Ударный синтез предлагает переводить алмазы в энергию

Автор: Mega
Просмотров: 2323
Комментариев: 0
Категория: Наука и Космос
Дата: 20-07-2010, 19:24
Ударный синтез предлагает переводить алмазы в энергию
Ударный синтез предлагает переводить алмазы в энергию Одним из наиболее экзотических методов управляемого термоядерного генерации - "ударным" (Impact Fusion) - несколько лет занимается группа ученых из Пекинского унив. (Peking Университет) и его лаборатории атомной физики и технологии (State Key Laboratory of Nuclear Physics and Technology).

За последнюю пару лет китайские ученые выпустили несколько работ по данной теме: статью, размещённую на сайте МАГАТЭ , материал, вышедший в журнале Nuclear Fusion, и итог свежего численного моделирования, выложенный в Сеть университетом. Все эти изучения велись на кончике пера, хотя в будущем, вероятно, они выльются в какие-то натурные эксперименты.
Ударный синтез предлагает переводить алмазы в энергию Одним из наиболее экзотических методов управляемого термоядерного генерации - "ударным" (Impact Fusion) - несколько лет занимается группа ученых из Пекинского унив. (Peking Университет) и его лаборатории атомной физики и технологии (State Key Laboratory of Nuclear Physics and Technology).

За последнюю пару лет китайские ученые выпустили несколько работ по данной теме: статью, размещённую на сайте МАГАТЭ , материал, вышедший в журнале Nuclear Fusion, и итог свежего численного моделирования, выложенный в Сеть университетом. Все эти изучения велись на кончике пера, хотя в будущем, вероятно, они выльются в какие-то натурные эксперименты.

Идея китайцев, с первого взгляда, проста. Требуется разогнать "пулю" или "снаряд" в виде миллиметрового алмаза до скорости порядка тыс. километров в сек. и направить его на сантиметровую цель, состоящую из замороженного кристаллического метана, однако не простого, а дейтерий-тритиевого (CD2T2). Энергия удара обязана довести вещество в цели до давления и температуры, достаточных для зажигания термоядерного генерации, - гласит главный итог физиков.

Дейтерий-тритиевый метан, да ещё в виде льда, исследователи выбрали посему, что он обладает высокой концентрацией дейтерия и трития, и неплохо останавливает альфа-частицы (рождающиеся в процессе генерации), что вместе снижает жёсткие требования к параметрам, при которых инициируется и поддерживается ответ.

Миллиметровая (цилиндрик или кубик) алмазная "пуля" (авторы технологии называют такую частицу "макрон" - macron) весит порядка 3,5 миллиграмма. При скорости 830 км/с она будет обладать кинетической энергией ,95-1,2 мегаджоуля (находится в зависимости от формы снаряда и, следовательно, точного значения его многих). Это не так уж немало, чтоб подумать о практическом способе претворении в жизнь проекта.

Поясним, ещё в итоге 1970-х учёные обсуждали похожую схему генерации, однако предполагали, что для "зажигания" термоядерной реакции понадобится кинетическая энергия до 50 мегаджоулей (сконцентрированная в малом объёме), что приводило к потребности разгона до сотен километров в сек. снаряда весом порядка одного грамма. У экспериментаторов не было и до сих пор нет устройств, способных создать такому объекту настолько высокую скорость.

Новые расчёты делают "ударный синтез" несколько реальнее. Если ранее физики изучали возможность эксплуатации в этой схеме легкогазовых и рельсовых пушек (итог - они чересчур слабы), то китайцы сообщают: единственный доступный метод получения желаемых параметров - многоступенчатый электростатический линейный акселератор.

Авторы изучения пишут, что пылевые частицы весом 10-10грамма учёным уже удавалось разгонять до 100 км/с - с помощью электростатических ускорителей, питаемых генератором Ван де Граафа (Van de Graaff generator).

А ещё в данной связи возможно вспомнить, как за счёт сверхсильных полей физики получили ускорение твёрдого макроскопического тела в 10 млрд g, правда, на крайне коротком отрезке пути.

Отсюда до 3-х миллиграммов и 1000 км/с - немалая дистанция. Однако, ориентируясь на опыт возведения крупнейших ускорителей, так сказать, что обеспечить "пушку" для макронов - всё же реально. В длину она будет насчитывать от 100 километров до всего 4 км в зависимости от того, какую напряжённость поля смогут создать инженеры в установке.

Алмаз в качестве ударника выбран из-за важного сочетания свойств. Он обладает высокой прочностью, однако в то же время умеренной плотностью, что неплохо для выбранного способа ускорения. Также у алмаза - как ионизированной частицы - низкие утраты натормозное излучение.

Физики рассматривают миллиметровый алмаз как аналог пучка заряженных частиц. И впрочем энергия каждого отдельно взятого атома тогда оказывается крайне далека от рекордной, плотность "пучка" будет в миллиарды раз выше, чем плотность ионных пучков в традиционных ускорителях частиц. Это, наряду с высокой скоростью, по расчётам физиков и должно создать старт термоядерного генерации в точке удара алмазного снаряда и метановой цели.

Исследователи предполагают, что, невзирая на трудности с постройкой крупного ускорителя алмазов, новая схема окажется легче и дешевле прежних вариантов, ведь другие части комплекса важно упрощаются. Довольно высказать, что здесь не нужны ни сверхмощные лазеры, ни многотонные сверхпроводящие магниты, как в соперничающих схемах.

Физики рассмотрели как энергия, выделяемая в процессе генерации, распределяется по нейтронам, электронам и ионам, отметив, что её возможно применять не только лишь для выработки электричества. Так, нейтроны, на которые будет необходимо львиная доля энергии, возможно задействовать для бридинга ядерного топлива. Благо пространство в камере реакции ничем не занято, и там возможно расположить блоки с делящимся веществом.

В численном моделировании соударения снаряда и цели, и дальнейших процессов исследователи ограничились I-ми 50 наносекундами (здесь существенно было убедиться, что ответ запущена). Однако даже за это время, похоже, цель выдаст в разы более энергии, чем было потрачено не только лишь на разгон снаряда, однако даже на получение данного кристалла.

Правда, в подобный системе всё ещё не ясным осталось общий КПД: вопрос утилизации энергии микровзрывов детально не рассматривался. Однако в случае действенной деятельности системы даже синтетические алмазы могут оказаться недорогим "расходным материалом". Передает Мембрана.ру

Научно-популярное онлайн издание "Меганаука"