Выпуски

 / 

2014

 / 

Сентябрь

  

Из текущей литературы


О термоядерных процессах в кавитирующих пузырьках

 а,  б,  в,  г,  б
а Институт океанологии им. ПП Ширшова РАН, ул.Красикова 23, Москва, 117218, Российская Федерация
б Rensselaer Polytechnic Institute, 8th Street 110, Troy, New York, 12180-3590, USA
в Purdue University, West Lafayette, Indiana, USA
г Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, Tennessee, USA

Изложены экспериментальные и теоретические основы так называемого пузырькового термоядерного синтеза (термояда). В этом процессе в центре цилиндрической колбы с дейтерированным ацетоном при резонансной частоте 20 кГц и сфокусированном акустическом воздействии создаётся кавитационный сферический кластер диаметром $\sim 10^{-2}$ м из сферических паровых пузырьков. Под действием акустического поля пузырьки совершают объёмные осцилляции с острым коллапсом в стадии сжатия. В течение примерно 50 акустических осцилляций кластер сохраняет околосферическую форму. В стадиях коллапсов кластер излучает с частотой $\sim 2000$ c-1 импульсы термоядерных нейтронов с энергией 2,5 МэВ. Производительность нейтронов $\sim 10^5$ c-1. Параллельно с такой же производительностью идёт образование ядер трития. Численное исследование показало, что в центральных пузырьках кластера с паром, имеющим достаточно большую молекулярную массу, в стадии коллапса образуются сходящиеся к центрам пузырьков сферические ударные (микроударные) волны, которые фокусируют энергию в центрах пузырьков. Во время отражения ударных волн от центров пузырьков образуются экстремальные сферические (наносферические) зоны, которые имеют размер $\sim 10^{-7}$ м, температуру $\sim 10^8$ K, плотность $\sim 10^4$ кг м-3 в течение $\sim 10^{-12}$ c. За это время в такой наносферической зоне образуется около 10 термоядерных нейтронов и ядер трития. Парадоксально, но именно кластерная (а не стримерная) кавитация и достаточно высокая молекулярная масса пара (что обеспечивает низкую скорость звука в паре) D-ацетона ($\rm C_{3}D_{6}O$), по сравнению, например, с молекулярной массой пара дейтерированной воды $\rm D_{2}O$, в наших экспериментах являются необходимыми условиями образования сходящихся сферических микроударных волн в центральных пузырьках кластера. Именно эти волны создают достаточную для образования термоядерных актов фокусировку энергии в наносферических зонах около центров пузырьков. Обсуждается критика представленной концепции «пузырькового термояда», в том числе, опубликованная в журнале Успехи физических наук.

Текст: pdf
Войдите или зарегистрируйтесь чтобы получить доступ к полным текстам статей.
PACS: 28.52.−s, 47.40.Nm, 52.50.Lp (все)
DOI: 10.3367/UFNr.0184.201409b.0947
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2014/9/b/
Цитата: Нигматулин Р И, Лэхи Р Т (мл.), Талейархан Р П, Вест К Д, Блок Р С "О термоядерных процессах в кавитирующих пузырьках" УФН 184 947–960 (2014)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 30 декабря 2013, доработана: 24 марта 2014, 8 апреля 2014

English citation: Nigmatulin R I, Lahey R T (Jr.), Taleyarkhan R T, West C, Block R C “On thermonuclear processes in cavitation bubblesPhys. Usp. 57 877–890 (2014); DOI: 10.3367/UFNe.0184.201409b.0947

Список литературы (37) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (7) Похожие статьи (2)

  1. Забабахин Е И, Забабахин И Е Явления неограниченной кумуляции (М.: Наука, 1988); Zababakhin E, Zababakhin I Unlimited Cumulation Phenomena (Moscow: Nauka Publ., 1990)
  2. Zababakhin E I Some Problems of the Gasdynamics of Explosions (Snezhinsk: RFNC — VNIITF Publ. House, 2001)
  3. Зельдович Я Б, Райзер Ю П Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений (М.: Физматлит, 2008); Zel'dovich Ya B, Raizer Yu P Physics of Shock Waves and High-Temperature Hydrodynamic Phenomena (New York: Academic Press, 1966 - 1967)
  4. Crum L A, Matula T J Science 276 1348 (1997)
  5. Маргулис М А УФН 170 263 (2000); Margulis M A Phys. Usp. 43 259 (2000)
  6. Young F R Sonoluminescence (Boca Raton: CRC Press, 2005)
  7. Moss W C et al. Phys. Lett. A 211 69 (1996)
  8. Nigmatulin R I et al. Sonochemistry and Sonoluminescence (NATO ASI Ser., Ser. C) Vol. 524 (Eds L A Crum et al.) (Dordrecht: Kluwer Acad. Publ., 1999)
  9. Nigmatulin R I et al. Phys. Fluids 17 107106 (2005)
  10. Taleyarkhan R P et al. Science 295 1868 (2002)
  11. Taleyarkhan R P et al. Phys. Rev. E 69 036109 (2004)
  12. Nigmatulin R I et al. J. Power Energy 218 345 (2004)
  13. Нигматулин Р И и др. Вест. Акад. наук Респ. Башкортостан 7 (4) (2002)
  14. Nigmatulin R Nucl. Eng. Design 235 1079 (2005)
  15. Taleyarkhan R P, Lahey R T (Jr.), Nigmatulin R I Multiphase Sci. Technol. 17 191 (2005)
  16. Lahey R T (Jr.) et al. Adv. Heat Transfer 39 1 (2006)
  17. Taleyarkhan R P et al. Phys. Rev. Lett. 96 034301 (2006)
  18. Taleyarkhan R P et al. Nucl. Eng. Design 238 2779 (2008)
  19. Taleyarkhan R P, Lahey R T (Jr.), Nigmatulin R I Nuclear Energy Encyclopedia: Science, Technology, and Applications (Eds S B Krivit, J H Lehr, T B Kingery) (Hoboken, N.J.: Wiley, 2011) p. 553, Ch. 46
  20. Xu Y, Butt A Nucl. Eng. Design 235 1317 (2005)
  21. Kennedy D Science 295 1793 (2002)
  22. Reich E S Nature News (2006), March 8; Reich E S Nature News (2006), July 22; Reich E S Nature News (2006), August 29
  23. Krivit S New Energy Times (2013), July 18; Krivit S New Energy Times (2014), Jan. 20; http://www.bubblegate.com
  24. Говердовский А А, Имшенник В С, Смирнов В П УФН 183 445 (2013); Goverdovskii A A, Imshennik V S, Smirnov V P Phys. Usp. 56 423 (2013)
  25. Shapira D, Saltmarsh M Phys. Rev. Lett. 89 104302 (2002)
  26. Forringer E R, Robbins D, Martin J Trans. Am. Nucl. Soc. 95 736 (2006)
  27. Абрамов А И, Казанский Ю А, Матусевич Е С Основы экспериментальных методов ядерной физики (М.: Энергоатомиздат, 1985)
  28. Knoll G F Radiation Detection and Measurement (New York: Wiley, 1989)
  29. Taleyarkhan R P et al. arXiv:1307.3217
  30. X-5 Monte Carlo Team "MCNP" LANL-UR-03-1987 (2003)
  31. Dickens J K "SCINFUL" ORNL-6462 (1988)
  32. Lee J H, Lee C S Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A 402 147 (1998)
  33. Naranjo B Phys. Rev. Lett. 97 149403 (2006)
  34. Нигматулин Р И Динамика многофазных сред Т. 1 (М.: Наука, 1987); Nigmatulin R I Dynamics of Multiphase Media Vol. 1 (New York: Hemisphere Publ. Corp., 1991)
  35. Кедринский В К Гидродинамика взрыва: эксперимент и модели (Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2000); Kedrinskii V K Hydrodynamics of Explosions: Experiment and Models (Berlin: Springer, 2005)
  36. Bosch H-S, Hale G M Nucl. Fusion 32 611 (1992)
  37. Нигматулин Р И и др. Приклад. мех. тех. физ. 55 (3) 82 (2014); Nigmatulin R I et al. J. Appl. Mech. Tech. Phys. 55 444 (2014)

© Успехи физических наук, 1918–2019
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение