Выпуски

 / 

2019

 / 

Январь

  

Приборы и методы исследований


Инициирование микровзрыва микровзрывом и некоторые другие сценарии управляемого термоядерного синтеза с безнейтронными реакциями


Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Российская Федерация

Рассмотрено несколько предложений по использованию безнейтронных реакций синтеза и реакции ${\rm D} + {\rm D}$ $\to$ ${}^3{\rm He} + {\rm n} + 3{,}27$ МэВ для производства электроэнергии. В качестве оптимального варианта инициирования микровзрывов с физически существенными реакциями дейтерий-дейтериевого синтеза рассматривается сжатие горючего с малым содержанием трития либо тепловым излучением одного или нескольких дейтерий-тритиевых микровзрывов, либо таким излучением и одним или несколькими драйверами. Приведены результаты, демонстрирующие ошибочность трёх предположений о возможности облегчения инициирования реакции ${\rm p} + {}^{11}{\rm B}$ $\to$ ${3\alpha} + 8{,}9$ МэВ за счёт цепных реакций. Обсуждаются отдельные проблемы, связанные с целесообразностью доставки ${}^3{\rm He}$ с Луны на Землю для его широкомасштабного использования в качестве компонента термоядерного горючего в земной энергетике.

Текст: pdf
Войдите или зарегистрируйтесь чтобы получить доступ к полным текстам статей.
English fulltext is available at IOP
Ключевые слова: управляемый термоядерный синтез, безнейтронные реакции синтеза, D-D синтез, лунный гелий-3
PACS: 25.60.Pj, 28.52.−s, 28.52.Cx, 52.57.Bc (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2018.03.038304
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2019/1/f/
Цитата: Шматов М Л "Инициирование микровзрыва микровзрывом и некоторые другие сценарии управляемого термоядерного синтеза с безнейтронными реакциями" УФН 189 72–84 (2019)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 18 октября 2017, доработана: 22 февраля 2018, 6 марта 2018

English citation: Shmatov M L “Igniting a microexplosion by a microexplosion and some other controlled thermonuclear fusion scenarios with neutronless reactionsPhys. Usp. 62 70–81 (2019); DOI: 10.3367/UFNe.2018.03.038304

Список литературы (109) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (1) Похожие статьи (6)

  1. Шафранов В Д УФН 171 877 (2001); Shafranov V D Phys. Usp. 44 835 (2001)
  2. Коган В И, в Физическая энциклопедия Т. 5 (Гл. ред. А М Прохоров) (М.: Большая Российская энциклопедия, 1998) с. 104
  3. Феоктистов Л П УФН 168 1247 (1998); Feoktistov L P Phys. Usp. 41 1139 (1998)
  4. Феоктистов Л П Избранные труды (Снежинск: Изд-во РФЯЦ - ВНИИТФ, 2004)
  5. Белоконь В А, Ильинский Ю А, Хохлов Р В Письма в ЖЭТФ 24 569 (1976); Belokon' V A, Il'inskii Yu A, Khokhlov R V JETP Lett. 24 525 (1976)
  6. Семенов Н Н Наука и жизнь (10) 16 (1972)
  7. Freidberg J Plasma Physics and Fusion Energy (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 2010)
  8. Stott P E Plasma Phys. Control. Fusion 47 1305 (2005)
  9. Weaver T, Zimmerman G, Wood L "Exotic CTR fuels: nonthermal effects and laser fusion applications" UCRL-74938 (Livermore, CA: Lawrence Livermore National Laboratory, 1973)
  10. Duderstadt J J, Moses G A Inertial Confinement Fusion (New York: John Wiley and Sons, 1982); Пер. на русск. яз., Дюдерштадт Дж, Мозес Г Инерциальный термоядерный синтез (М.: Энергоатомиздат, 1984)
  11. Kulcinski G L, Santarius J F Nature 396 724 (1998)
  12. Волосов В И Вопросы атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез (1) 31 (2008)
  13. Hora H, Kelly J C Australian Phys. 46 111 (2009)
  14. Hora H et al Energy Environ. Sci. 3 478 (2010)
  15. Куриленков Ю К и др Успехи прикладной физики 1 662 (2013)
  16. Беляев В С и др ЯФ 78 580 (2015); Belyaev V S et al Phys. Atom. Nucl. 78 537 (2015)
  17. Belyaev V S et al Laser Phys. Lett. 12 096001 (2015)
  18. Hora H et al Laser Part. Beams 33 607 (2015)
  19. Putvinski S "pB11-reactor: trends and physics issues" https://www.physics.uci.edu/sites/physics.uci.edu/files/P20-FRC-reactor-Rostoker-08-18-2015-final.pdf
  20. Eliezer S et al Phys. Plasmas 23 050704 (2016)
  21. Kurilenkov Yu K, Tarakanov V P, Gus'kov S Yu J. Phys. Conf. Ser. 774 012133 (2016)
  22. Гуськов С Ю, Корнеев Ф А Письма в ЖЭТФ 104 3 (2016); Gus'kov S Yu, Korneev F A JETP Lett. 104 1 (2016)
  23. Wittenberg L J, Santarius J F, Kulcinski G L "Lunar source of He-3 for commercial fusion power" UWFDM-676 (Madison, WI: Fusion Technology Institute, Univ. of Wisconsin, 1986); Wittenberg L J, Santarius J F, Kulcinski G L Fusion Technol. 10 167 (1986)
  24. Kulcinski G L et al "Energy requirements for Helium-3 mining operations on the Moon" UWFDM-766 (Madison, WI: Fusion Technology Institute, Univ. of Wisconsin, 1988)
  25. Галимов Э М Редкие земли (2) 6 (2014)
  26. Teller E IEEE Spectrum 10 60 (1973)
  27. Winterberg F JBIS 30 333 (1977)
  28. Winterberg F JBIS 32 403 (1979)
  29. Shmatov M L JBIS 53 62 (2000)
  30. McCarthy K et al J. Fusion Energy 21 121 (2002)
  31. Shmatov M L JBIS 57 362 (2004)
  32. Shmatov M L JBIS 59 35 (2006)
  33. Shmatov M L JBIS 60 180 (2007)
  34. Иванов Г А и др Взрывная дейтериевая энергетика (Снежинск: Изд-во РФЯЦ - ВНИИТФ, 2004); Пер. на англ. яз., Ivanov G A et al Explosive Deuterium Power (Snezhinsk: RFNC-VNIITF, 2009)
  35. Frauenfelder H, Henley E M Subatomic Physics (Englewood Cliffs: Prentice-Hall, 1974); Пер. на русск. яз., Фрауэнфельдер Г, Хенли Э Субатомная физика (М.: Мир, 1979)
  36. Велихов Е П, Голубев В С, Чернуха В В Атомная энергия 36 258 (1974); Velikhov E P, Golubev V S, Chernukha V V Sov. Atom. Energy 36 330 (1974)
  37. Logan B G Fusion Eng. Design 22 151 (1993)
  38. Shmatov M L (Vienna: IAEA, 2013) p. 127
  39. Shmatov M L "The perspectives of the use of the advanced fuels for power production" http://www-naweb.iaea.org/napc/physics/FEC/FEC2014/fec2014-preprints/461_IFEP616.pdf
  40. Лукьянов С Ю Физическая энциклопедия Т. 5 (Гл. ред. А М Прохоров) (М.: Большая Российская энциклопедия, 1998) с. 230
  41. Miley G H Laser Interaction and Related Plasma Phenomena Vol. 5 (Eds H J Schwarz et al) (New York: Springer, 1981) p. 313
  42. Winterberg F J. Fusion Energy 2 377 (1982)
  43. Miley G H Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A 278 281 (1989)
  44. Tabak M Nucl. Fusion 36 147 (1996)
  45. Atzeni S, Chiampi M L Nucl. Fusion 37 1665 (1997)
  46. Tahir N A, Hoffmann D H H Fusion Technol. 33 164 (1998)
  47. Баско М М и др Ядерный синтез с инерционным удержанием. Современное состояние и перспективы для энергетики (Под ред. Б Ю Шаркова) (М.: Физматлит, 2005)
  48. Tabak M et al Fusion Sci. Technol. 49 254 (2006)
  49. Logan B G et al Fusion Sci. Technol. 49 399 (2006)
  50. Шматов М Л Письма в ЖТФ 36 (8) 82 (2010); Shmatov M L Tech. Phys. Lett. 36 386 (2010)
  51. Atzeni S "On 3He breeding in deuterium reactors" Rapporto Centro Frascati No. 25 (Frascati: ENEA, 1982)
  52. Khvesyuk V I, Chirkov A Yu Plasma Phys. Control. Fusion 44 253 (2002)
  53. Чирков А Ю Вопросы атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез (4) 57 (2006)
  54. Lindl J Phys. Plasmas 2 3933 (1995)
  55. Феоктистов Л П Будущее науки (18) 168 (1985)
  56. Basov N G, Gus'kov S Yu, Feoktistov L P J. Sov. Laser Res. 13 396 (1992)
  57. Tabak M et al Phys. Plasmas 1 1626 (1994)
  58. Tahir N A, Hoffmann D H H Fusion Eng. Des. 24 413 (1994)
  59. Tahir N A, Hoffmann D H H Fusion Eng. Des. 32-33 123 (1996)
  60. Tahir N A et al Phys. Plasmas 4 796 (1997)
  61. Шматов М Л Материалы VII Забабахинских научных чтений, 8 - 12 сентября 2003, Снежинск, Челябинская обл.; Шматов М Л http://www.vniitf.ru/rig/konfer/7zst/reports/s3/3-36.pdf
  62. Callahan D A et al J. Phys. Conf. Ser. 112 022021 (2008)
  63. Moses E I Nucl. Fusion 49 104022 (2009)
  64. Hurricane O A et al Nature 506 343 (2014)
  65. Betti R, Hurricane O A Nature Phys. 12 435 (2016)
  66. Robey H F et al Phys. Plasmas 25 012711 (2018)
  67. Murakami M, Meyer-ter-Vehn J Nucl. Fusion 31 1315 (1991)
  68. Stephens R B et al "The case for fast ignition as an IFE concept exploration program" Preprint UCRL-JC-135800 (Livermore, CA: Lawrence Livermore National Laboratory, 1990)
  69. Callahan-Miller D A, Tabak M Phys. Plasmas 7 2083 (2000)
  70. Callahan D A, Herrmann M C, Tabak M Laser Part. Beams 20 405 (2002)
  71. Shmatov M L Fusion Sci. Technol. 43 456 (2003)
  72. Hatchett S P et al Fusion Sci. Technol. 49 327 (2006)
  73. Meier W R, Hogan W J Fusion Sci. Technol. 49 532 (2006); Meier W R, Hogan W J Fusion Sci. Technol. 52 118 (2007), corrigenda
  74. Schein J et al Phys. Rev. Lett. 98 175003 (2007)
  75. vonMöllendorff U Report GSI-98-06 (The HIDIF Study, 1998) p. 177-183, 224-225
  76. Косарев И Б, Немчинов И В, Родионов В Н ДАН 296 572 (1972); Kosarev I B, Nemchinov I V, Rodionov V N Sov. Phys. Dokl. 17 886 (1973)
  77. Tsakiris G D Phys. Fluids B 4 992 (1992)
  78. Gus'kov S Yu, Murakami M J. Russ. Laser Res. 30 279 (2009)
  79. Гуськов С Ю Физика плазмы 39 3 (2013); Gus'kov S Yu Plasma Phys. Rep. 39 1 (2013)
  80. Шматов М Л Физика плазмы 39 964 (2013); Shmatov M L Plasma Phys. Rep. 39 863 (2013)
  81. Ho D D-M, Brandon S T Nucl. Fusion 36 769 (1996)
  82. Winterberg F AIP Conf. Proc. 406 198 (1997)
  83. Martinez-Val J M et al AIP Conf. Proc. 406 208 (1997)
  84. Velarde G et al Preprint UCRL-CONF-208155 (Progress in Inertial Fusion Energy Modelling at DENIM, 2004)
  85. Lebo I G et al Laser Part. Beams 12 361 (1994)
  86. Shmatov M L, Kalal M Fusion Sci. Technol. 61 248 (2012)
  87. Winterberg F Z. Naturforsch. A 39 325 (1984)
  88. Endo T et al Phys. Rev. E 49 R1815 (1994)
  89. Beckurts K H, Wirtz K Neutron Physics (Berlin: Springer-Verlag, 1964); Пер. на русск. яз., Бекурц К, Виртц К Нейтронная физика (М.: Атомиздат, 1968)
  90. Langdon A B et al "Discharging of heavy-ion fusion targets. Laser Program" Ann. Rep. UCRL 50021-87 (1987)
  91. Berger M J et al "Stopping-powers and range tables for electrons, protons and Helium ions" https://physics.nist.gov/cgi-bin/Star/ap_table.pl
  92. Meier W R et al Fusion Eng. Des. 89 2489 (2014)
  93. Кузнецов Н Т Химическая энциклопедия Т. 1 (Гл. ред. И Л Кнунянц) (М.: Советская энциклопедия, 1988) с. 306
  94. Кукушкин А Б, Коган В И Физика плазмы 5 1264 (1979); Kukushkin A B, Kogan V I Sov. J. Plasma Phys. 5 708 (1979)
  95. Rider T H Phys. Plasmas 2 1853 (1995)
  96. Nevins W M, Swain R Nucl. Fusion 40 865 (2004)
  97. Volosov V I Nucl. Fusion 46 820 (2006)
  98. Бердоносов С С Физическая энциклопедия 1 (Гл. ред. А М Прохоров) (М.: Советская энциклопедия) 225 (1988)
  99. Кукушкин А Б Вопросы атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез (1) 39 (2008)
  100. Волосов В И Вопросы атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез (1) 40 (2008)
  101. Shmatov M L Phys. Plasmas 23 094703 (2016)
  102. Belloni F et al Phys. Plasmas 25 020701 (2018)
  103. Быченков В Ю и др Физика плазмы 27 1076 (2001); Bychenkov V Yu et al Plasma Phys. Rep. 27 1017 (2001)
  104. Шматов М Л ЯФ 79 456 (2016); Shmatov M L Phys. Atom. Nucl. 79 666 (2016)
  105. Picciotto A et al Phys. Rev. X 4 031030 (2014)
  106. Margarone D et al Plasma Phys. Control. Fusion 57 014030 (2015)
  107. Кошкин Н И, Ширкевич М Г Справочник по элементарной физике 9-е изд. (М.: Наука, 1982); Пер. на англ. яз., Koshkin N I, Shirkevich M Handbook of Elementary Physics 2nd ed. (Moscow: Mir Publ., 1979)
  108. Зельвенский Я Д Химическая энциклопедия 2 (Гл. ред. И Л Кнунянц) (М.: Советская энциклопедия) 23 (1990)
  109. Pluchino S, Antonietti N, Maccone C JBIS 60 162 (2007)

© Успехи физических наук, 1918–2020
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение