پروژه رایگان گداخت هسته ای پروتون بور

0 0

همجوشی نوترونی

همجوشی نوترونی یکی از انواع هم جوشی است که در آن میزان انرژی نوترون ها کمتر از یک درصد کل انرژی آزاد شده است. بیشترین واکنش های هم جوشی مورد مطالعه تا ۸۰درصد از انرژی هایشان را در نوترون ها انتشارمی دهند.

هم جوشی نوترونی به طور موفقیت آمیزی مسائلی را که در ارتباط با گسیل نوترون ها بوده اند کاهش داده است، مانند خطر یونیزه شدن فعال سازی نوترون ها و نیازهایی برای حفاظ های بیولوژیکی و امنیت. برخی طرفداران نیز پتانسیل چشمگیری برای کاهش کاهش هزینه ها با تبدیل انرژی به طور مستقیم به برق را درآن میبینند.

به هر حال شرایط مورد نیاز برای مهار هم جوشی نوترونی بسیار پیچیده تر از چیزهایی هستند که برای چرخه سوخت هسته ای معمولی دو تریوم تریتیوم D-T نیاز است.

هسته ای پروتون بور1 - پروژه رایگان گداخت هسته ای پروتون بور

واکنش های نوترونی مناسب

تعدادی واکنش هم جوشی وجود دارندکه هیچ نوترونی را به عنوان محصول در شکافت خود ندارند. دو تا از این واکنش ها که هر کدام از دوتریوم به عنوان سوخت استفاده می کنند، تعدادی نوترون با واکنش های جانبی D-D تولید می کنند. اگر چه این گسیل نوترون را میتوان با راه اندازی با دمای بالا و باریکه دوتریوم به حداقل رساند، در این صورت کسر انرژی آزاد شده توسط نوترون ها به چند درصد می رسد. به طوری که در این چرخه سوخت اگر چه دارای نوترون های با انرژی کم است اما کیفیت لازم را برای همجوشی نوترونی با توجه به انرژی زیر یک درصد را دارا نیست.

نرخ دو واکنش بعدی (شامل پروتون،هلیوم۳،لیتیوم۶)به صورت ویژه در پلاسمای حرارتی بالا نیست. وقتی که به عنوان زنجیره عمل می کند، هر حال آنها احتمال بروز افزایش واکنش را با توجه به یک توزیع غیر حرارتی از خود نشان می دهند.

محصول هلیوم ۳ از اولین واکنش می تواند قبل از گرم شدن (ایجاد گرما) در واکنش دوم شرکت کند و محصول پروتون از دومین واکنش می تواند قبل از گرم شدن در واکنش اول شرکت کند. متاسفانه آنالیزهای جزیی افزایش واکنش پذیری کافی تا غلبه بر سطح مقطع ذاتاً پایین را نشان نمی دهند.

واکنش هلیوم ۳ خالص، نمی تواند به عنوان یک “سوخت در دسترس” باشد. هلیوم ۳ در مقایر کم بر روی زمین تنها به طور طبیعی وجود دارد و پس از آن بایستی توسط واکنش نوترون تولید شود، و یا از منابع فرا زمینی استخراج شود. چند متر بالای سطح ماه از هلیوم ۳ نسبتا غنی است اما استخراج آن و بازگشت به زمین امری دشوار است.

هلیوم ۳ ممکن است از بازیابی اتمسفر سیارات گازی مثل مشتری،زحل،اورانوس،و نپتون بدست آید اما این امر خود چالشی بزرگتر است.

واکنش پروتون و لیتیوم ۷ مزیتی بر واکنش پروتون و بور ۱۱ ندارد، و سطح مقطع آن تا حدودی پایین تر است.اما این کاهش در قدرت خروجی دو برابر میشود. به دلایل فوق اکثرمطالعات هم جوشی نوترونی بر روی واکنش پروتون و بور ۱۱ تمرکز دارد.

چالش های فنی

دما

با وجود مزایای پیشنهادی هم جوشی نوترونی، اکثریت تحقیقات هم جوشی به سمت D-T رفته و هم جوشی پروتون بور به دلیل چالش های فنی بسیار دشوار است. همجوشی پروتون بور نیاز به انرژی یونی و یا درجه حرارت تقریباً ده برابر بالاتر از آن برای هم جوشی D-T  است. برای هرگونه تراکم داده شده از هسته واکنش، سرعت واکنش پروتون بور در رسیدن نرخ اوج خود حدود ۶۰۰ keV است. (۶/۶میلیارد درجه سانتی گراد) در حالی که برای D-T  تا رسیدن به اوج حدود ۶۶ keV ،۷۶۵ میلیون درجه سانتیگراد می باشد. برای محدود کردن فشار بهینه دمای عملیاتی حدود ۵ برابر کمتر ازاین مقدار است اما هنوز نسبت یک به ده در دما مشاهده می شود.

انرژی تعادلی

علاوه بر این اوج سرعت واکنش پروتون – بور تنها یک سوم واکنش D-T مورد نیاز برای پلاسمای محصور است. محصور سازی معمولا توسط زمان مشخصه یابی میشود. انرژی بایستی به طوری حفظ شود(نگه داشت شود)که انرژی هم جوشی آزاد شده از انرژی مورد نیاز برای گرم کردن پلاسما بیشتر شود.

Leave A Reply

Your email address will not be published.

%u0637%u0631%u0627%u062D%u06CC %u0633%u0627%u06CC%u062A