Aneutronic слияния в любой форме термоядерной энергии нейтронов, где проводить не более 1% от общей выделенной энергии. [Править] самых изученных реакций синтеза освободить до 80% энергии в нейтронах. Успешные aneutronic слияние значительно уменьшить проблемы, связанные с нейтронного излучения такими, как ионизирующее ущерб, нейтронно-активационного и требования к биологической защиты, дистанционное управление и безопасность. Некоторые сторонники также видим потенциал для существенного сокращения расходов путем преобразования энергии непосредственно в электричество. Условия, необходимые для слияния aneutronic использовать гораздо более суровый, чем те, которые требуются для обычных дейтерия и трития (DT) топливного цикла. Даже если оно будет продолжаться aneutronic слияния научно осуществимым, производство электроэнергии никогда не может быть экономически оправдано. Есть несколько реакций синтеза, которые не имеют нейтронов продукции на любом из своих филиалов. Те, у кого крупнейших сечения них: [править] Первые два из них использовать дейтерий в качестве топлива, и реакции D-D стороне производить некоторые нейтронов. Хотя их можно свести к минимуму, горячая и дейтерий-худой, доля энергии, выделяемой в качестве нейтронов, вероятно, будет на несколько процентов, так что эти топливных циклов, хотя и нейтронов и бедных, не квалифицируются как aneutronic по 1%-ный порог. В следующих двух реакций «номера (включая р, 3Не и 6Li) не особенно высока в термической плазме. При обработке в виде цепочки, однако, они дают возможность расширения реактивности в связи с нетеплового распределения. Продукт 3Не из первых реакций может участвовать в реакции второго до термализации, а продукт р от второй реакции могут принять участие в первом реакции до термализации. К сожалению, детальный анализ не показал достаточную повышение реактивности преодолеть изначально низким сечения. Чистого 3Не реакции страдает от проблемы топливно-доступности. 3Не происходит только незначительные суммы, естественно, от Земли, так что придется либо быть выращены из нейтронных реакций (противодействия потенциальное преимущество aneutronic слияния), либо добывается из внеземных источников. Верхней несколько метров от поверхности Луны довольно богат 3Не, порядка 0,01 частей на миллион по весу [1], но добыча этого ресурса и возвращение на Землю было бы очень сложно и дорого. 3Не в принципе может быть извлечена из атмосфер планет газовый гигант, но это будет еще более сложным. Р-7Li реакции не имеет преимуществ перед р-11B. Напротив, его поперечного сечения несколько ниже. По указанным выше причинам, большинство исследований aneutronic слияния сконцентрироваться на последней реакции, р-11B. [2] [3] Несмотря на преимущества предложил aneutronic слияния, подавляющее большинство слияния усилий исследования прошли в сторону слияния D-T, так как технические проблемы, водород-бора (р-11B) слияние настолько огромны. Водород-бор слияние требует энергии ионов и температуры почти в десять раз выше, чем для синтеза D-T. Для любого заданного плотности реагирующих ядер, то скорость реакции водорода бора достигает пиковой скорости около 600 кэВ (6,6 млрд градусов по Цельсию или 6,6 gigakelvins) [править], а D-T имеет пик около 66 кэВ (730 миллионов градусов Цельсия). [4] Кроме того, пиковую скорость реакции р-11B составляет лишь одну треть, что для D-T, требующих лучшего удержания плазмы. Удержание, как правило, характеризуется временем энергия должна быть сохранена, чтобы слияние мощность превышает мощность, достаточную для нагрева плазмы. Различные требования, могут быть получены, чаще всего продукт с плотностью, n, а продукт с давлением nT, оба из которых называются критерием Лоусона. N, необходимых для р-11B в 45 раз выше, чем для DT. NT требуется 500 раз выше. [5] (см. также neutronicity, родов требование, и плотность мощности.) Поскольку заключения свойства традиционных подходов, таких как слияние токамака и термоядерных лазерных гранулы носят маргинальный характер, большинство предложений aneutronic слияния использовать радикально отличаются заключения понятий. В большинстве плазмы фьюжн, тормозного излучения является одним из основных каналов потерь энергии. (См. также тормозные потери в квазинейтральной изотропной плазме.) Для р-11B реакции, некоторые расчеты показывают, что тормозного власть будет по меньшей мере 1,74 раза больше, чем термоядерного синтеза. Соответствующее отношение для 3Не-3Не реакции лишь немногим более благоприятные по 1,39. Это не относится к не-нейтральных плазм, а также различные в анизотропной плазме. В обычной конструкции реактора, будь то на основе магнитного удержания или инерционным удержанием, тормозного излучения можно легко избежать плазмы и считается чистым срок потери энергии. Прогноз будет более благоприятной, если в плазме может поглощать излучение. Поглощение происходит в основном через Thomson рассеяния на электронах, [6], которая имеет полное сечение T = 6,65 10-29 м . В 50-50 смесь D-T, что соответствует диапазон 6,3 г / см . [7] Это значительно выше, чем критерий Лоусон R> 1 г / см , что уже трудно достичь, но не может быть вне досягаемости в будущем инерциальных систем заключения. [8] В очень сильных магнитных полях, порядка megatesla, квантово-механические эффект может подавить передачи энергии от ионов к электронам. [9] По словам одного расчета, [10 ] тормозные потери могут быть сокращены на половину мощности слияния или меньше. В сильном магнитном поле циклотронного излучения даже больше, чем тормозное излучение. В megatesla поле, электрон теряет свою энергию циклотронного излучения в несколько пикосекунд, если излучение было деваться. Тем не менее, в достаточно плотной плазмы (п,> 2,5 1030 м-3, плотность выше, чем у твердого тела [11]), циклотронная частота меньше, чем в два раза плазменной частоты. В этом известном случае циклотронного излучения в ловушке внутри сгустка и не может бежать, кроме как от очень тонкого поверхностного слоя. Хотя megatesla полей до сих пор не в лабораторных условиях, поля 0,3 megatesla были произведены с высокой интенсивности лазеров, [12] и области 0,02-0,04 megatesla были замечены при плотной устройства плазменный фокус. [13] [14] На гораздо более высокой плотности (п,> 6,7 1034 м-3), электроны будут Ферми вырожденного, который подавляет тормозные потери как непосредственно, так и за счет уменьшения передачи энергии от ионов к электронам. [15] Если необходимые условия могут быть достигнуты , чистое производство энергии из р-11B или D-3Не топлива может оказаться невозможным. Возможности реактора исключительно на основе этого эффекта остается на низком уровне, однако, поскольку прибыль, по прогнозам, будет меньше 20, а более 200, как правило, считается необходимым. (Есть, однако, эффекты, которые могут улучшить получить существенно.) Во всех опубликованных слияния дизайн электростанции, часть завода, который производит термоядерных реакций гораздо дороже, чем та часть, которая преобразует ядерной энергии в электрическую. В этом случае, как, впрочем, в большинстве энергосистем, плотность мощности является очень важной характеристикой. [16] Если плотность мощности может быть увеличена вдвое, не меняя дизайн слишком много, то стоимость электроэнергии будет по меньшей мере вдвое. Кроме того, в заключении времени зависит от плотности мощности. Это, однако, не тривиально сравнить плотность мощности от двух различных топливных циклов синтеза. Случае наиболее благоприятным для р-11B по отношению к D-T топлива (гипотетические) заключения устройство, которое хорошо работает только при ионной температуре выше примерно 400 кэВ, где скорость реакции параметра одинакова для двух видов топлива, и что работает с низкой температурой электронов. С точки зрения времени, необходимого заключения, р-11B будет даже преимущество, потому что энергии заряженных продуктов этой реакции в два с половиной раза выше, чем для D-T. Как только эти предположения находятся в расслабленном состоянии, например, рассматривая горячих электронов, позволяя D-Т реакции работать на более низкой температуре, или в том числе энергии нейтронов в расчет, преимущества плотность мощности сдвиги к D- Т. Чаще всего предположение состоит в сравнении плотности мощности при том же давлении, с ионной температуры для каждой реакции выбрали добиться максимальной плотности, а также с электронной температурой, равной температуре ионов. Хотя заключение схемы могут быть, а иногда ограничивается другими факторами, наиболее хорошо исследованных схем, не удивительно, какие-то ограничения давления. При этих предположениях, плотность мощности для р-11B составляет около 2100 раз меньше, чем для D-T. Если устройство работает с холодными электронами, это соотношение еще около 700. Эти цифры являются еще одним свидетельством того, что власти aneutronic слияния не будет возможен лишь с помощью магистральных концепцию заключения. Ни одно из этих усилий пока испытания своего устройства с водородное топливо-бор, так ожидаемого исполнения на основе экстраполяции теории, результаты экспериментов с другими видами топлива и с моделированием. Детальные расчеты показывают, что по крайней мере 0,1% от реакций в тепловых р-11B плазмы будет производить нейтронов, а энергия этих нейтронов будет приходиться менее 0,2% от общей энергии, выделяемой [26]. Эти нейтроны поступают в основном от реакции [27] самой реакции производит только 157 кэВ, а нейтрон нести большую долю альфа-энергии, которая будет близка к Efusion / 3 = 2,9 МэВ. Еще одним важным источником нейтронов реакции эти нейтроны будут менее энергичный, с энергией, сравнимой с температурой топлива. Кроме того, 11C сама радиоактивных, но распада к нулю уровней в течение нескольких часов, как его период полураспада составляет всего лишь 20 минут. Поскольку эти реакции связаны реагентов и продуктов первичной реакции синтеза, было бы трудно по дальнейшему снижению нейтронов производства значительную долю. Умная система магнитного удержания в принципе может подавить первую реакцию, извлекая альфа, как только они создаются, а потом их энергия не будут доступны для держать плазмы жарко. Вторая реакция в принципе может быть подавлено относительно желаемого слияния путем устранения высокой энергии хвост распределения ионов, но это, вероятно, будет запрещено силой, необходимых для предотвращения распространения из термализации. В дополнение к нейтроны, большое количество жестких рентгеновских лучей будет производиться тормозного излучения, а также 4, 12 и 16 МэВ гамма лучи будут созданы в реакции синтеза с ветвления вероятность по отношению к основной реакции синтеза около 10-4 [28]. Наконец, изотопно чистого топлива должны быть использованы, и поступление примесей в плазму необходимо будет контролировать, чтобы предотвратить нейтронов производству побочные реакции, подобные этим: К счастью, с тщательной разработки, она должна быть возможность уменьшить профессиональных дозу обоих нейтронов и гамма-излучения для операторов до незначительного уровня. Основных компонентов защиты будет воды и умеренной быстрых нейтронах, бора для поглощения нейтронов ведущего, а также металлические для поглощения рентгеновских лучей. Общая мощность необходимо должно быть около метра, большая часть этой воды время [29]. Aneutronic реакций при синтезе подавляющая часть своей энергии в виде заряженных частиц, а не нейтронов. Это означает, что энергия может быть преобразована в электричество, используя различные техники. Многие предлагаемые методы прямого преобразования на основе отработанной технологии, полученные из других областей, таких как микроволновые технологии, а некоторые включают оборудование, которое является более компактной и, возможно, дешевле, чем участие в обычных тепловых производства электроэнергии. В отличие от топлива, такие как слияния дейтерия и трития (DT), которые производят большую часть своей энергии в виде нейтронов, требуется стандартный тепловой цикл, в котором нейтроны использовать для кипячения воды, и в результате пара дисков больших турбин и генератора. Это оборудование достаточно дорого, что около 80% капитальных затрат на типичные ископаемых видов топлива, электрической энергетическая станция находится в термическое оборудование преобразования. [Править] Таким образом, слияние с DT топливо не могло бы значительно уменьшить капитальные затраты на электроэнергию поколения, даже если термоядерного реактора, который производит нейтронов платить. (Расходы на топливо, однако, было бы значительно сократить.) Но, по словам инициаторов, aneutronic слияния с прямым электрическим преобразования могли бы, в теории, производства электроэнергии с ограниченными капитальными затратами. Прямые методы преобразования могут быть либо индуктивным с учетом изменений в магнитном поле, или электростатических, на основе решений заряженных частиц в отношении работы электрического поля. [30] Если термоядерный реактор работал в импульсном режиме, индуктивные методы могут быть использованы. Значительная доля энергии, выделяемой aneutronic слияния не будет оставаться в заряженных продуктов слияния, а вместо этого будет излучал, как рентгеновские лучи. [31] Некоторые из этой энергии может быть преобразован непосредственно в электричество. Из-за фотоэлектрического эффекта, X-лучей, проходящих через массив проведения фольги бы передать часть своей энергии электронов, которые затем могут быть захвачены электростатически. Так как Х-лучи могут пройти гораздо больше толщины материала, чем электроны, многие сотни или даже тысячи слоев необходимо будет покрывать основную часть рентгеновского излучения. Термоядерный синтез (Хронология) · ядерных мощность · Ядерный реактор технологии · Атомное ядро · Термоядерная энергия коэффициента усиления · критерий Лоусона · Магнитная · Нейтронная Плазменные физика · Деление ядра · Термоядерная реакция · Излучение (ионизирующее излучение) · ядра · Ядерная химия расщепляющихся сырье · Торий · Уран (Обогащение урана • Обедненный уран) · Плутоний · Дейтерий · Тритий · Разделение изотопов Temp · Термическое · Быстрый · Термоядерная реакция · · Сечение захвата активации · · · Солнечная радиация Poison · Генератор · Отражатель под давлением (PWR) · кипения (BWR) · сверхкритических ( SCWR) · Тяжелая (PHWR · · SGHWR CANDU) Пеббл-кровать (PBMR) · очень высокая температура (VHTR) · · UHTREX РБМК · · Magnox СМА расплавленных солей (MSR) Заводчик (FBR) · жидкометаллическим охлаждением (LMFR) · Интеграл (ППП) · бегущей волны (TWR) · SSTARGeneration IV по Охлаждающая жидкость (газ (СКФ) · свинца (LFR) · натрия (SFR)) В деревне · Экономика · Безопасность · Термоядерная реакция · изотопов термоэлектрические (РТГ) · движения (ракета-носитель ) Гамма-камера основан: Сцинтиграфия · Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) · однофотонной эмиссионной (ОФЭКТ) X-лучей основан: проекционной рентгенографии · Компьютерная томография лучевая терапия · Томотерапия · Протон · Брахитерапия · Нейтрон-захвата (терапия) История · Разработка · война • Гонка · Взрыв (воздействия) · Тестирование (метро) · Доставка · распространение · Доходность (TNTe) стран · Тесты · Владение оружием · Бесплатное зон · Договоры · Pop культуры деления (LLFP) · · Активация актиноидов: (переработанного урана · Реактор плутония · Малые актинидов) топливный подобно Ace авиастроительной компании ! цикл · Отработанное ядерное топливо (бассейн • бочка) · · ВАО НАО · кодов · Переработка · трансмутации