Дейтерий и тритий: Дейтерий. Тяжелая вода. Тритий – Справочник химика 21

Содержание

Разница между дейтерием и тритием - Разница Между

Протий, дейтерий и тритий являются изотопами водородного элемента. Изотопы - это разные формы одного и того же элемента, которые отличаются друг от друга по количеству нейтронов, которые они имеют в

Основное отличие - Протий против Дейтерия против Трития

Протий, дейтерий и тритий являются изотопами водородного элемента. Изотопы - это разные формы одного и того же элемента, которые отличаются друг от друга по количеству нейтронов, которые они имеют в своих ядрах. Следовательно, изотопы имеют одинаковый атомный номер, но разные атомные массы. По этой причине изотопы имеют разные физические свойства, но химические свойства остаются такими же, потому что число электронов, присутствующих в изотопах, одинаково. Поэтому протий, дейтерий и тритий имеют некоторые сходства, а также различия. Основное различие между Protium Deuterium и Tritium заключается в том, что Протий не имеет нейтронов в своих ядрах, тогда как дейтерий состоит из одного нейтрона, а тритий состоит из двух нейтронов.

Ключевые области покрыты

1. Что такое Protium
      - Определение, свойства и изобилие
2. Что такое дейтерий
      - Определение, свойства и изобилие
3. Что такое тритий
      - Определение, свойства и изобилие
4. Каковы сходства между дейтерием и тритием
      - Краткое описание общих черт
5. В чем разница между дейтерием и тритием
      - Сравнение основных различий

Ключевые термины: атомная масса, атомный номер, дейтерий, изотопы, нейтрон, протий, тритий


Что такое Protium

Протий - это изотоп водорода, состоящий из одного протона и одного электрона. Это самая распространенная форма водорода. Содержание этого изотопа в земной коре составляет около 99,9%. Протий не имеет нейтронов в своем ядре. Он считается наиболее стабильным изотопом водорода. Поэтому, когда мы обычно говорим о водороде, мы говорим о Protium.

Атомный номер протия равен 1 благодаря наличию одного протона. Массовое число протия также равно 1, поскольку в ядре протия нет нейтронов. Атомная масса протия составляет около 1,00794 а.е.м. Символ для Protium является

1H. Электронная конфигурация протия 1с1.

Протий можно найти в природе в виде двухатомной газообразной формы или в виде водорода в Н2О молекула. Связь между двумя атомами в двухатомной молекуле имеет более высокую энтальпию диссоциации связи. Это происходит главным образом потому, что эти атомы мельчайшие, и они имеют полные электронные конфигурации на единственной орбитали (орбитали) в форме двухатомных молекул.

Рисунок 1: Атомная структура протия

На изображении выше показано атомное строение протия. Здесь протон показан в центре атома (ядра), а электрон - вне ядра синим цветом.

Что такое дейтерий

Дейтерий - это изотоп водорода, который состоит из одного протона, одного нейтрона и одного электрона. Ядро дейтерия состоит из протона и нейтрона. Символ для дейтерия дается как 2H. Атомный номер дейтерия равен 1, а массовое число равно 2. Атомная масса может быть задана как 2,014 а.е.м. Это также стабильный изотоп водорода, но он менее распространен. Содержание дейтерия в земной коре составило 0,015%. Он не радиоактивен, поскольку дейтерий стабилен с одним протоном и одним нейтроном в его ядре.

Рисунок 2: Атомная структура дейтерия

Появление дейтерия может быть либо в газовой фазе, либо в жидкой фазе. Дейтерий существует в виде двухатомных газов, таких как D2 или HD (в сочетании с водородом). Если нет, то дейтерий можно найти в виде тяжелой воды. Тяжелая вода состоит из D2О молекулы. В большинстве случаев дейтерий действует аналогично Protium. Но есть и определенные различия. Из-за присутствия нейтрона атомная масса дейтерия в два раза больше, чем у протия. Следовательно, длина связи и энергия связи отличаются от протиевых. Кроме того, лед, сделанный из тяжелой воды, будет тонуть в жидкой воде из-за высокой плотности (обычный лед плавает на поверхности жидкой воды).

Есть также несколько применений дейтерия. В спектроскопии ЯМР в качестве растворителя используются соединения, включающие дейтерий, вместо соединений, состоящих из водорода. Затем пики, заданные атомами водорода аналита, можно различить по атомам растворителя.

Что такое тритий

Тритий - это изотоп водорода, который состоит из одного протона, двух нейтронов и одного электрона. Символом для Трития является 3H. Атомный номер трития равен 1, а атомная масса трития равна 3. Масса может быть задана как 3,016 а.е.м. Этот изотоп водорода радиоактивен из-за присутствия большого количества нейтронов по сравнению с числом протонов.

Тритий часто подвергается бета-распаду. Это производит Хелим-3 и выделяет большое количество энергии. Период полураспада трития был рассчитан как 12,32 года. Однако обилие трития в земной коре очень мало.

Рисунок 3: Атомная структура трития

На изображении выше показана атомная структура трития. Массовое число трития равно 3 из-за присутствия двух нейтронов (красного цвета) и протона (синего цвета).

Сходство между протий-дейтерием и тритием

  • Протий, дейтерий и тритий являются изотопами водорода.
  • Эти изотопы состоят из 1 протона на ядро.
  • Все три состоят из 1 электрона.

Рисунок 4. Протий-дейтерий-тритий

Разница между дейтерием и тритием

Определение

Protium: Протий - это изотоп водорода, состоящий из одного протона и одного электрона.

Дейтерий: Дейтерий - это изотоп водорода, который состоит из одного протона, одного нейтрона и одного электрона.

Тритий: Тритий - это изотоп водорода, который состоит из одного протона, двух нейтронов и одного электрона.

изобилие

Protium: Обилие Protium составляет около 99,9%.

Дейтерий: Содержание дейтерия составляет около 0,015%.

Тритий: Тритий обнаружен в очень незначительных количествах.

Химический символ

Protium: Символ для Protium является 1ЧАС.

Дейтерий: Символом дейтерия является 1ЧАС.

Тритий: Символом для Трития является

1ЧАС.

Массовое число

Protium: Массовое количество протия составляет 1.

Дейтерий: Массовое число дейтерия составляет 2.

Тритий: Массовое количество трития составляет 3.

Атомная масса

Protium: Атомная масса протия составляет 1,00794 а.е.м.

Дейтерий: Атомная масса дейтерия составляет 2,014 а.е.м.

Тритий: Атомная масса трития составляет 3,016 а.е.м.

радиоактивность

Protium: Протий не радиоактивен.

Дейтерий: Дейтерий не радиоактивен.

Тритий: Тритий радиоактивен.

Заключение

Протий, дейтерий и тритий - три изотопа водорода. Помимо этих изотопов, могут быть и другие формы водорода. Но они очень нестабильны из-за присутствия большого количества нейтронов. Основное различие между Protium Deuterium и Tritium состоит в том, что Protium не имеет нейтронов в своих ядрах, в то время как Deuterium состоит из одного нейтрона, а Tritium состоит из двух нейтронов.

Рекомендации:

1. «Изотопы водорода - безграничный открытый учебник». Безграничный. Безграничный, 20 сентября 2016 года. Веб.

Изотопы: без них никуда

Тритий: для космоса, термояда и не только
Тритий вот уже много лет остается главной «рабочей лошадкой» для изотопного направления ВНИИНМа. Расскажу о самых интересных событиях последних лет, связанных с тритием.

Большую известность в последние годы получила так называемая ядерная батарейка, разработанная по комплексному заказу Роскосмоса, при выполнении которого ВНИИНМ сыграл ключевую роль. Такие устройства называются бета-вольтаическими источниками электроэнергии. Они нужны для бесперебойного питания отдельных элементов космических аппаратов в течение многих лет. В рамках этого проекта нами был реализован полный цикл изготовления бета-источников на основе трития, которые, собственно, и являются «сердцем» атомной (ядерной) батарейки. Энергия бета-излучения трития с помощью полупроводникового преобразователя превращается в электричество.

Как же получают бета-источники на основе трития? Сначала в цехе мехобработки готовят подложки в виде дисков. В качестве материала, как правило, используют медь или молибден. Подложка специальным образом подготавливается, и на нее наносят очень тонкий — порядка нескольких микрон или меньше — слой металлического титана; получают так называемую мишень. Затем на вакуумном стенде производят отжиг мишени — это нужно для того, чтобы ушли все газообразные примеси. Далее на том же стенде титановый слой мишени насыщается тритием. Тритий в газообразном виде подают в аппарат насыщения, где он химически связывается титаном.

В результате получается источник излучения с большим потоком бета-частиц. Но мало получить такой источник, необходимо при этом еще убедиться, что тритий находится на поверхности мишени в нужном количестве и нужной форме, что поток испускаемых ею бета-частиц соответствует всем требованиям. Только после этого можно приступать к сборке изотопного источника питания. В едином корпусе монтируют бета-источник и полупроводниковый преобразователь так, чтобы бета-излучение попало непосредственно на него с минимальными потерями. Для этого необходимо откачать из корпуса воздух и обеспечить его герметичность, так как столкновение бета-частиц с молекулами газов сильно снижает выход электроэнергии. В состав изотопного источника может входить большое количество пар «бета-излучатель — полупроводник».

Получившаяся батарея способна работать в экстремальных условиях: выдерживать глубокий вакуум, очень низкие и очень высокие температуры, механическую нагрузку. Этот источник питания способен более чем на десятилетие решить вопрос обеспечения энергией жизненно важных для космического аппарата систем и элементов. Предполагается, что изотопный источник питания будет работать вместе с химическими источниками тока. Изготовление ядерных батареек — довольно дорогое удовольствие, поэтому они будут установлены только на самых ответственных узлах.

Тритий в качестве источника излучения в ядерной батарейке имеет ряд преимуществ по сравнению с другими радиоактивными изотопами. Во-первых, это один из самых дешевых радиоактивных изотопов. Во-вторых, это мягкий бета-излучатель, у него нет гамма-­излучения, что обеспечивает безопасность эксплуатации устройств на его основе. В‑третьих, у трития очень удобный период полураспада — чуть более 12 лет: не слишком много и не слишком мало. В‑четвертых, технология нанесения трития на титановые мишени отработана многолетней практикой предприятий Росатома.

Еще одно перспективное направление в работе с тритием, которое мы начали осваивать в этом году, связано с экспериментальным термоядерным реактором «Игнитор», создаваемым в Троицке под руководством АО «ГНЦ РФ ТРИНИТИ» и на его промплощадке.

Термоядерная реакция основана на слиянии ядер водорода, дейтерия и трития. Первый, самый легкий и распространенный изотоп водорода называется протием. Дейтерий в два раза тяжелее, он достаточно редок, но вполне может быть получен из природной смеси изотопов ректификацией, методами химического обмена или электролизом. Тритий, в отличие от двух первых — стабильных — изотопов водорода, радиоактивен. В природе он встречается в таких ничтожных количествах, что выделять его нецелесообразно, поэтому его получают реакторным путем. Ядра дейтерия и трития при слиянии дают колоссальный выход энергии — именно это лежит в основе действия водородной бомбы. К сожалению, до сих пор не удалось реализовать управляемый термоядерный синтез, чтобы использовать эту энергию в мирных целях, как неиссякаемый источник электроэнергии. Проект «Игнитор» направлен как раз на решение этой задачи.

Для обеспечения установки «Игнитор» тритием необходимо осуществить его химическую очистку и выделение из смеси с другими изотопами водорода. После получения нужной смеси дейтерия и трития ее подают в плазменную камеру, где происходит термоядерная реакция. По завершении реакции необходимо снова вернуть дорогостоящий тритий в топливный цикл. В процессе слияния ядер дейтерия и трития образуются гелий, а также углеводороды, аммиак, пары тритийсодержащей воды. Из этого «бульона» тритий нужно выделить как можно более полно, обеспечив также безопасность технологического процесса, так как тритий обладает высокой радиотоксичностью.

По вопросам обеспечения безопасности при работе с тритием мы имеем успешный опыт многолетнего сотрудничества с коллегами из РХТУ им. Д. И. Менделеева. Разработанная ими колонна фазового изотопного обмена позволяет исключить попадание трития в окружающую среду из системы вентиляции. Принцип работы колонны фазово-­изотопного обмена достаточно прост: пары́ радиоактивной воды вместе с потоком газа подаются в нижнюю часть колонны, а сверху она орошается небольшим количеством обычной воды природного изотопного состава. Специальная насадка обеспечивает контакт газа и жидкой фазы. Таким образом, пары́ воды, содержащей тритий, переходят в жидкую фазу, которая собирается в нижней части этой колонны в виде тритиевого концентрата, после чего безопасно захоранивается. Такую колонну РХТУ изготовил и для ВНИИНМа по нашему техническому заданию. Мы активно используем эту установку при демонтаже старого оборудования, загрязненного тритием. Интересно, что после такой очистки на выходе из колонны воздух получается даже чище, чем в обычном помещении.

Для безопасного захоронения тритийсодержащей воды мы осуществляем ее цементирование в герметичном контейнере. Молекулярный водород, содержащий следы трития, может быть сорбирован гранулами металлического титана, который не подвергается коррозии и окислению, поэтому может сотни лет хранить тритий, пока тот не распадется полностью.

Для концентрирования трития, содержащегося в воде, как правило, используют метод химического изотопного обмена в системе «вода-водород». Разработкой таких установок также занимаются наши коллеги из РХТУ.

Как происходит процесс химического изотопного обмена? В насадочной колонне, как и в предыдущем случае. Однако помимо насадки в колонне должен присутствовать специальный катализатор. В мире лишь немногие страны могут похвастать его наличием. Нам повезло: в РХТУ есть собственный катализатор, по характеристикам — один из лучших в мире. В верхней части колонны водород превращают в воду, сжигая его или с помощью каталитического окисления. Полученная вода течет вниз, орошая слои насадки и катализатора и вступая в реакцию изотопного обмена с газообразным водородом, который, наоборот, подается в колонну снизу вверх. Тритий накапливается внизу колонны, а сверху мы получаем очищенный от трития водород, который можно выбрасывать в атмосферу. Однако для протекания этой реакции необходимо воду, стекающую вниз, превращать в молекулярный водород. Для этого используют электролизеры.

Используя такую колонну в сочетании с описанной выше, можно не только уловить, но и сконцентрировать тритий. Так можно добиться значительного уменьшения объемов тритийсодержащих отходов, что удобно при последующем их захоронении.

Помимо этих двух направлений, тритий интересен в качестве радиоактивной метки. С его помощью, например, можно изучить и визуализировать взаимодействие водорода с конструкционными материалами — известно, что при насыщении водородом многие из них меняют свои механические свой­ства. При эксплуатации реакторных установок необходимо контролировать поведение трития, образующегося в ядерном топливе, его диффузию через оболочки твэлов и стенки теплообменников, его переход в другие химические формы. Это тоже входит в круг задач специалистов нашего изотопного отделения.

Как мы проводим такие исследования? Берем конструкционный материал, помещаем в специальный аппарат насыщения, откачиваем воздух и при определенной температуре подаем в аппарат тритий. После насыщения тритием образцы исследуемого материала разрезаем пополам и помещаем на специальную пластину, с помощью которой на компьютере визуализируется распределение трития. По характеру распределения трития и по скорости его проникновения в толщу материала можно определить коэффициенты диффузии, растворимость трития в материалах, что требуется для расчета ресурсных характеристик различных установок, в которых эти материалы используются. Теоретически этот метод исследования может применяться для решения многих промышленных задач, но на практике заказчиком таких работ выступает пока только атомная отрасль.

Производство дейтерия и трития - Энциклопедия по машиностроению XXL

Тритий представляет собой рода с массой 3 в результате 12 лет этот изотоп превращается в Не . Тритий можно накапливать, получать его органические производные, в которых он замещает водород, и, наконец, конденсировать при низких температурах. Его наиболее экономичное производство, которое все же В миллион раз более сложно, чем производство дейтерия, заключается в бомбардировке дейтерия, лития, бора или азота нейтронами реактора. Каждый нейтрон из реактора, использованный с этой целью, очевидно, уже потерян для производства плутония (фиг. 105).  [c.155]
ПРОИЗВОДСТВО ДЕЙТЕРИЯ И ТРИТИЯ  [c.112]

Центр США по производству водородного ядерного горючего расположен в штате Южная Каролина, в Саванна-Ривер. Здесь получают дейтерий, тритий и другие компоненты, служащ,ие для снаряжения термоядерного оружия.  [c.175]

Ядерный синтез. Реакция синтеза заключается в слиянии легких ядер и образовании тяжелых ядер при чрезвычайно высоких температурах. Многие склонны считать ядерный синтез панацеей от всех проблем, связанных с энергоснабжением, после того как будет разработана соответствующая технология. Потенциальные преимущества здесь действительно кажутся значительными. Исходное топливо — дейтерий встречается практически в неограниченных количествах и доступен при незначительных затратах. Продуктом ядерной реакции является гелий — нетоксичное и нерадиоактивное вещество. Отсутствует опасность выхода из-под контроля цепной реакции. Уровень радиоактивности относительно низок. Некоторые специалисты считают, что отсутствует возможность похищения материалов для производства ядерного оружия, хотя другие отмечают, что тритий, тяжелый изотоп водорода, масса которого в три раза превышает массу обычного водорода, ведет себя в процессе подобно дейтерию (масса которого вдвое превышает массу обычного водорода), тритий же используется в водородных бомбах.  [c.230]

Если внутри реактора, где поток нейтронов примерно в 100 ООО раз интенсивнее, циркулирует дейтерий, то производство трития можно значительно увеличить.  [c.156]

Для термоядерного оружия нужны были новые, не применявшиеся ранее материалы тяжелые изотопы водорода — тритий и дейтерий, для получения которых необходимо бьшо создание специальных производств. Для получения трития в реакции Li + п Т + Не" необходимо бьшо иметь ядерные реакторы с высокими потоками нейтронов. Для наработки трития в декабре 1951 года на комбинате № 817 был пущен реактор АИ мощностью около 100 МВт.[c.300]

При создании термоядерного оружия необходимо было создавать дополнительные сложные производства. В стране была создана промышленность получения лития-6, трития и дейтерия.  [c.306]

Энергетический баланс. Этот критерий является основным, т. к. если нет положительного энергетического выхода, то нет и предмета обсуждения. Исследуемой величиной является коэффициент усиления энергии , где верхние индексы относятся, соответственно, к делению F и синтезу 5, который должен быть больше единицы. Здесь Е[ — энергия, которую необходимо затратить на единицу массы топлива, чтобы создать условия для протекания реакции, а E f — энергия, выделившаяся в реакции. Чтобы энергетическая установка была оправдана экономически, требуется С 100. Несмотря на то, что удельная калорийность DT-топлива выше, чем у актиноидов (в 4 раза), G синтеза значительно уступает делению. Это связано с тем, что энергетические затраты при производстве энергии на АЭС в основном связаны с добычей и переработкой исходного сырья, а непосредственно затраты на осуществление реакции деления отсутствуют (не считая расходов на собственные нужды станции, составляющие в среднем 5% от выработанной энергии). Для реакций синтеза ситуация противоположная добыча дейтерия относительно недорогая, тритий производится сам собой в бланкете реактора, но создание условий эффективного протекания реакции синтеза чрезвычайно энергоемки,  [c.258]


Устройство для производства трития — блан-кет — является составной частью термоядерного реактора. Для облучения лития используются нейтроны, образующиеся в процессе термоядерной реакции (XV.3). Одновременно бланкет используется для отвода теплоты от оболочки камеры реактора. Образующийся тритий должен быть отделен от других компонентов протекающего через бланкет теплоносителя и направлен в специальную камеру приготовления форплазмы, где он смешивается в нужной пропорции с дейтерием. Полученная плазма специальным инжектором вводится в рабочую камеру реактора, где производится разогрев плазмы до температуры зажигания реакции. Критическое значение критерия Лоусона для поддержания реакции (XV. 3) составляет (рт)к= (частиц/см ) с. Отсюда следует, что для возникновения реакции требуется достаточно большое время X удержания плазмы в реакторе. Эта задача является наиболее трудной во всей проблеме управляемого термоядерного синтеза.  [c.257]

Возможность использования в перспективе не только DT-топлива, но и чисто дейтериевого топлива (или дейтериевого топлива с малой добавкой трития), что может заметно облегчить решение тритиевой проблемы. Хотя энергетическая система инерциального термоядерного синтеза на дейтериевом топливе к настоящему времени не разработана, с точки зрения основных физических процессов, создание такой системы представляется возможным. При этом предполагается использование в мишени небольшого количества трития (порядка одного процента от массы дейтерия) и регенерация трития в самой мишени. По сравнению с DT-топливом, основные параметры установки увеличиваются примерно на порядок и составляют до 100 МДж в энерговложении и 10 ГДж в полном энерговыделении. Основные преимущества такой системы огромные запасы топлива и отсутствие бланкета для производства трития.  [c.125]


65 лет первой термоядерной бомбе: история и мифы

12 августа 1953-го в СССР взорвали первую "практичную" термоядерную бомбу. ТАСС - о том, как Советы опередили США и правда ли, что такой боеприпас почти не загрязняет среду, но может уничтожить мир.

Идея термоядерного оружия, где ядра атомов сливаются, а не расщепляются, как в атомной бомбе, появилась не позднее 1941 года. Она пришла в головы физикам Энрико Ферми и Эдварду Теллеру. Примерно в то же время они стали участниками Манхэттенского проекта и помогли создать бомбы, сброшенные на Хиросиму и Нагасаки. Сконструировать термоядерный боеприпас оказалось намного сложнее.

Чтобы атомные ядра сливались друг с другом, их надо нагреть до миллионов градусов. Схему устройства, которое позволило бы это проделать, американцы запатентовали в 1946 году (проект неофициально назывался Super), но вспомнили о ней только спустя три года, когда в СССР успешно испытали ядерную бомбу. Президент США Гарри Трумэн заявил, что на советский рывок нужно ответить "так называемой водородной, или супербомбой".

К 1951 году американцы собрали устройство и провели испытания под кодовым названием "Джордж". Конструкция представляла собой тор, проще говоря - бублик, с тяжелыми разновидностями водорода в жидком виде: дейтерий и тритий выбрали потому, что их ядра сливать проще, чем обычные. Запалом служила ядерная бомба. Взрыв сжимал дейтерий и тритий, те сливались, давали поток быстрых нейтронов и зажигали обкладку из урана.

За счет дополнительного урана взрыв получился вдвое мощнее, чем с обычной атомной бомбой. Но на термоядерный синтез приходилось только 10% выделившейся энергии: испытания показали, что ядра водорода сжимаются недостаточно сильно.

Тогда математик Станислав Улам предложил другой подход: двухступенчатый ядерный запал. Его задумка заключалась в том, чтобы поместить в "водородной" зоне устройства плутониевый стержень. Взрыв первого запала поджигал плутоний, две ударные волны и два потока рентгеновских лучей сталкивались - давление и температура подскакивали достаточно, чтобы начался термоядерный синтез. Новое устройство испытали на атолле Эниветок в Тихом океане в 1952 году - взрыв вышел примерно в 40 раз мощнее, чем за год до того.

Проблема была в том, что ни то, ни другое устройство нельзя было использовать на войне. Чтобы ядра водорода сливались, расстояние между ними должно быть минимальным, поэтому дейтерий и тритий охлаждали до жидкого состояния, почти до абсолютного нуля. Для этого требовалась огромная криогенная установка. Второе термоядерное устройство - по сути, увеличенная модификация "Джорджа" - весило 70 тонн: с самолета такое не сбросишь.

Советский подход

СССР начал разрабатывать термоядерную бомбу позднее: первая схема была предложена лишь в 1949 году. В ней предполагалось использовать соединение дейтерия с металлом литием. Вещество это твердое, сжижать его не надо, а потому громоздкий холодильник тоже не требовался. Не менее важно и то, что при взрыве литий распадается и дает тритий, что упрощает дальнейшее слияние ядер.

Бомба РДС-6с была готова в 1953 году. В отличие от американских и современных термоядерных устройств, плутониевого стержня в ней не было. Такая схема известна как слойка: слои дейтерида лития перемежались урановыми. 12 августа РДС-6с испытали на Семипалатинском полигоне.

Мощность взрыва составила 400 килотонн в тротиловом эквиваленте - в 25 раз меньше, чем во втором испытании американцев. Это неудивительно: без двухступенчатого атомного запала нельзя поднять мощность взрыва выше мегатонны. Зато РДС-6с можно было сбросить с воздуха. Также устройство собирались использовать и на межконтинентальных баллистических ракетах. А уже в 1955 году СССР усовершенствовал бомбу, оснастив ее плутониевым стержнем.

Сегодня практически все термоядерные устройства - судя по фото, даже северокорейские - представляют собой гибриды ранних советских и американских моделей. Все они используют дейтерид лития как "топливо" и поджигают его двухступенчатым ядерным "детонатором". Как известно из утечек, даже самая современная американская термоядерная боеголовка W88 сконструирована наподобие РДС-6c: слои дейтерида лития перемежаются ураном.

Разница в том, что мощность новых термоядерных боеприпасов на один-два порядка меньше, чем у устройств вроде "Царь-бомбы". Мегатонных боеголовок ни у кого нет, так как в военном отношении десяток менее мощных зарядов ценнее одного сильного: можно поразить больше целей.

Мифы о термоядерной бомбе

Водород - элемент чрезвычайно распространенный, достаточно его и в атмосфере Земли. Одно время поговаривали, что достаточно мощный термоядерный взрыв может запустить цепную реакцию и весь воздух на нашей планете выгорит. Это миф.

Не то что газообразный, но и жидкий водород недостаточно плотный, чтобы начался термоядерный синтез. Его нужно сжимать и нагревать ядерным взрывом, желательно c разных сторон, как с двухступенчатым запалом. В атмосфере таких условий нет, поэтому самоподдерживающиеся реакции слияния ядер там невозможны.

Это не единственное заблуждение о термоядерном оружии. Часто говорят, что взрыв "чище" ядерного: мол, при слиянии ядер водорода "осколков" - опасных короткоживущих ядер атомов, дающих радиоактивное загрязнение, - получается меньше, чем при делении ядер урана.

Заблуждение это основано на том, что при термоядерном взрыве большая часть энергии якобы выделяется за счет слияния ядер. Это неправда. Да, "Царь-бомба" была такой, но только потому, что ее урановую "рубашку" для испытаний заменили на свинцовую. Современные двухступенчатые запалы приводят к значительному радиоактивному загрязнению.

Правда, зерно истины в мифе о "чистой" бомбе все же есть. Взять лучшую американскую термоядерную боеголовку W88. При взрыве на оптимальной высоте над городом площадь сильных разрушений практически совпадет с зоной радиоактивного поражения, опасного для жизни. Погибших от лучевой болезни будет исчезающе мало: люди погибнут от самого взрыва, а не радиации.

Еще один миф гласит, что термоядерное оружие способно уничтожить всю человеческую цивилизацию, а то и жизнь на Земле. Это практически исключено. Энергия взрыва распределена в трех измерениях, поэтому при росте мощности боеприпаса в 1 тыс. раз радиус поражающего действия растет всего в десять раз - мегатонная боеголовка имеет радиус поражения всего в десять раз больше, чем у тактической килотонной.

66 млн лет назад столкновение с астероидом привело к исчезновению большинства наземных животных и растений. Мощность удара составила около 100 млн мегатонн - это более чем в 10 тыс. раз больше суммарной мощности всех термоядерных арсеналов Земли. 790 тыс. лет назад с планетой столкнулся астероид, удар был мощностью 1 млн мегатонн, но никаких последствий хотя бы умеренного вымирания (включая наш род Homo) после этого не случилось. И жизнь в целом, и человек куда крепче, чем они кажутся.

Александр Березин

Дейтерий - это... Что такое Дейтерий?

Дейте́рий (лат. deuterium, от др.-греч. δεύτερος «второй»), тяжёлый водород, обозначается символами D и 2H — стабильный изотоп водорода с атомной массой, равной 2. Ядро (дейтрон) состоит из одного протона и одного нейтрона.

Открыт в 1932 г. американским физико-химиком Г. Юри. Природное содержание — 0,0115 ± 0,0070[2] %.

Изотопные модификации соединений водорода

Соединения изотопов водорода практически не различаются по химическим свойствам, но обладают довольно различными физическими свойствами (температура плавления, кипения, вес)[3]. Молекула D2, состоит из двух атомов дейтерия. Вещество имеет следующие физические свойства:

  • Температура плавления −254,5 °C
  • Температура кипения −249,5 °C

Содержание дейтерия в природном водороде — 0,0011-0,0016 ат.% [4].

По своим химическим свойствам соединения дейтерия имеют определенные особенности. Так, например, углерод-дейтериевые связи оказываются более «прочными», чем углерод-протиевые, из-за чего химические реакции с участием атомов дейтерия идут в несколько раз медленнее. Этим, в частности, обусловлена токсичность тяжёлой воды (вода состава D2O называется тяжёлой водой из-за большой разницы в массе протия и дейтерия).

Получение

Мировое производство дейтерия — десятки тысяч тонн в год. Основные методы получения: многоступенчатый электролиз воды, ректификация воды, ионный обмен, ректификация аммиака. При электролизе 100л воды выделяется 7,5 мл 60%-ного D2O[5].

При длительном кипячении природной воды концентрация тяжёлой воды в ней повышается очень незначительно — в пределах 1 %[источник не указан 1070 дней]. Среди населения бытует миф о том, что это якобы может вредно сказаться на здоровье. В действительности же повышение концентрации тяжёлой воды при кипячении ничтожно, гораздо сильнее ощущается повышение концентрации растворённых солей.

Применение

Дейтерий широко используется в атомной энергетике как замедлитель нейтронов в атомных реакторах; в смеси с тритием или в соединении с литием-6 применяют для термоядерной реакции в водородных бомбах, применяется в качестве меченого стабильного индикатора в лабораторных исследованиях и технике. Перспективным также представляется применение дейтерия (в смеси с тритием) для получения высокотемпературной плазмы, необходимой для осуществления управляемого термоядерного синтеза (см. проект ITER).

Примечания

  1. 1 2 3 G. Audi, A.H. Wapstra, and C. Thibault (2003). «The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references. ». Nuclear Physics A 729: 337—676. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003.
  2. 1 2 3 4 G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot and A. H. Wapstra (2003). «The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties». Nuclear Physics A 729: 3–128. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.
  3. Н. Е. Кузьменко, В. В. Ерёмин, В. А. Попков Начала химии (том 1) 2007.— М.: Изд-во Экзамен, С.298
  4. Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1. — 623 с.
  5. Н. Е. Кузьменко, В. В. Ерёмин, В. А. Попков Начала химии (том 1) 2007.— М.: Изд-во Экзамен, С.299

Литература

  • Н. Е. Кузьменко, В. В. Ерёмин, В. А. Попков Начала химии (том 1) 2007.— М.: Изд-во Экзамен, С.298-299
  • Физическая энциклопедия. / Гл. ред. Прохоров А. М.  — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1.— 704 с., ил. — 100 000 экз.

Во ВНИИНМ разработана базовая технологическая схема тритиевого цикла для установки ТСП

Отделением специальных неядерных материалов и изотопной продукции АО «ВНИИНМ» (входит в состав Топливной компании Росатома «ТВЭЛ») разработана базовая версия технологического тритиевого цикла для экспериментальной установки – модифицированного токамака с сильным полем (ТСП). Разработка была осуществлена совместно со специалистами АО «ГНЦ РФ ТРИНИТИ». Работы проводились в рамках реализации федерального проекта «Разработка технологий управляемого термоядерного синтеза и инновационных плазменных технологий» комплексной программы «Развитие техники, технологий и научных исследований в области использования атомной энергии на период до 2024 года» (РТТН).

«Одной из критически важных систем инфраструктуры термоядерного реактора является технологический тритиевый цикл. Использование топливных смесей дейтерий-дейтерий в экспериментах приводит к наработке трития. Требуется очищать отработанную плазму от трития, чтобы обеспечить работоспособность экспериментальной установки модифицированного ТСП. Эту задачу и решает технологический тритиевый цикл», - рассказал об особенностях проекта начальник лаборатории отделения физики токамаков-реакторов АО «ГНЦ РФ ТРИНИТИ» Николай Родионов.

В рамках выполненной работы была разработана базовая технологическая схема тритиевого цикла с описанием основных стадий и используемого оборудования, а также проведен подтверждающий расчет параметров процессов. В состав цикла входят все стадии использования трития, начиная с хранения и заканчивая переработкой и концентрированием тритий-содержащих отходов. Также представлены системы по изотопному анализу газовых смесей, контролю за тритием и очистки воздуха рабочего помещения.

АО «ВНИИНМ» активно выполняет исследования и разработки в области термоядерной энергетики, однако работы по созданию тритиевого цикла не проводились с начала 90-х годов. По всему миру насчитывается несколько десятков экспериментальных термоядерных установок. Однако только на установках JET (Великобритания) и TFTR (США) проводились испытания с применением дейтерий-тритиевой плазмы. Все остальные эксперименты проводились с использованием стабильных изотопов водорода. Данный факт иллюстрирует всю сложность разработки и запуска токамака с применением трития.

На сегодняшний день только использование в качестве топлива дейтерий-тритиевой смеси позволяет рассчитывать на достижение режима термоядерного горения, необходимого для создания термоядерной энергетики будущего. Кроме того, эксперименты с тритий-содержащей смесью изотопов водорода позволяют верифицировать технологические и экономические параметры будущих термоядерных установок. Поэтому работы по созданию тритиевого технологического цикла крайне важны для проводимых исследований в области термоядерного синтеза как в России, так и в мире.

«В ближайшее время планируется продолжение работ, которые будут состоять в разработке эскизного проекта, а к 2024 году - полной проектной документации тритиевого комплекса. Это потребует постадийной проверки всех разрабатываемых узлов. Ввиду того, что на установке будет храниться и использоваться значительное по сравнению с исследовательскими объемами количество трития, каждая стадия должна гарантировать безопасность эксплуатации. И уже к 2030 году все сделанные разработки должны воплотиться в промышленный тритиевый цикл реального токамака», – подчеркнул начальник отдела разработки технологии и оборудования для получения изотопов и изотопной продукции АО «ВНИИНМ» Александр Аникин.

DOE объясняет ... Топливо для дейтерий-тритиевого термоядерного реактора

Термоядерная энергия может обеспечить безопасную, чистую и почти безграничную энергию. Хотя реакции синтеза могут происходить для легких ядер, имеющих меньший вес, чем у железа, большинство элементов не будут сливаться, если они не находятся внутри звезды. Чтобы создать горящую плазму в экспериментальных термоядерных реакторах, таких как токамаки и стеллараторы, ученые ищут топливо, которое относительно легко производить, хранить и доводить до термоядерного синтеза. В настоящее время лучшим вариантом для термоядерных реакторов является дейтерий-тритиевое топливо .Это топливо достигает условий термоядерного синтеза при более низких температурах по сравнению с другими элементами и выделяет больше энергии, чем другие реакции термоядерного синтеза.

Дейтерий и тритий - изотопы водорода, самого распространенного элемента во Вселенной. В то время как все изотопы водорода имеют один протон, дейтерий также имеет один нейтрон, а тритий имеет два нейтрона, поэтому массы их ионов тяжелее протия, изотопа водорода без нейтронов. Когда дейтерий и тритий сливаются, они создают ядро ​​гелия, которое имеет два протона и два нейтрона.Реакция высвобождает энергичный нейтрон. Термоядерные электростанции будут преобразовывать энергию, выделяющуюся в результате термоядерных реакций, в электричество для питания наших домов, предприятий и других нужд.

К счастью, дейтерий - обычное дело. Примерно 1 из каждых 5000 атомов водорода в морской воде находится в форме дейтерия. Это означает, что в наших океанах содержится много тонн дейтерия. Когда термоядерная энергия станет реальностью, всего один галлон морской воды сможет произвести столько же энергии, сколько 300 галлонов бензина.

Тритий - это радиоактивный изотоп, который относительно быстро распадается (период полураспада составляет 12 лет) и редко встречается в природе.К счастью, воздействие на более распространенный элемент лития энергичными нейтронами в термоядерном реакторе может привести к образованию трития. Работающая термоядерная электростанция потенциально может использовать литий для образования трития, необходимого для замыкания дейтерий-тритиевого топливного цикла, поскольку литий можно получить из земной коры путем добычи руды и из соляных пустынь.

Департамент науки Министерства энергетики: вклад в разработку дейтерий-тритиевого топлива

Частью миссии Департамента науки Министерства энергетики США по программе Fusion Energy Sciences (FES) является разработка практического источника термоядерной энергии. FES работает с программой Advanced Scientific Computing Research, используя научные вычисления для развития науки о термоядерном синтезе и понимания влияния массы ионов на различные плазменные явления. В пользовательских объектах Управления науки, таких как токамак DIII-D и сферический токамак NSTX-U, ученые изучают влияние массы ионов на удержание, перенос и турбулентность плазмы. Удержание продуктов термоядерного синтеза, таких как ион гелия, также изучается в присутствии спиральных магнитных полей. Программа Office of Science Nuclear Physics развивает фундаментальную ядерную науку, лежащую в основе понимания термоядерного синтеза, путем создания баз данных ядерных реакций, генерации ядерных изотопов и разъяснения аспектов нуклеосинтеза.

Дейтерий-тритиевое топливо Факты о топливе

  • Вода, сделанная из дейтерия, примерно на 10 процентов тяжелее обычной воды. Вот почему ее иногда называют «тяжелой водой». Он фактически опустится на дно стакана с обычной водой.
  • Источники трития на Земле включают естественное производство в результате взаимодействия с космическими лучами, ядерные реакторы деления, вырабатывающие энергию, такие как тяжеловодный реактор CANDU, и испытания ядерного оружия.
  • Чтобы избежать определенных проблем НИОКР, включая повреждение конструкционного материала нейтронами высокой энергии, ученых-термоядерных ученых также интересуют анейтронные реакции синтеза (такие как синтез дейтерия-гелия-3 и протон-бор), даже если эти реакции синтеза происходят при более высоких температурах ионов, чем для дейтерий и тритий.

Ресурсы и связанные термины

Благодарности

Мэтью Ланктот (Управление науки Министерства энергетики США)

Научные термины могут сбивать с толку. DOE Explains предлагает простые объяснения ключевых слов и концепций фундаментальной науки. В нем также описывается, как эти концепции применимы к работе, которую проводит Управление науки Министерства энергетики, поскольку это помогает Соединенным Штатам преуспеть в исследованиях во всем научном спектре.

Термоядерный синтез: энергия будущего

Что такое фьюжн? Ядерный синтез обеспечивает энергию Солнца и звезд. Одна возможная реакция синтеза происходит, когда различные формы (или изотопы) водорода сталкиваются и сливаются с образованием ядер гелия. Эти столкновения также испускают нейтроны высоких энергий. Подобные реакции синтеза происходили здесь, на Земле, с использованием изотопов водорода дейтерия и трития. Но для выработки энергии, достаточной для эффективного производства электроэнергии с помощью термоядерного синтеза, реакции должны протекать со скоростью, требующей температуры около 100 миллионов градусов по Цельсию.Эта температура примерно в десять раз выше, чем внутренняя часть Солнца. При этой температуре вещество образует плазму, четвертое состояние вещества, которая состоит из ионизированных атомов и свободных электронов (электрически заряженных частиц).

Почему так жарко? Силы между ядрами водорода обычно заставляют их отталкиваться друг от друга. Внутри Солнца атомы сближаются под действием сильной гравитации. Но в ситуациях, когда сила тяжести намного слабее, например на Земле, необходимы сложные методы для ограничения изотопов водорода и получения высоких температур, необходимых для запуска реакций синтеза. Таким образом, разработка термоядерного синтеза как нового источника энергии представляет собой серьезную научно-техническую задачу

Зачем использовать дейтерий и тритий в качестве термоядерного топлива? На коммерческой термоядерной электростанции топливо будет состоять из смеси дейтерия и трития (D-T) в соотношении 50-50, поскольку эта смесь плавится при самой низкой температуре и ее выход энергии является самым большим по сравнению с другими реакциями термоядерного синтеза. Дейтерий можно легко извлечь из морской воды, где 1 из 6700 атомов водорода составляет дейтерий.Тритий можно производить из лития, который широко распространен в земной коре. Таким образом, первичное топливо для термоядерных реакторов D-T настолько широко распространено в природе, что, практически, синтез D-T является неисчерпаемым источником энергии для удовлетворения глобальных потребностей в энергии. Для сравнения, если бы дейтерий из 50 чашек морской воды использовался в термоядерном реакторе D-T, произведенная энергия была бы равна энергии, полученной от сжигания 2 тонн угля. Кроме того, первичное топливо (дейтерий, литий) и прямой конечный продукт (гелий) термоядерного синтеза не являются ни токсичными, ни радиоактивными, они не вызывают загрязнения атмосферы и не способствуют парниковому эффекту.

В результате термоядерного синтеза дейтерий и гелий (тяжелые формы водорода) превращаются в гелий, высвобождая нейтрон высокой энергии.

Как можно нагреть плазму до 100 миллионов градусов? Это сложная задача. Возможные методы нагрева включают в себя: (1) сжатие топлива, как воздух в поршне, (2) пропускание через него внутреннего электрического тока, как в тостере, (3) бомбардировку топлива нейтральными частицами с высокой энергией и (4) ) питание от микроволн или лазеров..

Как можно удержать горячую плазму? Существуют три метода удержания плазмы: (1) гравитационный (как в звездах), (2) инерционный и (3) магнитный. На сегодняшний день наиболее успешным методом удержания плазмы является магнитная бутылка, имеющая тороидальную форму или форму пончика, в которой плазма образует непрерывный контур. Наиболее развитой магнитной бутылкой является токамак, изобретенный российскими учеными. В токамаке используются сильные внешние магнитные поля, чтобы удерживать плазму и поддерживать отделение плазмы от стенок контейнера, который не может выдерживать температуру плазмы в 100 миллионов градусов.

Кто проводит исследования в области ядерного синтеза? В мире осуществляется несколько крупных (национальных и международных) и множество небольших программ термоядерного синтеза. Из-за сложности и стоимости разработки термоядерного синтеза в качестве источника энергии требуется высокая степень международного сотрудничества, как это реализуется, например, в JET-EFDA (Joint European Torus - European Fusion Development Agreement), Culham, Abingdon. , Великобритания. Частный сектор и правительственные агентства также сотрудничают в области слияния.

Что ждет исследования в области термоядерного синтеза в будущем? ITER, Международный термоядерный экспериментальный реактор, созданный под эгидой МАГАТЭ, представляет собой крупногабаритное устройство следующего поколения. Это будет самый большой термоядерный аппарат из когда-либо построенных: 30 метров в диаметре и 30 метров в высоту. Работы по инженерному проектированию начались в 1992 г. и будут завершены в середине 2001 г., когда будет подготовлен окончательный проектный отчет ИТЭР. Затем переговоры приведут к составлению соглашения о строительстве и эксплуатации ИТЭР, подготовке к лицензированию и решению о местонахождении площадки.

Вернуться к основному артикулу

Ядерный синтез - ANS

Ядерный синтез

Это ядерный процесс, в котором энергия производится путем столкновения легких атомов. Это противоположная реакция деления, когда тяжелые изотопы расщепляются. Синтез - это процесс, при котором солнце и другие звезды генерируют свет и тепло.

Этого легче всего достичь на Земле путем объединения двух изотопов водорода: дейтерия и трития. Водород - самый легкий из всех элементов, он состоит из одного протона и электрона.В ядре дейтерия есть дополнительный нейтрон; он может заменить один из атомов водорода в H 2 0, чтобы получить так называемую «тяжелую воду». Тритий имеет два дополнительных нейтрона и поэтому в три раза тяжелее водорода. В цикле термоядерного синтеза тритий и дейтерий объединяются и приводят к образованию гелия, следующего по тяжелому элементу в Периодической таблице, и высвобождению свободного нейтрона.

Дейтерий содержится одна часть на 6 500 в обычной морской воде, и поэтому он доступен во всем мире, что устраняет проблему неравномерного географического распределения топливных ресурсов.Это означает, что топливо для термоядерного синтеза будет, пока на планете есть вода.

ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Ученые из Института физики плазмы им. Макса Планка в Грайфсвальде, Германия, продемонстрировали, что можно перегреть атомы водорода, чтобы сформировать плазму с температурой 80 миллионов градусов Цельсия, используя машину под названием стелларатор Wendelstein 7-X. Плазма составляет основу ядерного синтеза, в котором атомы водорода сталкиваются, а их ядра сливаются, образуя атомы гелия - процесс, который высвобождает энергию и похож на то, что происходит на нашем Солнце.

Что такое Fusion Power?

Давайте посмотрим на реакцию синтеза. Вы можете видеть, что когда дейтерий и тритий сливаются вместе, их составные части рекомбинируются в атом гелия и быстрый нейтрон. Поскольку два тяжелых изотопа снова собираются в атом гелия, у вас остается «лишняя» масса, которая конвертируется в кинетическую энергию нейтрона в соответствии с формулой Эйнштейна: E = mc2 .


Чтобы произошла реакция ядерного синтеза, необходимо приблизить два ядра так близко, чтобы ядерные силы стали активными и склеили ядра вместе.Ядерные силы - это силы на малых расстояниях, которые должны действовать против электростатических сил, когда положительно заряженные ядра отталкиваются друг от друга. Это причина того, что реакции ядерного синтеза происходят в основном в среде с высокой плотностью и высокой температурой.

При очень высоких температурах электроны отделяются от ядер атомов, образуя плазму (ионизированный газ). В таких условиях можно преодолеть отталкивающие электростатические силы, которые разделяют положительно заряженные ядра, и можно объединить ядра избранных легких элементов, чтобы слиться и образовать другие элементы.Ядерный синтез легких элементов высвобождает огромное количество энергии и является основным процессом производства энергии в звездах.

Цель исследования термоядерного синтеза - удерживать термоядерные ионы при достаточно высоких температурах и давлениях и в течение достаточно длительного времени для плавления.

Узнать больше о ядерной науке

D-T Neutron Generator (Deuterium-Tritium) - Phoenix

DT Neutron Generators from Phoenix

Многие виды исследований и коммерческих испытаний и анализа, такие как неразрушающая оценка материалов и производство радиоизотопов, зависят от обильных источников нейтронов. До сих пор только реакторные установки и крупномасштабные источники нейтронов расщепления были способны обеспечить высокий выход нейтронов (общее количество нейтронов в секунду), необходимый для таких применений. Однако DT-генераторы нейтронов на базе ускорителей Phoenix, которые создают высокие выходы нейтронов за счет синтеза дейтерия и трития, достаточно сильны, чтобы соответствовать реакторным установкам по пропускной способности, обеспечивая при этом те же возможности в меньшем и более управляемом корпусе.

Phoenix разрабатывает и производит самые мощные в мире компактные нейтронные генераторы DT, превосходящие все другие ламповые источники нейтронов и компактные ускорительные системы аналогичного или меньшего размера и форм-фактора по выходу нейтронов.Наш нейтронный генератор с большим потоком обеспечивает достаточный выход нейтронов для широкого спектра исследовательских и промышленных применений, в том числе:

Что такое нейтронный генератор DT (дейтериево-тритиевый)?

Генератор нейтронов DT, или генератор дейтерий-тритиевых нейтронов, создает нейтронное излучение в результате реакций синтеза между дейтерием и тритием. Дейтерий - это изотоп водорода, который содержит дополнительный нейтрон в своем ядре, а тритий - изотоп водорода с двумя дополнительными нейтронами, что делает их тяжелее элементарного водорода и придает им уникальные по сравнению с ними физические свойства.

Когда атом дейтерия и атом трития сталкиваются с нужной энергией, их ядра сливаются. Продукты этой реакции включают атом трития, образовавшийся в результате реакции, и оставшиеся нейтроны, которые больше не помещаются в ядре, которые представляют собой всплеск нейтронного излучения. Путем непрерывной подачи высокоэнергетического трития и дейтерия и облегчения реакций синтеза нейтронный генератор DT может создавать устойчивый и последовательный выход нейтронов.

Вместо того, чтобы полагаться на ядерное деление, которое создает нейтронное излучение путем расщепления тяжелых элементов, таких как высокообогащенный уран, на более мелкие, но все же тяжелые элементы, такие как барий и криптон, в генераторах нейтронов Phoenix используются компактные ускорители частиц, чтобы вызвать термоядерные реакции из более легких. частицы с побочными продуктами, которые менее опасны, чем побочные продукты деления.

В нейтронных генераторах DT компании Phoenix ускоритель частиц с электрическим приводом создает плазменный пучок, состоящий из высокоэнергетических положительно заряженных ионов дейтерия. Этот луч, энергия которого достигает 300 кВ, сталкивается с мишенью, содержащей тритий. Ионы дейтерия сливаются с атомами трития в мишени, производя больше изотопов водорода, а также избыточные нейтроны.

В то время как типичный источник нейтронов может производить нейтроны с энергией около 1 МэВ, системы визуализации быстрых нейтронов Phoenix производят пучки, состоящие из нейтронов с энергией до 16 МэВ.Нейтронное излучение можно использовать, а его температуру можно регулировать с помощью специального замедлителя для различных промышленных нужд.

Генераторы нейтронов DT используют газообразную тритиевую мишень для проведения термоядерных реакций. Уникальная система с открытой трубкой Phoenix, в отличие от любой другой системы нейтронного генератора на основе ускорителя, позволяет легко пополнять газовую мишень во время работы системы, обеспечивая практически неограниченный срок службы, пока система обслуживается.

Дейтерий-дейтерий vs.Дейтерий-тритиевые

Нейтронные генераторы DT являются высокопроизводительными термоядерными источниками нейтронов по сравнению с DD (дейтериево-дейтериевыми) генераторами нейтронов. Генераторы нейтронов DT также производят нейтроны более высоких энергий, которые могут быть полезны для различных промышленных применений. При разных энергиях или температурах нейтронное излучение имеет несколько разные свойства и по-разному взаимодействует с веществом. Замедлитель, закрепленный снаружи генератора, можно использовать для снижения температуры нейтронов, если это необходимо.

Хотя нейтронные генераторы DT имеют более высокий нейтронный выход и энергию, чем генераторы нейтронов DD , поскольку тритий является регулируемым материалом, существует больше нормативных требований в отношении их разработки, установки и использования. Кроме того, генераторы DT требуют дополнительной защиты по сравнению с генераторами нейтронов DD из-за более высокой энергии нейтронов , и требуется особая осторожность, чтобы гарантировать, что тритий не может вырваться из генератора и представлять опасность для здоровья. Генераторы нейтронов

DT - идеальная система для удовлетворения ваших потребностей в нейтронном излучении, если вам требуется высокий выход нейтронов с величиной 10 13 нейтронов в секунду, поскольку даже повышенные нормативные требования и требования безопасности, связанные с генераторами нейтронов DT, более скромны по сравнению с реакторными источниками. Однако меньшие возможные форм-факторы, связанные с генератором нейтронов DD, и минимальные требования к безопасности делают генераторы нейтронов DD отличными вариантами в качестве источников нейтронов для приложений с более низким потоком.

Приложения для нейтронных генераторов DT

Phoenix Alectryon, благодаря своей универсальности, чрезвычайно полезен для широкого спектра промышленных и исследовательских приложений для нейтронов, включая радиографию быстрых и тепловых нейтронов, нейтронное облучение для испытаний на радиационную живучесть устройств, продуктов, оборудование, нейтронно-активационный анализ и производство медицинских радиоизотопов. Система Alectryon занимает мало места по сравнению с сопоставимыми источниками нейтронов, даже с дополнительным оборудованием и защитой, необходимыми для системы DT.Его можно установить на месте, чтобы обеспечить удобный доступ к нейтронам для различных приложений без необходимости отправлять предметы на объекты со специализированными источниками нейтронов.

Для таких приложений, как нейтронная визуализация, наши нейтронные генераторы DT способны согласовывать нейтронные изображения реакторов как по производительности, так и по качеству изображения, обеспечивая максимально возможное качество нейтронных изображений, как определено международными стандартами.

Alectryon: Характеристики нашего нейтронного генератора DT

Alectryon - это самая универсальная конструкция нейтронного генератора Phoenix.Он может быть настроен на использование дейтерий-дейтериевых или дейтерий-тритиевых реакций для получения нейтронов, что делает базовую конструкцию невероятно универсальной для обеспечения либо среднего, либо высокого выхода нейтронов . Alectryon - это генератор нейтронов DD или DT с самой высокой выходной мощностью на рынке.

Нейтронный генератор Alectryon продемонстрировал стабильную работу в полевых условиях в течение тысяч часов. Phoenix Alectryon предлагается в виде полного пакета, включающего интегрированную систему управления, все источники питания, защиту от излучения, замедлитель (при необходимости) и т. Д.В нейтронном генераторе используется газовая мишень для максимального увеличения выхода нейтронов и срока службы системы, который измеряется годами, а не часами, обеспечиваемыми твердотельными мишенями, используемыми в системах нейтронных генераторов с герметичными трубками.

Свяжитесь с нами

Свяжитесь с нами, чтобы обсудить ваши конкретные потребности в нейтронном генераторе DT:

Обзор подготовки JET для дейтериево-тритиевой работы с ITER с подобной стенкой

Бумага • Следующая статья - Открытый доступ

Э. Джоффрин 8 , С. Абдуаллев 35 , М. Абханги 47 , П. Абреу 53 , В. Афанасьев 54 , М. Афзал 7 , К. Aggarwal 78 , T. Ahlgren 99 , L. Aho-Mantila 107 , N. Aiba 66 , M. Airila 107 , T. Alarcon 8 , R. Albanese 11 , D Алегре 57 , С. Алейферис 68 , Э. Алесси 43 , П. Алейников 55 , А. Алксеев 69 , М.Аллинсон 7 , Б. Альпер 7 , Э. Алвес 53 , Г. Амброзино 11 , Р. Амброзино 11 , В. Амосов 88 , Э. Андерссон Сунден 19 , Р. Andrews 7 , M. Angelone 89 , M. Anghel 85 , C. Angioni 61 , L. Appel 7 , C. Appelbee 7 , P. Arena 27 , M. Ariola 11 , С. Аршад 38 , Ж. Арто 8 , В. Артер 7 , А. Ясень 7 , Н.Асикава, В. Асланян 63 , О. Асунта 2 , О. Асталос 108 , Ф. Ауриемма 12 , Ю. Остин 7 , Л. Авотина 102 , М. Акстон 7 , C. Ayres 7 , A. Baciero 57 , D. Baião 53 , I. Balboa 7 , M. Balden 61 , N. Balshaw 7 , VK Бандару 61 , Дж. Бэнкс 7 , Ю.Ф. Баранов 7 , C. Barcellona 27 , T. Barnard 7 , M.Barnes 77 , R. Barnsley 55 , A. Baron Wiechec 7 , L. Barrera Orte 30 , M. Baruzzo 12 , V. Basiuk 8 , M. Bassan 55 , R . Bastow 75 , A. Batista 53 , P. Batistoni 89 , L. Baumane 102 , B. Bauvir 55 , L. Baylor 70 , PS Бомонт 7 , М. Беккерс 35 , Б. Беккет 7 , Н. Бекрис 31 , М. Бельдишевски 7 , К.Белл 7 , Ф. Белли 89 , Э. Belonohy 7,61 , J. Benayas 7 , H. Bergsåker 39 , J. Bernardo 53 , M. Bernert 61 , M. Berry 75 , L. Bertalot 55 , C Бесилю 7 , Х. Бетар 44 , М. Беурскенс 62 , Я. Белецки 48 , Т. Бивер 70 , Р. Билато 61 , О. Билецкий 46 , П. Bílková 51 , F. Binda 19 , G. Birkenmeier 61 , J.P.S. Бизарро 53 , К. Бьоркас 99 , Дж. Блэкберн 75 , Т. Блэкман 7 , П. Бланшар 29 , П. Блатчфорд 7 , В. Бобков 61 , А. Бобок 7 , О. Богар 17 , П. Бом 51 , Т. Бом 106 , И. Большакова 60 , Т. Бользонелла 12 , Н. Бонаноми 61,97 , Л. Бонканьи 89 , Д. Бонфильо 12 , Х. Боннин 55 , Дж. Стрела 61 , Д.Борба 31,53 , Д. Бородин 35 , И. Бородкина 35 , К. Боулбе 95 , К. Бурдель 8 , М. Боуден 7 , К. Боуман 109 , т. . Boyce 7 , H. Boyer 7 , SC Bradnam 7 , V. Braic 87 , R. Bravanec 37 , B. Breizman 103 , D. Brennan 7 , S. 8 , A. Brett 7 , S. Brezinsek 35 , M. Bright 7 , M. Brix 7 , W.Broeckx 79 , M. Brombin 12 , A. Brosławski 64 , B. Brown 7 , D. Brunetti 43 , E. Bruno 55 , J. Buch 47 , J. Buchanan 7 , R. Buckingham 7 , M. Buckley 7 , M. Bucolo 27 , R. Budny 73 , H. Bufferand 8 , S. Buller 21 , P. Bunting 7 , P. Buratti 89 , A. Burckhart 61 , G. Burroughes 75 , A.Buscarino 27 , A. Busse 7 , D. Butcher 7 , B. Butler 7 , I. Bykov 39 , P. Cahyna 51 , G. Calabrò 105 , L. Calacci 93 , Д. Каллаган 7 , Дж. Каллаган 7 , И. Кальво 57 , Й. Каменен 4 , П. Кэмп 7 , DC Campling 7 , Б. Каннас 16 , A. Capat 7 , S. Carcangiu 16 , P. Card 7 , A. Cardinali 89 , P.Карман 7 , Д. Карневале 93 , М. Карр 7 , Д. Карралеро 57,61 , Л. Карраро 12 , Б.Б. Карвальо 53 , И. Карвалью 53 , П. Карвалью 53 , DD Карвалью 53 , Ф.Дж. Кассон 7 , К. Кастальдо 89 , Н. Катарино 53 , Ф. Кауса 43 , Р. Каваззана 12 , К. Кейв-Эйланд 7 , М. Каведон 61 , М. Чекконелло 19 , С. Чеккуцци 89 , Э.Сесил 73 , C.D. Challis 7 , D. Chandra 47 , C.S. Chang 73 , A. Chankin 61 , I.T. Chapman 7 , B. Chapman 25 , SC Chapman 25 , M. Chernyshova 50 , A. Chiariello 11 , G. Chitarin 12 , P. Chmielewski 50 , L. Chone 2 , Г. Чираоло 8 , Д. Чирик 7 , Дж. Цитрин 34 , Ф. Клэрет 8 , М. Кларк 7 , Э.Clark 75 , R. Clarkson 7 , R. Clay 7 , C. Clements 7 , JP Coad 7 , P. Coates 7 , A. Cobalt 7 , V. Coccorese 11 , В. Кочилово 89 , Р. Коэльо 53 , JW Коэнен 35 , И. Коффи 78 , Л. Колас 8 , Б. Коллинг 7 , С. Коллинз 75 , Д. Конка 102 , С. Конрой 19 , Н. Конвей 7 , Д. Кумбс 7 , С.Р. Купер 7 , К. Коррадино 27 , Ю. Корре 8 , Г. Корриган 7 , Д. Костер 61 , Т. Крачунеску 86 , С. Крамп 7 , С. . Crapper 7 , F. Crisanti 89 , G. Croci 97 , D. Croft 7 , K. Crombé 15 , N. Cruz 53 , G. Cseh 108 , A. Cufar 80 , A. Cullen 7 , P. Curson 7 , M. Curuia 85 , A. Czarnecka 50 , T.Czarski 50 , I. Cziegler 109 , H. Dabirikhah 7 , A. Dal Molin 97 , P. Dalgliesh 7 , S. Dalley 7 , J. Dankowski 48 , D. Дэрроу 73 , П. Дэвид 61 , А. Дэвис 7 , У. Дэвис 55,73 , К. Доусон 7 , I. Дэй 7 , К. Дэй 56 , М . De Bock 55 , A. de Castro 57 , G. De Dominici 8 , E. de la Cal 57 , E.де ла Луна 57 , Г. Де Маси 12 , Г. Де Теммерман 55 , Г. Де Томмази 11 , П. де Фрис 55 , Дж. Дин 7 , Р. Дежарнак 51 , Д. Дель Сарто 44 , Э. Делаби 70 , В. Демерджиев 7 , А. Демпси 28 , Н. ден Хардер 34 , RO Dendy 7 , J. Denis 8 , P. Denner 35 , S. Devaux 44 , P. Devynck 8 , F. Di Maio 55 , A.Ди Сиена 61 , К. Ди Троя 89 , Д. Дикинсон 109 , П. Динка 86 , Т. Диттмар 35 , Дж. Добрашян 7 , Х. Дерк 61 , RP Doerner 9 , F. Domptail 7 , T. Donné 30 , SE Дорлинг 7 , Д. Дуэ 8 , С. Доусон 7 , А. Дреник 61,80 , М. Древал 46 , П. Древелов 62 , П. Дрюс 35 , тел. Дакворт 55 , Р.Dumont 8 , P. Dumortier 58 , D. Dunai 108 , M. Dunne 61 , I. uran 51 , F. Durodié 58 , P. Dutta 47 , B.P. Duval 29 , R. Dux 61 , K. Dylst 79 , P.V. Эдаппала 47 , A.M. Эдвардс 7 , J.S. Эдвардс 7 , Th. Eich 61 , N. Eidietis 40 , A. Eksaeva 35 , R. Ellis 7 , G. Ellwood 7 , C. Elsmore 7 , S.Эмери 7 , М. Эначеску 84 , Г. Эриксон 19 , Дж. Эриксон 19 , Ф. Эриксон 26 , Л. Эрикссон 32 , С. Эртмер 35 , С. Эскембри 92 , AL Esquisabel 70 , Х.Г. Эссер 35 , Г. Эварт 7 , Э. Фейбл 61 , Д. Фаган 75 , М. Файч 61 , Д. Фали 86 , А. Фанни 16 , А. Фарахани 7 , А. Фасоли 29 , Б.Faugeras 95 , S. Fazinić 76 , F. Felici 29,34 , R.C. Фелтон 7 , С. Фенг 97 , А. Фернадес 53 , Х. Фернандес 53 , Дж. Феррейра 53 , Д. Феррейра 53 , Дж. Ферро 93 , Дж. А. Фесси 7 , О. Фикер 51 , А. Филд 7 , С. Фитц 61 , Л. Фигини 43 , Дж. Фигейредо 31 , А. Фигейредо 53 , Дж. Фигейредо 53 , Н.Fil 63 , P. Finburg 7 , U. Fischer 56 , L. Fittill 7 , M. Fitzgerald 7 , D. Flammini 89 , J. Flanagan 7 , K. Flinders 7 , S. Foley 7 , N. Fonnesu 93 , JM Fontdecaba 57 , A. Formisano 11 , L. Forsythe 75 , L. Fortuna 27 , E. Fransson 26 , M. Frasca 27 , L. Frassinetti 39 , M. Freisinger 35 , R.Фреза 11 , Р. Фридстрём 39 , Д. Фриджоне 89 , В. Фукс 51 , В. Фуско 89 , С. Футатани 94 , К. Гал 30,61 , Д. . Galassi 3 , K. Gałązka 50 , S. Galeani 93 , D. Gallart 6 , R. Galvão 10 , Y. Gao 35 , J. Garcia 8 , A. Гарсия-Карраско 39 , М. Гарсия-Муньос 91 , М. Гарднер 7 , Л. Гарзотти 7 , Дж.Гаспар 4 , П. Гаудио 93 , Д. Гир 7 , Т. Гебхарт 70 , С. Джи 7 , Б. Гейгер 61 , М. Гельфуса 93 , Р. Джордж 7 , С. Герасимов 7 , Дж. Гервасини 43 , М. Гетинс 7 , З. Гани 7 , М. Гате 47 , М. Геренди 86 , Ф. Геззи 43 , Дж. К. Джакалоне 8 , Л. Джакомелли 43 , Дж. Джакометти 4 , К. Гибсон 109 , Т.Giegerich 56 , L. Gil 53 , MR Gilbert 7 , D. Gin 54 , E. Giovannozzi 89 , C. Giroud 7 , S. Glöggler 61 , J. Goff 7 , П. Гохил 40 , В. Голобородько 100 , В. Голобородько 46,100 , Р. Гомес 53 , Б. Гонсалвес 53 , М. Гониче 8 , А. Гудиер 7 , Г. Горини 97 , Т. Гёрлер 61 , Р. Гоулдинг 73 , А.Гусаров 79 , Б. Грэм 7 , JP Graves 29 , Х. Грейнер 61 , Б. Грирсон 73 , Дж. Гриффитс 7 , С. Гриф 7 , Д. Грист 7 , M. Groth 2 , R. Grove 70 , M. Gruca 50 , D. Guard 7 , C. Guérard 30 , C. Guillemaut 53 , R. Guirlet 8 , S. Gulati 7 , C. Gurl 7 , A. Gutierrez-Milla 6 , HH Utoh 66 , L.Хакетт 7 , С. Хаквин 8,31 , Р. Хагер 73 , А. Хакола 107 , М. Халитовс 102 , С. Холл 7 , С. Холлворт-Кук 7 , К. Хэм 7 , М. Хамед 8 , Н. Гамильтон 75 , К. Хэмлин-Харрис 7 , К. Хэммонд 7 , Г. Ханку 75 , Дж. Харрисон 7 , Д. Хартинг 7 , Ф. Хазенбек 35 , Я. Хатано 104 , DR Люк 103 , т.Haupt 7 , J. Hawes 7 , NC Hawkes 7 , J. Hawkins 7 , P. Hawkins 75 , S. Hazel 75 , P. Heesterman 7 , K. Heinola 99 , C. Hellesen 19 , T. Hellsten 39 , W. Helou 8 , O. Hemming 7 , TC Хендер 7 , С.С. Хендерсон 7 , С.С. Хендерсон 18 , М. Хендерсон 55 , Р. Энрикес 53 , Д. Хеппл 7 , Дж.Херфиндал 70 , Г. Хермон 75 , К. Идальго 57 , У. Хиггинсон 7 , Э. Highcock 21 , J. Hillesheim 7 , D. Hillis 70 , K. Hizanidis 67 , A. Hjalmarsson 19 , A. Ho 34 , J. Hobirk 61 , C.H.A. Hogben 7 , G.M.D. Hogeweij 34 , A. Hollingsworth 7 , S. Hollis 7 , M. Hölzl 61 , J.-J. Оноре 75 , М. Хук 7 , Д.Hopley 7 , J. Horáček 51 , G. Hornung 15 , A. Horton 7 , L.D. Хортон 32 , Л. Хорват 109 , С.П. Хотчин 7 , Р. Хауэлл 75 , А. Хаббард 63 , А. Хубер 35 , В. Хубер 35 , Т. Хаддлстон 7 , М. Хьюз 7 , Дж. Хьюз 63 , G.T.A. Huijsmans 55 , P. Huynh 8 , A. Hynes 7 , I. Igaune 102 , D. Iglesias 7 , N.Imazawa 66 , M. Imríšek 51 , M. Incelli 89 , P. Innocente 12 , I. Ivanova-Stanik 50 , E. Ivings 7 , S. Jachmich 31,58 , A. Jackson 7 , T. Jackson 7 , P. Jacquet 7 , J. Jansons 102 , F. Jaulmes 34 , S. Jednoróg 50 , I. Jenkins 7 , И. Джепу 86 , Т. Джонсон 39 , Р. Джонсон 7 , Дж. Джонстон 7 , Л.Джойта 7 , Дж. Джоли 8 , Э. Джонассон 75 , Т. Джонс 7 , К. Джонс 7 , Л. Джонс 7 , Дж. Джонс 7 , Н. Джонс 75 , M. Juvonen 7 , KK Hoshino 66 , A. Kallenbach 61 , M. Kalsey 7 , T. Kaltiaisenaho 107 , K. Kamiya 66 , J. Kaniewski 7 , A. Kantor 75 , A. Kappatou 61 , Я. Кархунен 2 , Д. Каркинский 7 , М.Кауфман 70 , Г. Кавеней 7 , Ю. Казаков 58 , В. Казанцидис 67 , Д.Л. Килинг 7 , Ф.П. Кинан 78 , М. Кемпенаарс 7 , О. Кент 7 , Дж. Кент 75 , К. Кеог 75 , Э. Хилькевич 54 , Х.-Т. Ким 7 , H.T. Ким 31 , Р. Кинг 7 , Д. Кинг 7 , Д.Дж. Кинна 7 , Киптилы В. 7 , Кирк А. 7 , Киров К. 7 , А.Киршнер 35 , Г. Кизане 102 , М. Клас 17 , К. Клеппер 70 , А. Кликс 56 , М. Найт 7 , П. Найт 7 , С. Книп 7 , S. Knott 96 , T. Kobuchi 66 , F. Köchl 83 , G. Kocsis 108 , I. Kodeli 80 , F. Koechl 7 , D. Kogut 8 , С. Койвуранта 107 , Ю. Колесниченко 46 , З. Колло 7 , Ю. Коминис 67 , М.Кеппен 35 , С. Корольчук 64 , Б. Кос 80 , Х.Р. Козловски 35 , М. Коченройтер 103 , М. Коубити 4 , Р. Ковальдинс 102 , О. Кованда 51 , E. Kowalska-Strzęciwilk 50 , A. Krasilnikov 88 , V. Krasilnikov 88 , N. Krawczyk 50 , M. Kresina 8 , K. Krieger 61 , A. Krivska 58 , U. Kruezi 55 , I. Ksiek 49 , A.Кукушкин 69 , А. Кунду 47 , Т. Курки-Суонио 2 , С. Квак 62 , О.Дж. Kwon 13 , L. Laguardia 43 , A. Lahtinen 99 , A. Laing 7 , P. Lalousis 36 , N. Lam 7 , C. Lamb 75 , H.T. Lambertz 35 , P.T. Ланг 61 , С. Ланталер 29 , Э. Ласкас Нето 29 , Э. Лашиньска 50 , Р. Лоулесс 7 , К.Д. Лоусон 7 , А.Лазарос 67 , Э. Лаззаро 43 , Р. Лич 75 , Г. Лиройд 7 , С. Леринк 2 , Х. Лефевр 7 , HJ Leggate 28 , Дж. Леманн 7 , M. Lehnen 55 , P. Leichauer 7 , D. Leichtle 38 , F. Leipold 55 , I. Lengar 80 , M. Lennholm 32 , B. Lepiavko 46 , J. Leppänen 107 , E. Lerche 58 , A. Lescinskis 102 , B.Лещинскис 102 , С. Лесной 7 , М. Лейланд 109 , В. Лейсен 79 , Й. Ли 35 , Л. Ли 35 , Я. Лян 35 , Дж. Ликонен 107 , Дж. Линке 35 , гл. Линсмайер 35 , Б. Липшульц 109 , Х. Литодон 8,31 , Г. Лю 55 , Б. Ллойд 7 , В. Lo Schiavo 11 , T. Loarer 8 , A. Loarte 55 , B. Lomanowski 2 , P.J.Ломас 7 , Дж. Лённрот 2,31 , Дж. М. Лопес 92 , Р. Лоренцини 12 , У. Лосада 57 , М. Лафлин 55 , К. Лоури 32 , Т. Люс 55 , Р. Люкок 7 , А. Лукин 71 , К. Луна 5 , М. Лунгарони 93 , КП Лунгу 86 , М. Лунгу 86 , А. Луннисс 109 , Т. Лунт 61 , И. Лупелли 7 , В. Луценко 46 , А. Лысойван 58 , П.Macheta 7 , E. Macusova 51 , B. Magesh 47 , C. Maggi 7 , R. Maggiora 72 , S. Mahesan 7 , H. Maier 61 , J. Mailloux 7 , R. Maingi 73 , R. Makwana 47 , A. Malaquias 53 , K. Malinowski 50 , A. Malizia 93 , P. Manas 4,61 , G. Manduchi 12 , ME Manso 53 , P. Mantica 43 , M. Mantsinen 42 , A.Manzanares 90 , Ph. Maquet 55 , Y. Marandet 4 , N. Marcenko 88 , C. Marchetto 43 , O. Marchuk 35 , N. Marconato 12 , A. Mariani 43 , М. Марин 34 , М. Маринелли 93 , М. Маринуччи 89 , Т. Маркович 51 , Д. Марокко 89 , Л. Маро 23 , Дж. Марш 7 , А. Мартин 7 , А. Мартин де Агилера 57 , JR Мартин-Солис 14 , Р.Мартоне 11 , Ю. Мартынова 35 , С. Маруяма 55 , М. Маслов 7 , С. Матейчик 17 , М. Маттей 11 , Г.Ф. Мэтьюз 7 , Д. Матвеев 35 , Е. Матвеева 51 , А. Маурия 53 , Ф. Мавилья 11 , Т. Мэй-Смит 7 , М. Майер 61 , M.L. Mayoral 30 , D. Mazon 8 , C. Mazzotta 89 , R. McAdams 7 , P.J. McCarthy 96 , K.Г. МакКлементс 7 , О. Маккормак 12 , П.А. Маккаллен 7 , Д. Макдональд 30 , М. МакХарди 7 , Р. Маккин 7 , Дж. МакКехон 7 , Л. МакНами 7 , К. Медоукрофт 7 , А. Микинс 7 , S. Medley 7 , S. Meigh 7 , AG Meigs 7 , G. Meisl 61 , S. Meiter 70 , S. Meitner 70 , L. Meneses 53 , S. Menmuir 7 , K. Mergia 68 , A.Мерль 29 , П. Мерриман 7 , Ph. Mertens 35 , С. Мещанинов 88 , А. Мессиан 58 , Х. Мейер 7 , Р. Михлинг 55 , Д. Миланезио 72 , Ф. Милителло 7 , Э. Милителло-Асп 7 , А. Милокко 97 , Г. Милошевский 74 , Ф. Минк 61 , С. Минуччи 105 , И. Miron 86 , S. Mistry 7 , Y. Miyoshi 66 , J. Mlynář 51 , V.Моисеенко 46 , П. Монаган 7 , И. Монахов 7 , С. Мун 39 , Р. Муни 7 , С. Моради 33 , Дж. Моралес 8 , Дж. Моран 7 , С. Мордийк 40 , Л. Морейра 7 , Ф. Моро 89 , Дж. Моррис 75 , Л. Мозер 23 , С. Мошер 70 , Д. Моултон 7 , T. Mrowetz 7 , A. Muir 7 , M. Muraglia 4 , A. Murari 12,31 , A.Мураро 43 , С. Мерфи 7 , П. Маскат 7 , Н. Мутусонаи 7 , К. Майерс 73 , Н.Н. Асакура 66 , Б. Н'Конга 95 , Ф. Набаис 53 , Р. Наиш 7 , Дж. Наиш 7 , Т. Накано 66 , Ф. Наполи 89 , E Нардон 8 , Наулин В. 82 , МФФ Неф 53 , И. Недзельский 53 , Г. Немцев 88 , В. Несеневич 54 , Ф. Несполи 29 , А.Нето 38 , Р. Неу 61 , В.С. Неверов 69 , M. Newman 7 , S. Ng 7 , M. Nicassio 7 , AH Nielsen 82 , D. Nina 53 , D. Nishijima 98 , C. Noble 7 , CR Nobs 7 , M. Nocente 97 , D. Nodwell 75 , K. Nordlund 99 , H. Nordman 26 , R. Normanton 75 , JM Noterdaeme 61 , С. Новак 43 , И. Нуньес 53 , Т.О'Горман 7 , М. О'Муллейн 20 , М. Оберкофлер 61 , М. Оберпарлейтер 26 , Т. Одупитан 7 , М. Огава 66 , М. Окабаяси 73 , Х. Оливер 45 , Р. Олни 7 , Л. Омореги 7 , Дж. Онгена 58 , Ф. Орситто 11 , Дж. Орзаг 17 , Т. Осборн 40 , Р. Отин 7 , А. Оуэн 7 , Т. Оуэн 75 , Р. Пакканелла 12 , Л.W. Packer 7 , E. Pajuste 102 , S. Pamela 7 , S. Panja 47 , P. Papp 17 , G. Papp 61 , V. Parail 7 , C . Pardanaud 4 , F. Parra Diaz 77 , A. Parsloe 7 , N. Parsons 7 , M. Parsons 70 , R. Pasqualotto 12 , M. Passeri 93 , A Патель 7 , С. Патак 47 , Х. Паттен 29 , А. Пау 16 , Г. Паутассо 61 , Р.Павличенко 46 , А. Павоне 62 , Э. Павелец 49 , К. Пас Сольдан 40 , А. Пикок 32 , С.-П. Пехконен 107 , Э. Пелусо 93 , К. Пенот 55 , Дж. Пенцо 7 , К. Пепперелл 7 , Р. Перейра 53 , Э. Перелли Сиппо 43 , К. Перес фон Тун 31,35 , В. Периколи 50 , С. Перуццо 12 , М. Петерка 51 , П. Петерссон 39 , Г.Петравич 108 , А. Петре 84 , В. Петржилка 51 , В. Филиппс 35 , Л. Пигатто 12 , М. Пиллон 89 , С. Пинчес 55 , Г. Пинцук 35 , П. Пиовесан 12 , W. Pires de Sa 52 , A. Pires dos Reis 52 , L. Piron 7,12 , C. Piron 12 , A. Pironti 11 , Ф. Пизано 16 , Р. Питтс 55 , В. Плюснин 53 , ФМ Поли 73 , Н.Помаро 12 , О.Г. Помпилиан 86 , П. Пул 7 , С. Поповичев 7 , М. Порадзинский 50 , М. Porfiri 89 , C. Porosnicu 86 , M. Porton 7 , G. Possnert 19 , S. Potzel 61 , G. Poulipoulis 101 , T. Powell 75 , V. Prajapati 47 , Пракаш Р. 47 , Предебон И. 12 , Престопино Г. 93 , Д. Прайс 7 , М. Прайс 7 , Р.Цена 75 , Д. Приметжофер 19 , П. Приор 7 , Г. Пучелла 89 , П. Апулия 29,52 , ME Puiatti 12 , K. Purahoo 7 , I. Pusztai 21 , Th. Pütterich 61 , E. Rachlew 22 , M. Rack 35 , R. Ragona 58 , M. Rainford 7 , P. Raj 56 , A. Rakha 6 , G. Ramogida 89 , С. Ранджан 47 , С.Дж. Рэпсон 61 , Д. Расмуссен 70 , Дж.J. Rasmussen 82 , K. Rathod 47 , G. Rattá 57 , S. Ratynskaia 81 , G. Ravera 89 , M. Rebai 43 , A. Reed 75 , D Рефи 108 , Дж. Регана 30 , М. Райх 61 , Н. Рейд 75 , Ф. Реймольд 35 , М. Рейнхарт 30 , М. Рейнке 70 , Д. Рейзер 35 , Д. Ренделл 7 , К. Реукс 8 , SDA Рейес Кортес 53 , С. Рейнольдс 7 , Д.Риччи 43 , М. Ричиуса 7 , Д. Ригамонти 43 , Ф.Г. Римини 7 , Дж. Риснер 70 , М. Рива 89 , Дж. Риверо-Родригес 91 , К. Роуч 7 , Р. Робинс 7 , С. Робинсон 7 , D. Робсон 7 , Р. Родионов 88 , П. Родригес 53 , Х. Родригес 75 , В. Роде 61 , М. Романелли 7 , Ф. Романелли 93 , С. Романелли 7 , Дж.Ромазанов 35 , С. Роу 7 , М. Рубель 39 , Г. Рубиначчи 11 , Г. Рубино 105 , Л. Ручко 52 , К. Русет 86 , Я. Рзадкевич 64 , S. Saarelma 7 , R. Sabot 8 , X. Sáez 6 , E. Safi 99 , A. Sahlberg 19 , G. Saibene 38 , M. Saleem 75 , M. Salewski 82 , A. Salmi 107 , R. Salmon 7 , F. Salzedas 53 , U.Samm 35 , D. Sandiford 7 , P. Santa 47 , M.I.K. Сантала 2 , Б. Сантос 53 , А. Сантуччи 89 , Ф. Сартори 38 , Р. Сартори 38 , О. Заутер 29 , Р. Сканнелл 7 , Ф. Шлюк 35 , T. Schlummer 35 , K. Schmid 61 , S. Schmuck 7,43 , K. Schöpf 100 , J. Schweinzer 61 , D. Schwörer 28 , SD Скотт 73 , Г.Сергиенко 35 , М. Сертоли 61 , А. Шаббир 15 , С.Е. Шарапов 7 , А. Шоу 7 , Х. Шейх 7 , А. Шеперд 7 , А. Шевелев 54 , Д. Шираки 70 , А. Шумак 34 , Г. Сиас 16 , M. Sibbald 7 , B. Sieglin 61 , S. Silburn 7 , J. Silva 7 , A. Silva 53 , C. Silva 53 , D. Silvagni 61 , П. Симмонс 75 , Дж.Симпсон 2,7 , А. Синха 47 , С.К. Сипиля 2 , A.C.C. Глоток 32 , П. Сирен 107 , А. Сиринелли 55 , Х. Шёстранд 19 , М. Скиба 19 , Р. Скилтон 75 , В. Сквара 51 , Б. Слэйд 7 , Р. Смит 7 , П. Смит 7 , SF Смит 109 , Л. Сной 80 , С. Соаре 85 , Э. Р. Солано 57 , А. Сомерс 28 , К. Соммарива 29 , П.Sonato 12 , M. Sos 51 , J. Sousa 53 , C. Sozzi 43 , S. Spagnolo 12 , P. Sparapani 16 , T. Spelzini 7 , F. Spineanu 86 , Д. Спрада 7 , С. Шридхар 8 , G. Stables 7 , Дж. Сталлард 7 , И. Стамателатос 68 , MF Штамп 7 , C. Stan-Sion 84 , Z. Stancar 80 , P. Staniec 7 , G. Stankūnas 59 , M.Стано 17 , Ставроу К. 2 , Стефаникова Е. 39 , Степанов И. 58 , А.В. Стивен 7 , М. Стивен 47 , Дж. Стивенс 7 , Б. Стивенс 7 , Дж. Стобер 61 , К. Стокс 24 , Дж. Страчан 73 , П. Стрэнд 26 , HR Strauss 41 , P. Ström 39 , W. Studholme 7 , F. Subba 72 , E. Сучков 17 , HP Саммерс 20 , Х.Сан 61 , Н. Саттон 75 , Дж. Свенссон 62 , Д. Сытников 46 , Т. Саболичс 108 , Г. Сепези 7 , TT Suzuki 66 , Ф. Табарес 57 , Т. Тадич 76 , Б. Тал 61 , Б. Тал 108 , Т. Тала 107 , К. Тальерсио 12 , А. Талларджо 7 , К. Танака, Вт Тан 73 , М. Тардоччи 43 , Р. Татали 3 , Д. Тейлор 7 , Д.Тегнеред 26 , Г. Телеска 15:50 , Теплова Н. 54 , Теплухина А. 29 , Терранова Д. 12 , К. Терри 75 , Д. Теста 29 , E . Tholerus 39 , J. Thomas 75 , VK. Thompson 7 , A. Thornton 7 , W. Tierens 61 , I. Tiseanu 86 , H. Tojo 66 , M. Tokitani 65 , P. Tolias 81 , M. Tomeš 51 , P. Trimble 7 , M.Трипский 58 , М. Цалас 34 , П. Цавалас 68 , Д. Цхакая 83 , Д. Цхакая Юн 83 , И. Тернер 7 , М. Turner 28 , M. Turnyanskiy 30 , G. Tvalashvili 7 , M. Tyshchenko 46 , A. Uccello 43 , J. Uljanovs 2 , H. Urano 66 , A. Urban 64 , G. Urbanczyk 8 , I. Uytdenhouwen 79 , A. Vadgama 7 , D. Valcarcel 7 , R.Vale 7 , M. Valentinuzzi 8 , K. Valerii 46 , M. Valisa 12 , P. Vallejos Olivares 39 , M. Valovic 7 , D. Van Eester 58 , W Ван Рентергем 79 , ГДж van Rooij 34 , J. Varje 2 , S. Vartanian 8 , K. Vasava 47 , T. Vasilopoulou 68 , M. Vecsei 108 , J. Vega 57 , S. Ventre 11 , G. Verdoolaege 58 , C. Verona 93 , G.Верона Ринати 93 , Э. Вещев 55 , Н. Вианелло 12 , Х. Висенте 53 , Э. Вицзер 91 , С. Виллари 89 , Ф. Виллоне 11 , М. Винсент 7 , П. Винченци 12 , И. Виняр 71 , Б. Виола 89 , А. Витиньш 102 , З. Визвари 7 , М. Влад 86 , И. Войцехович 7,30 , Д. Вольтолина 12 , У. фон Туссен 61 , П. Вондрачек 51 , М.Вукшич 76 , Б. Уэйклинг 7 , К. Уолдон 7 , Н. Уолкен 7 , Р. Уокер 7 , М. Уокер 75 , М. Уолш 55 , Н. Ван 7 , Э. Ван 35 , Н. Ван 35 , С. Уордер 7 , Р. Уоррен 7 , Дж. Уотерхаус 7 , К. Уоттс 55 , Т. Ваутерс 58 , М. Уэбб 7 , А. Векманн 39 , Дж. Вейланд 21 , М. Вейланд 61 , Х.Weisen 29 , M. Weiszflog 19 , P. Welch 75 , A. West 7 , M. Wheatley 7 , S. Wheeler 75 , A.M. Уайтхед 7 , Д. Уиттакер 7 , A.M. Widdowson 7 , S. Wiesen 35 , G. Wilkie 21 , J. Williams 7 , D. Willoughby 7 , J. Wilson 7 , I. Wilson 7 , HR Wilson 109 , М. Вишмайер 61 , А. Витикомб 7 , Д.Виттс 7 , Э. Вольфрам 61 , Р. Вуд 7 , Р. Вудли 75 , К. Вудли 7 , С. Рэй 7 , Дж. К. Райт 63 , П. Райт 75 , С. Вукитч 63 , А. Винн 109 , Л. Сян 82 , Т. Сюй 7 , Ю. Сюэ 7 , Д. Ядикин 26 , Яковенко Ю. 46 , В. Янлинг 35 , В. Яворский 100 , И. Янг 7 , Р. Янг 7 , Д.Янг 7 , J. Zacks 7 , R. Zagorski 50 , F.S. Зайцев 17 , Захаров Л. 99 , Занино Р. 72 , Зариньш А. 102 , Зариньш Р. 102 , Д. Зарзосо Фернандес 4 , К. Zastrow 7 , M. Zerbini 89 , W. Zhang 61 , Y. Zhou 39 , E. Zilli 12 , A. Zocco 62 , V. Zoita 86 , S. Zoletnik 108 , В. Цвингманн 53 и И.Зыхор 64

Опубликовано 30 августа 2019 г. • © ЕВРАТОМ 2019
Термоядерная реакция, Том 59, Число 11 Ссылка E. Joffrin et al. 2019 Nucl. Fusion 59 112021

ядерного синтеза | Разработка, процессы, уравнения и факты

Ядерный синтез , процесс, при котором ядерные реакции между легкими элементами образуют более тяжелые элементы (вплоть до железа). В случаях, когда взаимодействующие ядра принадлежат элементам с низкими атомными номерами (например,(например, водород [атомный номер 1] или его изотопы дейтерий и тритий), выделяется значительное количество энергии. Огромный энергетический потенциал ядерного синтеза был впервые использован в термоядерном оружии или водородных бомбах, которые были разработаны в десятилетие сразу после Второй мировой войны. Для подробной истории этого развития, см. ядерное оружие. Между тем, потенциальные мирные применения ядерного синтеза, особенно с учетом практически неограниченных запасов термоядерного топлива на Земле, стимулировали огромные усилия по использованию этого процесса для производства энергии.Для получения более подробной информации об этих усилиях, см. Термоядерный реактор .

термоядерный синтез, активируемый лазером

Внутри Национального центра зажигания (NIF) Министерства энергетики США, расположенного в Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса, Ливермор, Калифорния. В камере мишени NIF используется высокоэнергетический лазер для нагрева термоядерного топлива до температур, достаточных для термоядерного воспламенения. Объект используется для фундаментальной науки, исследований в области термоядерной энергии и испытаний ядерного оружия.

U.S. Министерство энергетики

В этой статье основное внимание уделяется физике реакции синтеза и принципам достижения устойчивых реакций синтеза с производством энергии.

Реакция синтеза

Реакции синтеза составляют основной источник энергии звезд, включая Солнце. Эволюцию звезд можно рассматривать как прохождение через различные стадии, поскольку термоядерные реакции и нуклеосинтез вызывают изменения в составе в течение длительного периода времени. «Горение» водорода (H) инициирует термоядерный источник энергии звезд и приводит к образованию гелия (He).Генерация термоядерной энергии для практического использования также основана на реакциях термоядерного синтеза между легчайшими элементами, которые сгорают с образованием гелия. Фактически, тяжелые изотопы водорода - дейтерий (D) и тритий (T) - более эффективно взаимодействуют друг с другом, и, когда они все же подвергаются слиянию, они выделяют больше энергии на реакцию, чем два ядра водорода. (Ядро водорода состоит из одного протона. Ядро дейтерия состоит из одного протона и одного нейтрона, а у трития один протон и два нейтрона.)

Реакции синтеза между легкими элементами, такие как реакции деления, которые расщепляют тяжелые элементы, высвобождают энергию из-за ключевой особенности ядерной материи, называемой энергией связи, которая может высвобождаться посредством синтеза или деления. Энергия связи ядра является мерой эффективности, с которой составляющие его нуклоны связаны вместе. Возьмем, например, элемент с протонов Z и нейтронов N в его ядре. Атомный вес элемента A равен Z + N , а его атомный номер Z . Энергия связи B - это энергия, связанная с разностью масс между протонами Z и N нейтронов, рассматриваемыми отдельно, и связанными вместе нуклонами ( Z + N ) в ядре с массой M .Формула B = ( Z м p + N m n - M ) c 2 , где m p и m n - массы протона и нейтрона, а c - скорость света. Экспериментально установлено, что максимальная энергия связи на нуклон составляет около 1,4 10 -12 джоулей при атомном массовом числе примерно 60, то есть примерно атомном массовом числе железа. Соответственно, сплавление элементов легче железа или расщепление более тяжелых обычно приводит к чистому высвобождению энергии.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Два типа реакций синтеза

Реакции синтеза бывают двух основных типов: (1) те, которые сохраняют количество протонов и нейтронов, и (2) те, которые включают конверсию между протонами и нейтронами. Реакции первого типа наиболее важны для практического производства термоядерной энергии, тогда как реакции второго типа имеют решающее значение для инициирования горения звезды.Произвольный элемент обозначается обозначением A Z X , где Z - заряд ядра, а A - атомный вес. Важной реакцией синтеза для практического производства энергии является реакция синтеза дейтерия и трития (реакция синтеза D-T). Он производит гелий (He) и нейтрон ( n ) и записывается D + T → He + n .

Слева от стрелки (до реакции) два протона и три нейтрона.То же самое и справа.

Другая реакция, инициирующая горение звезды, включает слияние двух ядер водорода с образованием дейтерия (реакция слияния H-H): H + H → D + β + + ν, где β + обозначает позитрон, а ν обозначает нейтрино. Перед реакцией находятся два ядра водорода (то есть два протона). После этого есть один протон и один нейтрон (связанные вместе как ядро ​​дейтерия) плюс позитрон и нейтрино (образованные в результате превращения одного протона в нейтрон).

Обе эти реакции синтеза являются экзоэргическими и поэтому дают энергию. Физик немецкого происхождения Ганс Бете предположил в 1930-х годах, что реакция синтеза H-H может происходить с чистым высвобождением энергии и обеспечивать, наряду с последующими реакциями, фундаментальный источник энергии, поддерживающий звезды. Однако для практического производства энергии требуется реакция D-T по двум причинам: во-первых, скорость реакций между дейтерием и тритием намного выше, чем между протонами; во-вторых, чистое высвобождение энергии от реакции D-T в 40 раз больше, чем от реакции H-H.

Первые измерения выходов дейтерий-тритиевых и дейтерий-дейтериевых реакций синтеза в имплозиях прямого привода с масштабируемым зажиганием (Журнальная статья)

Форрест, С.Дж., Радха, ПБ, Кнауэр, Дж. П., Глебов, В. Ю., Гончаров, В. Н., Реган, С. П., Розенберг, М. Дж., Сангстер, Т. К., Шмайда, В. Т., Штокл, К., и Гату Джонсон, М. Первые измерения дейтерий-тритиевых и дейтерий-дейтериевых реакций синтеза дают результаты в масштабируемых по воспламенению имплозиях с прямым приводом.США: Н. П., 2017. Интернет. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.118.095002.

Форрест, С.Дж., Радха, ПБ, Кнауэр, Дж. П., Глебов, В. Ю., Гончаров, В. Н., Реган, С. П., Розенберг, М. Дж., Сангстер, Т. К., Шмайда, В. Т., Штокл, К., и Гату Джонсон, М. Первые измерения дейтерий-тритиевых и дейтерий-дейтериевых реакций синтеза дают результаты в масштабируемых по воспламенению имплозиях с прямым приводом. Соединенные Штаты.https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.118.095002

Форрест, С.Дж., Радха, ПБ, Кнауэр, Дж. П., Глебов, В. Ю., Гончаров, В. Н., Реган, С. П., Розенберг, М. Дж., Сангстер, Т. К., Шмайда, В. Т., Штокл, К., и Гату Джонсон, М. Пт. «Первые измерения дейтерий-тритиевых и дейтерий-дейтериевых реакций синтеза дают масштабируемые по воспламенению имплозии с прямым приводом». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.1103 / PhysRevLett.118.095002. https://www.osti.gov/servlets/purl/1347567.

@article {osti_1347567,
title = {Первые измерения выходов дейтерий-тритиевых и дейтерий-дейтериевых реакций синтеза в масштабируемых с помощью зажигания имплозиях с прямым приводом},
author = {Форрест, С.Дж. и Радха, П.Б. и Кнауэр, Дж. В.Ю. и Гончаров В. Н., Реган С. П. и Розенберг М.Дж. И Сангстер, Т. С. и Шмайда, У.Т. и Стокл, К. и Гату Джонсон, М.},
abstractNote = {В этом исследовании дейтерий-тритиевый (DT) и дейтериево-дейтериевое соотношение выходов нейтронов в криогенном термоядерном синтезе с инерционным удержанием (ICF) эксперименты используются для изучения многожидкостных эффектов, которые традиционно не включаются в моделирование ICF. Это отношение было измерено для масштабируемых по воспламенению криогенных DT-имплозий с прямым приводом на лазерной установке Omega с использованием времяпролетного спектрометра нейтронов с широким динамическим диапазоном.Экспериментально полученный коэффициент текучести согласуется как с расчетными значениями скоростей ядерных реакций, так и с измеренным составом топлива мишени перед выстрелом. Эти наблюдения показывают, что физические механизмы, которые были предложены для изменения состава топлива, такие как разделение компонентов изотопов водорода, не имеют значения в период пикового образования нейтронов в криогенных DT-имплозиях с прямым приводом с масштабируемым воспламенением.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *