
12:14:24 01.07.15
 
Dmitriy
12:41:02 01.07.15
 
qwerG
20:02:20 01.07.15
 
Kamfenkel
0:41:20 02.07.15
 
kachan
11:29:09 02.07.15
Очень трудно осилить весь текст не будучи знакомым с темой и не являясь физиком-ядерщиком.....

5

#2
30-06-2015 22:00
 
1668
 
Старожилы S.F.W.
1
 
mangust 31
14:16:24 01.07.15
smoka заставило задуматься

#3
 
Tasman
30-06-2015 22:01
 
5
 
1074
 
Старожилы S.F.W.
2
 
DoooM
22:02:18 30.06.15
 
hoff
19:51:05 01.07.15
Пост для коммуниста)
__________________________________________
__________________________________________

#4
30-06-2015 22:31
 
2008
 
Читатели
1
 
_diesel_
0:46:23 01.07.15
Наверно интересно.
Них... не понял.
__________________________________________
Искать аргументы в споре с тупым - всё равно, что играть в шахматы с голубем.
Без разницы, насколько хорошо ты играешь,
он всё равно опрокинет все фигуры,
обгадит доску
и будет гордо думать, что победил.

#5
30-06-2015 22:33
 
1819
 
Читатели
2
 
Gavs
23:43:31 30.06.15
 
Kamfenkel
0:44:43 02.07.15
Vamax, ха...!! а я взял два светлых пива, пакет орешек, спокойно сел..., и все осилил. Понял мало, но понял что ничего из этого хорошего не выйдет!! Сингулярность и светлое пиво темная материя нихрена физикам сделать не дадут!! smoka

#6
30-06-2015 22:39
 
1169
 
Старожилы S.F.W.
2
 
ivashka334537
10:23:50 01.07.15
 
sergsum
14:10:42 11.07.15
Комунист тебя не простит.
__________________________________________

#7
 
Entaru
30-06-2015 23:15
 
3320
 
Старожилы S.F.W.
3
 
ivashka334537
10:23:57 01.07.15
 
texnik
14:39:57 01.07.15
 
Kamfenkel
0:44:53 02.07.15
Теперь ты враг Комуниста №1
Он тебе этого не простит, жди ответный удар.
з.ы. И да пребудет с вами сила...
__________________________________________
-как ты узнал что я одинока?
-да ты страшная пи**ец!!!

#8
30-06-2015 23:49
 
128
 
Пиздоболы
0
похоже на курсовую работу студента физтеха или физфака.

#9
01-07-2015 00:04
 
2542
 
Старожилы S.F.W.
0
А с йети что делать?

#10
01-07-2015 00:25
 
1819
 
Читатели
0
Alexandro, ха..!! мне написать или ты сам догадаешься..?

#11
01-07-2015 01:16
 
1
 
2495
 
Старожилы S.F.W.
2
 
Рукоделица
21:41:39 13.07.15
 
нонсенс
4:01:11 02.09.15
__________________________________________
http://img2.joyreactor.cc/pics/post/%D0%B3%D0%B8%D1%84%D0%BA%D0%B8-%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BA%D0%BB%D0%BE-333492.gif

#12
01-07-2015 01:48
 
20
 
4821
 
Старожилы S.F.W.
0
Автор, добавь видео, комунист одобрит, наверное...
YouTube
YouTube

#13
 
NORD1Q
01-07-2015 07:40
 
561
 
Пиздоболы
0
Не читал, но осуждаю.

#14
01-07-2015 08:57
 
127
 
Старожилы S.F.W.
0
чет дохуя хуйни.. huypalm

#15
01-07-2015 09:12
 
5
 
796
 
Старожилы S.F.W.
0
Коминутка
__________________________________________
С*OEXǏ S †
Внимание! У вас нет прав для просмотра скрытого текста.

#16
 
MaxiMan
01-07-2015 10:49
 
78
 
667
 
Старожилы S.F.W.
2
 
texnik
14:40:46 01.07.15
 
Shurikk
16:39:42 01.07.15
 
Kamfenkel
1:06:23 02.07.15
 
sergsum
19:01:56 02.07.15
ошибочка в формуле
He3 + He3 -> 2He4 + 2H

там на выходе один атом гелия и два водорода

и как-то сумбурно, где разбор формулы с двумя гелиями3, там траспорт 95%

ЗЫ: Мне одному показалось что можно добывать гелий и на земле и это будет дешевле
стоимость одной тонны гелия-3 - это 1 000 000 000 (млрд) $

Для обеспечения энергией населения нашей планеты необходимо всего 25 тонн вещества

только США в год использует энергоресурсов на сумму 40 миллиардов

получается если США потратит свои 40 млрд на гелий он обеспечит всю землю энергией и еще на Луну хватит )
__________________________________________
"Вся та пиздота, що сидить у Верховній Раді - то все має бути стріляне і пижжене!" Кузьма.

#17
 
wutang
01-07-2015 11:40
 
900
 
Старожилы S.F.W.
4
 
sergsum
11:45:28 01.07.15
 
texnik
14:40:53 01.07.15
 
DoooM
20:31:04 01.07.15
 
Kamfenkel
1:06:33 02.07.15
сука, какой фпесту гелий 3? мы бля сланцевый газ добыть не можем толком, а тут гелий 3 с луны притащить.
юмористы, блять! fuuu

#18
01-07-2015 21:11
 
8
 
2279
 
Старожилы S.F.W.
0
Цитата: MaxiMan
"Вся та пиздота, що сидить у Верховній Раді - то все має бути стріляне і пижжене!" Кузьма.

Згоден
__________________________________________
явсесказал

#19
02-07-2015 02:33
 
13914
 
Старожилы S.F.W.
0
у коммуниста кусок хлеба отбираете..

#20
 
zeablik
03-07-2015 10:31
 
226
 
Пиздоболы
0
Шо?

Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
наверх