Comments 70
Я правильно понимаю, что это только теоретическая энергия, потому что еще нужно придумать, как ее преобразовать во что-то полезное. И это отдельная техническая задача, про которую особо не хотят говорить, потому что она примерно такого-же уровня, как и сам термоядерный синтез.
при нужных усилиях и соответствующих инвестициях мы через несколько десятилетий исследований сможем построить электростанцию.
такое странное ощущение, вроде движемся, но вроде стоим на месте.
нужно придумать, как ее преобразовать во что-то полезное
Да в общем-то сгодится и классический способ преобразования - испарить воду и покрутить паром турбину.
Ну как-то же они сейчас эту энергию собрали и рассеяли? Вот, в промышленной установке будут рассеивать на теплообменник :)
Они её только измерили, а рассеялась она похоже на рад-защите. Ты эту гамму ещё сумей поймать так, чтобы она в тепло перешла, а то гамма чаще переходит в физические разрушения, чем конкретно в тепло. В части захвата энергии токамаки со стеллараторами выглядят куда предпочтительнее этого девайса, так как там энергия выделяется за куда более протяженный отрезок времени и улавливается ионами плазмы вместо стенок (в смысле гаммы до стенок долетает меньше, чем здесь). Там свои заморочки, включая "гелиевый пепел", но сконвертировать ионы в тепло намного проще, чем гамму.
Можно ли считать, что это не успех в области управляемого термоядерного синтеза, а просто сделали термоядерную бомбу наноразмеров?
Ага, и внешний детонатор у неё размером с завод. Мне кажется, 192 гигантских лазера, которые требуются для разогрева, будет проще напрямую в качестве оружия использовать — они больше урона нанесут.
Если получен выход по энергетике эквивалентный "вскипятить чайник", то и разогрев не попадает под понятие "гигантский завод".
1 МДж хватит на то, чтобы вскипятить 3 л воды при нормальных условиях (20°C).
https://www.google.com/search?q=how+much+energy+in+joules+to+boil+1+liter+of+water
Ранее сообщалось про 10 чайников, но какие-то мелкие они получаются.
https://edition.cnn.com/2022/12/12/politics/nuclear-fusion-energy-us-scientists-climate/index.html
ну вроде и первая водородная бомба была "размером с завод".
а затем научились миниатюризировать.
Можно считать, что это успех в области разработки лазерного зажигания термоядерного заряда произвольной мощности. "Чистая" бомба.
Причем лазеры не обязательно тратить? Условно говоря, облако капсул и лазеры подрывают нужные? Наверное только в вакууме, но все равно интересно выглядит.
Да вообще печаль, на передачу 2.05 МДж потребовалось лазерам выдать 3.22 МДж, на выходе 3.15, но всё равно меньше единицы. Если же начать греть воду крутить турбину и генератор, то там КПД вообще всего 60% в пределе и получаем, что для того чтобы это заработало нужен выход с коэффициентом 2 или даже 3, а не просто больше 1.
Скажите, а по какой причине вы второй раз, с промежутком всего в день, опубликовали фактически одну и ту же новость?
Если за этот день что-то существенно поменялось, то из нового текста это не видно, и, в таком случае, на это стоило бы обратить внимание отдельно.
"Впервые термоядерная реакция произвела больше энергии, чем было затрачено на её поддержание. "
Китайцы сделали это в 2007
> Порождённые этим процессом рентгеновские лучи пронизали шарик топлива, состоящего из дейтерия и трития.
не пронизали, а сжали в нить типа тоньше волоса, комбинация температуры и давления обеспечила начало реакции, лучи лазера были направлены на внутренние стенки hohlraum, что привело к потоку x-ray направленному внутрь, насколько понимаю трудность была в подборе правильной геометрии на основе моделирования, новое применение техники радиационного обжатия, не удивлюсь если технология двойного назначения
не удивлюсь если технология двойного назначения
Ждём кузькину мать в объёме баночки от "Пепси"?
Ну в общем, у армии есть большой спрос, и не на кило и мега тонны, а на единицы и десятки тонн эквивалента, в обьеме небольшого снаряда или бомбочки для дрона.
Эффект масштаба говорит, что сделать одно, но большое (по выходу) всегда гораздо выгоднее, чем миллион маленьких с таким же суммарным выходом.
Если бы всё определялось выгодой, то не делали бы кассетные боеприпасы и ракеты с разделяющимися бч.
Финансово несомненно, но еще есть оперативные и тактические задачи, когда легче небольшим и незаметным дроном доставить килограммовую бомбочку с энергией в 10 тонн, чем тащить десятитонную классическую бомбу.
Проблема в том, что ядрён-батон просто (относительно) делать мощным. Но ОЧЕНЬ сложно слабеньким. Нижний предел около 10 килотонн вроде.
И не то чтоб прям сложно (смотрим дэви крокет - 10-20 тонн эквивалента, 2000 штук сделали якобы, 1960 год), просто он очень грязный получается, когда не вся критическая масса прореагировала.
Кстати, и с верхним пределом там все сложно, схема типа "труба с тритием" не завелась в итоге (а потенциально обещала неограниченную мощность), а слойка это предел в 100-150 мегатонн.
Там можно регулировать мощность взрыва через асимметрию обжатия в имплозивной схеме, когда происходит неполная реакция. Могут быть и другие способы. По идее от 100 кт заряда можно получить вообще любую мощность ниже 100 кт, даже 10 тонн можно.
Но спроса на электростанции масштаба одна на континент пока нет. А именно это нам предлагает технология "шнур плазмы в торе". Собственно, если бы спрос был, давно можно было построить термоядерную электростанцию типа "термоядерный заряд в подземном резервуаре".
А тут, я так понимаю, настольная установка. Не очень пока понятно, как масштабируется и в какую сторону. Ценен сам факт положительного выхода, причем не проценты, а десятки процентов.
> я так понимаю, настольная установка
если правильно помню апертура каждого луча до фокусировки порядка 40х40 cm, hohlraum первоначально был из урана, возможно сейчас по-другому, самое сложное там вероятно измерительная аппаратура, типа в реальном времени x-ray, чтобы проверить результаты моделирования, вобщем серьезно дело поставлено
Которая взрывается, если в неё направить 192 сверхмощных лазерных пучка одновременно
Только поджигалка к ней в объеме немаленького здания с лазерами и электростанции для них...
Теоретически внедрение термоядерных реакторов в широком коммерческом масштабе даст нам источник энергии, не загрязняющий окружающую среду, не сжигающий ископаемое топливо и не производящий радиоактивные отходы.
Чуть далее
За время меньшее 100 триллионных долей секунды шарик принял на себя 2,05 МДж энергии и выдал поток нейтронов, порождённых синтезом, унесших с собой 3 МДж энергии – в полтора раза больше, чем было потрачено.
А вот этот нейтронный поток, не будет активировать конструкцию реактора и порождать высокоактивные радиоактивные отходы?
Будет, конечно. Но на каждый ГДж этих отходов будет намного меньше, чем в атомном реакторе. Да и сильно нейтронно-избыточные ядра так получить сложно, поэтому цепочки распадов будут короткие. И есть возможность выбрать материал, в который они будут попадать, и можно влиять на то, что именно будет порождаться. Это должно значительно облегчить положение с количеством и качеством этих самых отходов.
на каждый ГДж этих отходов будет намного меньше,
Почему? Количество нейтронов на джоуль плюс-минус то же.
Плюс-минус нет. Термоядерная реакция дает намного больше энергии на один нейтрон. Плюс к тому, самые скверные отходы - это осколки деления урана и плутония. А в термоядерном реакторе их нет совсем
Плюс-минус нет. Термоядерная реакция дает намного больше
Насколько больше?
самые скверные ототходы
В чём измеряется скверность, и как вы её оценили?
В длине цепочек распада, склонности к образованию летучих аэрозолей при разрушении и химической принадлежности. Можно подбирать материал термоядерника так, чтобы не образовывался иод, стронций и прочие хорошо мигрирующие по пищевым цепям элементы. А в случае распада такой возможности нет: вся эта дрянь неизбежно образуется. А короткие цепочки распада обещают малое остаточное тепловыделение. Есть надежда,что заглушенный термоядерник не расплавит сам себя даже с выключенной системой охлаждения. Хотя тут конечно лучше бы дождаться итогов запуска ИТЭР и посмотреть на конкретных материалах установки: что там активировалось и как. Если доживём, конечно.
Так что боюсь, что тут шило на мыло будет.
Почему намного активнее? Осколков деления нет.
В обычном ядерном реакторе тоже стабильное нейтронное излучение, а сечение активации от энергии имеет сложную зависимость (и не всегда возрастает, иногда наоборот) так что отходов в любом случае меньше. С деградацией материалов вопрос еще сложнее. Ее собирались отдельно изучать,потому что реальных данных по этому вопросу недостаточно
Про радиоактивной деградации, КМК наибольшую опасность будет представлять деградация сверхпроводящих материалов которые могут лавинообразно утратить свои свойства сверхпроводимости. И тогда накопленная энергия в магнитной ловушке превратится в тепло, с взрывным разрушением реактора.
Так что вы тут правы, нужно будет ооооочень долго собирать все
Справедливости ради, взрывное разрушение термоядерного реактора намного менее опасное - там намного меньше того, что способно вылететь наружу и загадить всё вокруг. Но сложной машинерии внутри тоже больше. Мне кажется, самое обидное, что может получиться - если термоядерник будет рабочим, но стоимость энергии, которую он выработает за весь срок работы будет меньше, чем стоимость его строительства и эксплуатации (он ведь дороже и сложнее). Тогда абсолютно рабочую вещь будет абсолютно бессмысленно строить
На сколько я понял - упомянутые 2,05 МДж энергии, поглощённые топливом - это без учёта КПД лазеров и без учёта КПД процесса поглощения (часть света могла отразиться или пройти мимо). Соответственно, лазеры, скорее всего, потратили значительно больше энергии, и о положительном выходе энергии относительно установки как таковой говорить пока нельзя.
А они разве не опубликовали подробности, в том числе, и то как и что считали в баланс.
В оригинале то же самое. Получается, что 2,05 МДж - суммарная энергия либо лазерных лучей, либо оценка энергии, поглощенной топливом.
In a brief moment lasting less than 100 trillionths of a second, 2.05 megajoules of energy — roughly the equivalent of a pound of TNT — bombarded the hydrogen pellet.
Есть тут большая запутанность насчёт термояда и учёные это используют чтобы выбивать гранты на него. 2,05 МДж это энергия, которую лазеры передали, но при этом не учитывается энергия, которая нужна для работы всей системы. В итоге окажется что закачали в систему 300 МДж, а получили 3 Мдж. А ещё их нужно преобразовать в электричество и тогда на выходе получим 1,5 МДж.
https://youtu.be/LJ4W1g-6JiY - Небольшое видео (12 минут) о манипуляции фактами про термояд.
https://www.llnl.gov/news/national-ignition-facility-achieves-fusion-ignition - Новость на сайте исследователей.
Есть тут большая запутанность насчёт термояда и учёные это используют чтобы выбивать гранты на него.
Давайте на чистоту: кто принимает решение оплачивать банкет? Политики. Политики умные? Нет. Особенно когда речь о ядерной физике. Термояд нужен и полезен человечеству? Нужен и полезен. Будут ли политики платить за термояд, если напугать их и сказать, что это ОЧЕНЬ сложно? Могут отказаться платить.
Еще одно небольшое видео на ту же тему:
"Former fusion scientist on why we won't have fusion power by 2040"
https://www.youtube.com/watch?v=JurplDfPi3U
Я правильно понял, что правило "20-ти лет" устояло?
Правило "20-ти лет" появилось в самом начале разработок и гласит что действующий термоядерный реактор появится через 20 лет от данной временной точки.
Осталось получить энергии больше чем нужно на получение дейтерия и трития.
шарик принял на себя 2,05 МДж энергии и выдал поток нейтронов, порождённых синтезом, унесших с собой 3 МДж энергии
А сколько всего энергии было затрачено на накачку лазеров, охлаждение и т.п. там не пишут?
эффективность лазеров порядка 0.5%, выход оценивался конечно относительно энергии переданной в hohlraum, установка чисто экспериментальная размером min с футбольное поле, само здание около 70 000 кв.м, цель демонстрация возможности, стоимость зашкаливает, долго мучались с настройкой, но нейтроны получили в соответствии с расчетами, типа считают цель оправдывает затраченное время и средства
Интересно. Но мне как-то больше понравилась взрывалка в бочке с литиевым душем. Литий там тепло забирает, и лазеры не нужны. Еще интересно какие потери будут в превращении этих джоулей в пар и ток из турбины.
Описание что о все же произошло чуть более подробно и цитаты:
https://www.nature.com/articles/d41586-022-04440-7 — смотрим
The facility used its set of 192 lasers to deliver 2.05 megajoules of energy onto a pea-sized gold cylinder containing a frozen pellet of the hydrogen isotopes deuterium and tritium. The laser’s pulse of energy caused the capsule to collapse, reaching temperatures only seen in stars and thermonuclear weapons, and the hydrogen isotopes fused into helium, releasing additional energy and creating a cascade of fusion reactions. The laboratory’s analysis suggests that the reaction released some 3.15 MJ of energy — roughly 54% more than went into the reaction, and more than double the previous record of 1.3 MJ.
“Fusion research has been going on since the early 1950s, and this is the first time in the laboratory that fusion has ever produced more energy than it consumed,” says Campbell.
However, although the fusion reactions produced more than 3 MJ of energy — more than was delivered to the target — NIF’s lasers consumed 322 MJ of energy in the process. Still, the experiment qualifies as ignition, a benchmark criterion for fusion reactions.
“It’s a big milestone, but NIF is not a fusion-energy device,” says David Hammer, a nuclear-energy engineer at Cornell University in Ithaca, New York.
Herrmann acknowledges as much, saying that there are many steps on the path to laser fusion energy. “NIF was not designed to be efficient,” he says. “It was designed to be the biggest laser we could possibly build to give us the data we need for the [nuclear] stockpile research programme.”
Ну и на русском https://rtvi.com/stories/mirnyj-termoyad-dlya-voennyh-v-chem-smysl-livermorskogo-proryva/
Учёным удалось получить полезную энергию в термоядерной реакции