Aneutronisk fusion

Fra Wikipedia, den frie encyklopædi
Gå til: navigation, søg

Aneutronisk fusion er enhver form for fusionskraft, hvor neutroner ikke udgør mere end 1% af den totale frigjorte energi. De oftest undersøgte fusionsreaktioner frigør op til 80% af deres energi som hurtige neutroner. Succesfuld aneutronisk fusion ville drastisk minske problemer forbundet med neutronstråling, såsom ioniseringsskader, neutron aktivation og krav til biologisk afskærming, fjernstyring og sikkerhed.

Nogle fortalere ser også et potentiale til en dramatisk udgiftsreduktion ved at konvertere energien direkte til elektricitet. Men krævede betingelser for at kunne udnytte aneutronisk fusion er meget mere ekstreme end betingelserne for den "konventionelle" deuteriumtritium (DT) brændselscyklus.

Aneutroniske reaktionskandidater[redigér | redigér wikikode]

Der er nogle få fusionsreaktioner, som ikke producerer neutroner som et produkt ved nogen af deres reaktionsgrene. Dem med det største kerneindfangningstværsnit er disse:

D + 3He   4He (3,6 MeV) +   p (14,7 MeV)
D + 6Li 4He + 22,4 MeV
p + 6Li   4He (1,7 MeV) +   3He (2,3 MeV)
3He + 6Li 4He   +   p + 16,9 MeV
3He + 3He   4He   + p   +12,86 MeV
p + 7Li 4He +  17,2 MeV
p + 11B 4He +  8,7 MeV
p + 15N    12C +3He +  5,0 MeV[1][2]

De første to af disse anvender deuterium som et brændsel – og D–D side-reaktionerne producerer nogle neutroner. Selvom disse kan minimeres ved at køre processen ved en høj temperatur og deuterium-"fattigt", vil brøkdelen som frigøres som neutroner sandsynligvis være adskillige procent, så at disse brændselscykler, selvom neutron-"fattige", ikke vil kvalificeres som aneutronisk ifølge 1%-tærsklen.

De næste to reaktioners hastighed (involverer p, 3He og 6Li) er ikke specielt høj i en termisk plasma. Når de ses som en kæde, kan de have muligheden for en forøget reaktivitet. Produktet 3He fra den første reaktion kunne deltage i den anden reaktion for thermalizing – og produktet p fra den anden reaktion kunne deltage i den første reaktion før thermalizing. Desværre har detaljerede analyser godtgjort, at der ikke er en tilstrækkeligt forøget reaktivitet til at overkomme det lille reaktionstværsnit.

Den rene 3He reaktion har det problem, at brændsel kun findes i små mængder på Jorden. Måske kan 3He laves ved neutronreaktioner – eller udvindes fra ikke-jordiske steder. Månens øverste få meter er relativt rige på 3He i koncentrationen 0,01 dele per million efter vægt[3], men at udvinde og få det sendt til Jorden vil være meget besværligt og dyrt.

p –7Li reaktionen har ingen fordele i forhold til p –11B. Tværtimod er dets reaktionstværsnit noget mindre.

Af de ovenstående grunde koncentrerer det meste forskning sig om reaktionen, p –11B.[4] [5][6]

Kilder/referencer[redigér | redigér wikikode]

  1. Harms, A. A., K. F. Schoepf, G. H. Miley, and D. R. Kingdon. (2000.). PRINCIPLES OF FUSION ENERGY An Introduction to Fusion Energy for Students of Science and Engineering. World Scientific Publishing Company. pp. 8–11. 
  2. Stjerners energikilder#CNO cyklus
  3. The estimation of helium-3 probable reserves in lunar regolith
  4. Nevins, W. M. (1998). "A Review of Confinement Requirements for Advanced Fuels". Journal of Fusion Energy 17 (1): 25–32. doi:10.1023/A:1022513215080. 
  5. Pilcher, Pat (2010-01-11). "Fusion breakthrough a magic bullet for energy crisis?". The Independent (London). http://www.independent.co.uk/news/science/fusion-breakthrough-a-magic-bullet-for-energy-crisis-1864275.html. Hentet 2010-04-25. 
  6. 10. okt 2013, ing.dk: Franskmænd viser vej til fusionsenergi med to lasere og uden farlig stråling. Reaktionshastigheden for fusion af proton og bor er øget mere end 10 gange ved at bruge to lasersystemer i stedet for et enkelt. Fusionsprocessen leverer ingen farlig neutronstråling.

Se også[redigér | redigér wikikode]


Fusionsenergi
Atomkerne | Nuklear fusion | Aneutronisk fusion | Fusionsreaktor | Plasmafysik | Magnetohydrodynamik | Neutron flux
Metoder til at fusionere nukleoner

Magnetisk fastholdelse: Tokamak - Spheromak - Dynomak - Stellarator - Reversed field pinch - Field-Reversed Configuration - Levitated Dipole
Inertial fastholdelse: Laser drevent - Z-pinch - Boblefusion (akustisk fastholdelse) - Fusor (elektrostatisk fastholdelse)
Andre former for fusion: Myon-katalyseret fusion - Migma - Polywell - Pyroelektrisk fusion

Fusionseksperimenter

Magnetisk fastholdelses apparater
Høj beta fusionsreaktor (USA) | ITER (International) | JET (Europæisk) | JT-60 (Japan) | Large Helical Device (Japan) | KSTAR (Korea) | EAST (Kina) | T-15 (Rusland) | DIII-D (USA) | Tore Supra (Frankrig) | ASDEX Upgrade (Tyskland) | TFTR (USA) | NSTX (USA) | NCSX (USA) | UCLA ET (USA) | Alcator C-Mod (USA) | LDX (USA) | H-1NF (Australien) | MAST (UK) | START (UK) | Wendelstein 7-X (Tyskland) | TCV (Schweiz) | DEMO (Kommerciel)


Inertial fastholdelses apparater
Laser drivne:
NIF (USA) | OMEGA laser (USA) | Nova laser (USA) | Novette laser (USA) | Nike laser (USA) | Shiva laser (USA) | Argus laser (USA) | Cyclops laser (USA) | Janus laser (USA) | Long path laser (USA) | 4 pi laser (USA) | LMJ (Frankrig) | Luli2000 (Frankrig) | GEKKO XII (Japan) | ISKRA lasers (Rusland) | Vulcan laser (UK) | Asterix IV laser (Tjekkiet) | HiPER laser (Europæisk)
Ikke-laser drivne:
Z machine (USA) | PACER (USA)


Eksterne henvisninger[redigér | redigér wikikode]