Würden 32He23He^3_2\mathrm{He}- und 31H13H^3_1\mathrm{H}-basierte Fusionen unterschiedliche Fusionsreaktoren erfordern?

In der Schule habe ich gelernt, dass es zwei sehr ähnliche Fusionsreaktionen gibt, von denen Physiker (und Science-Fiction-Autoren) hoffen, dass sie als Energiequelle genutzt werden können:

1 2 H + 1 3 H 2 4 H e + 0 1 N + ( 17.589 M e v )

Und

1 2 H + 2 3 H e 2 4 H e + 0 1 P + ( 18.353 M e v )

Bedeutet die Tatsache, dass die Reaktion, die Helium-3 erfordert, Protonen anstelle von Neutronen erzeugt, dass völlig andere Fusionsreaktoren gebaut werden müssten, um die verschiedenen Fusionsreaktionen zu ermöglichen, oder würde eine Anlage, die gebaut wurde, um Tritium mit Deuterium zu verschmelzen, perfekt funktionieren? wenn Sie ihm stattdessen Helium-3 und Deuterium geben würden?

Das wurde schnell akzeptiert. Egal. Ich wollte mir die Reaktionsraten ansehen, um etwas zu lernen, und das tat ich. Es gibt zwei sehr wichtige Faktoren - die Coulomb-Barriere - sie ist 2x höher für die 3He-Reaktion. Dann gibt es einen astrophysikalischen S-Faktor (eine Art Reaktionswahrscheinlichkeit) und der ist riesig für d+t (14MeVb) und riesig für 3He+3He (5MeVb) und d+3He (10MeVb). Wenn es beim S-Faktor keine Überraschung gibt, muss man von 760 Millionen Kelvin auf 8 Milliarden Kelniv Temperatur gehen, um die gleichen Reaktionsgeschwindigkeiten aufrechtzuerhalten. Dann hat das Magnetfeld ein anderes Problem, um höhere Geschwindigkeiten einzuschränken. Grundsätzlich.

Antworten (1)

Ungeladene Neutronen entkommen dem Plasma. Diese können die Gefäßwände erheblich beschädigen (ein Teil des ITER- Fusionsexperiments besteht darin, Materialien zu testen). Eine Idee, auf die die Leute hoffen, ist die Verwendung der Neutronen, um mehr Tritium für Brennstoff aus Lithium zu züchten (ITER hofft auch, dies zu testen https://www.iter.org/mach/TritiumBreeding ).

Um aus all dem Energie zu gewinnen, müssen wir dem Plasma oder was auch immer die Neutronen bombardieren, irgendwie Wärme entziehen.

Die andere Reaktion erzeugt Protonen, sodass man sich keine Sorgen um Neutronen machen muss (außer vielleicht durch Nebenreaktionen), und die Wärme bleibt im Plasma. Die technischen Entscheidungen werden also unterschiedlich sein.

Mit kleinen Testreaktoren ist es wahrscheinlich möglich, beide Reaktionen zu testen, wenn die Temperatur- und Druckbedingungen erreicht werden können. Für den Bau eines Fusionsgenerators werden die technischen Lösungen für das obige Problem jedoch mit ziemlicher Sicherheit von der Reaktion abhängen.