Was passiert mit Wasserstoff-Bor-Plasma bei 3 Milliarden Kelvin?

In einem kürzlich veröffentlichten populären Bericht heißt es (Vorsicht, ich glaube, er ist nicht von Experten begutachtet und dies riecht leicht nach einem PR-Gag), dass ein privates Unternehmen TriAlpha einige bemerkenswerte Fortschritte in Richtung Wasserstoff-Bor-Fusion gemacht hat, einer Version der aneutronischen Fusion , dh Fusion wo Sie müssen Sie sich nicht um diese lästigen ungeladenen Neutronen kümmern, die aus Ihrem engen Magnetkäfig herausfliegen und Ihre teuren Apparate zerstören.

Meine Sorge ist folgende: Sie geben auch an, dass Sie Temperaturen benötigen 3 × 10 9 K um diese Art von Fusion zu erreichen. Dies scheint viel mehr zu sein, als wir direkte Erfahrungen damit haben. In gewöhnlichen Tokamaks sprechen wir normalerweise auf 10 8 K und in der Sonne ist es normalerweise so 10 6 − 10 7 K . Apropos typische Energien, die gewünschten 3 × 10 9 K Ist 250 k e v das ist etwa die Hälfte der Masse des Elektrons. Das bedeutet zum Beispiel, dass wir aufgrund der (Elektron-Positron-vermittelten) Photon-Photon-Streuung ziemlich große Korrekturen des Verhaltens von Photonen haben werden!

Meine Frage ist also, ob es detaillierte Untersuchungen dazu gibt, was sich bei solchen Temperaturen für ein Plasma ändert? Gilt die MHD-Näherung überhaupt noch? Ist die Elektron-Positron-Suppe ( → Photon-Photon-Streuung) nicht vernachlässigbare Auswirkungen haben?

Man müsste die Anzahldichte der ionisierten Teilchen, den durchschnittlichen Ladungszustand usw. kennen, um die Grenzen von MHD zu bestimmen. Ich glaube nicht, dass es unmöglich ist, ein Laborplasma zu erhitzen 10 9 K, obwohl ich mir nicht sicher bin ... Ich weiß, dass das Elektronengas relativistisch behandelt werden müsste, also müssen wir uns automatisch darum kümmern ∂ E / ∂ T , die MHD-Annäherungen irgendwie negiert ...
Ich habe vergessen zu erwähnen, dass typische "Temperaturen" in Teilchenbeschleunigern viel höher sein können, also ist dies in tatsächlichen Experimenten nicht ungewöhnlich ...

Antworten (1)

Nach meinem Verständnis sind die Verluste durch Bremsstrahlung eine der größten Herausforderungen: die durch Bremsstrahlung verlorene Leistung P B R Waage wie

P B R ∝ Z 2 N ich N e T e 1 / 2 ,
Wo Z ist die Chargennummer, N ich Und N e jeweils die Ionen- und Elektronendichte sind, und T e die Elektronentemperatur. Die quadratische Skalierung mit der Ladungszahl ist hier das Hauptproblem. Es führt zu viel höheren Verlusten als die typische DT-Fusionsreaktion (da Bor eine höhere Ladungszahl hat).

Es gibt einige Ideen, dies zu überwinden, z. B. die Verwendung lokal starker Magnetfelder, aber das würde andere Verlustkanäle wie die Elektron-Zyklotron-Emission erhöhen.

Die potenziellen Verluste durch Bremsstrahlung sind, zumindest nach meinem Verständnis, ein viel größeres Problem als der quantenelektrodynamische Prozess der Photon-Photon-Streuung (aber vielleicht können sie in solchen Plasmen untersucht werden, das wäre cool, denke ich).

Was passiert mit Wasserstoff-Bor-Plasma bei 3 Milliarden Kelvin?
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