А как же оно тикает?
11,296,943
15,055
|
Пенсионэр ( Слушатель ) |
| 16 июн 2019 04:23:48 |
Управляемый термояд
новая дискуссия Дискуссия 691Я инженер, далеко не чужд в своей работе, в частности, процессов теплопередачи. Прошу уважаемых знатоков дать мне некоторые пояснения по управляемому термоядерному синтезу. По обычным АЭС всё понятно - регулирование коэффициента, вполне приемлемая дельта Т, теплоноситель, второй контур, генерация. А как планируется съём тепла в промышленных масштабах с управляемого термояда? Для простоты допустим, что мощность реактора 1 млн. кВт. Как вывести из него энергию? Если не тепло, пусть электричество. Никакие конструкционные материалы не смогут находиться в достаточной близости от зоны реакции. А чем они дальше, сразу в дело вступает геометрия, т.е. количество энергии на единицу площади резко падает. Отсюда необходимые размеры такой электро- или тепловой станции поражают воображение.
ОТВЕТЫ (59)
|
Senya ( Слушатель ) |
| 16 июн 2019 06:25:42 |
Цитата: Пенсионэр от 16.06.2019 04:23:48
Ну МГД-генераторы рассматривались.
На самом деле всё правильно - проблема положительного энергетического баланса (чтобы в термоядерной реакции выделилось больше энергии, чем затрачено на сжатие и удержание плазмы) усугубляется крайне неудобными формами выделения этой энергии.
|
rommel.lst ( Слушатель ) |
| 16 июн 2019 18:47:00 |
Цитата: Senya от 16.06.2019 06:25:42
А почему неудобными-то? Наоборот - сразу снимаем электрическую мощность без промежуточных преобразований. Другое дело, что не просто это...
|
|
Senya ( Слушатель ) |
| 16 июн 2019 20:36:31 |
Лень копаться, поэтому по памяти могу наврать, но 3/4 энергии в дейтерий-тритиевой реакции уносятся быстрыми нейтронами. С ними непонятно что делать.
|
ДядяВася ( Слушатель ) |
| 16 июн 2019 21:24:18 |
Цитата: Senya от 16.06.2019 20:36:31
Литиевый бланкет (для наработки трития), охлаждаемый водой. Пар на турбину.
|
|
Пенсионэр ( Слушатель ) |
| 17 июн 2019 03:26:39 |
Цитата: ДядяВася от 16.06.2019 21:24:18
Я именно про такие сугубо технические прозаические детали. На каком расстоянии может находиться этот самый литиевый бланкет, охлаждаемый водой, от центра источника 1 млн. кВт - по самым скромным прикидкам многие десятки, если не сотни метров. Представляете площадь его? Поди ещё всё это добро должно находиться в довольно глубоком вакууме.
|
|
ДядяВася ( Слушатель ) |
| 17 июн 2019 17:03:51 |
К примеру - КОНЦЕПЦИЯ ДЕМОНСТРАЦИОННОГО ТЕРМОЯДЕРНОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО РЕАКТОРА ДЕМО-С
ЦитатаБыли проанализированы две концепции бланкета: охлаждаемый гелием бланкет с использованием керамики (Li4SiO4) для воспроизводства трития и ферритной стали в качестве конструкционного материала и бланкет, в котором для воспроизводства трития и в качестве теплоносителя применяется жидкий литий, а в качестве конструкционного материала — ванадий-хром-титановый сплав.
...............................
ЦитатаДля реактора с бланкетом, охлаждаемым литием, принята трехконтурная схема преобразования энергии. Во втором контуре применяется натрий, чтобы исключить возможный контакт охлаждающего реактор радиоактивного лития с водой третьего контура. Предполагается использовать разработанную ранее паровую турбину с температурой пара на входе 540 ºC и промежуточным перегревом пара высокого и низкого давления. Коэффициент полезного действия (к.п.д.) такой турбины 44—45%, а к.п.д. системы преобразования тепловой энергии реактора в электрическую (нетто) около 40%
|
|
Пенсионэр ( Слушатель ) |
| 17 июн 2019 19:59:03 |
Цитата: ДядяВася от 17.06.2019 17:03:51
Вот тут мне и удивительно. Какой коэффициент теплопередачи от стенки к газу закладывается при мощностях 400 000 ватт/м2?
|
|
ДядяВася ( Слушатель ) |
| 17 июн 2019 22:13:05 |
Цитата: Пенсионэр от 17.06.2019 19:59:03
А что здесь удивительного? Стенка охлаждается каналами с гелием при давлении 8 МПа. Наверное скорость прокачки приняли в рамках разумного.
К примеру, для высокотемпературных гелиевых реакторов мощности на м2 не указаны, указаны теплонапряжённости в кВт/л. См. Таблицу 3.5. - до 14 кВт/л.
|
|
Пенсионэр ( Слушатель ) |
| 18 июн 2019 15:32:16 |
Цитата: ДядяВася от 17.06.2019 22:13:05
Именно здесь мне всё понятно. Конструкционные материалы для указанной температуры известны, даже, если пересчитать мощность 14 кВт/л для наихудшего варианта - площади шара тепловой поток получится около 200 кВт/м2. Всё нормально.
У нас на работе постоянно действуют подогреватели с подводимой мощностью около 100 кВт/м2. Дело в другом. Сам я в своё время спроектировал много лет работающий кольцевой реактор со снятием тепла излучением из внутреннего пространство чем-то похожим, скажем так, на трубку Фильда.
В ядерной отрасли я ни бельмеса, но в упомянутой выше концепции заявлена "термоядерная мощность реактора 2,44 ГВт". Не понимаю этого термина, но уважаемый Сеня сказал, что 3/4 уносится нейтронами. Значит, тепловой мощности будет 610 МВт. При заявленном "среднем максимальном тепловом потоке на ПС 0,4 МВт/м2" площадь этой самой ПС (передней стенки) должна составлять 1525 м2. Как соотнести полученную цифирь с размерами на картинке, мне непонятно.
Ещё более непонятно, как будет существовать стенка на расстоянии метров от источника температурой, скажем, 10 млн. градусов Цельсия? Ведь, для того, чтобы градиент температуры по материалу стенки получился допустимым, она практически должна быть бесконечно тонкая.
Извините меня за мою бестолковость и назойливость, но никак не складывается в голове работоспособная конструкция.) Если есть возможность, пожалуйста, поясните.
|
|
ДядяВася ( Слушатель ) |
| 18 июн 2019 22:10:26 |
Цитата: Пенсионэр от 18.06.2019 15:32:16
В термояде и плазме тоже не специалист, но попробую "обрисовать картинку".
в Т.Я. реакторе идёт реакция:
D + T→4He (3,5 MeV)+n (14,1 MeV), где 4He - альфа частица.
Альфа частица поглощается в первой стенке (пробег несколько десятков микрон).
n - в основном проскакивает первую стенку и поглощается в бланкете.
При Т.Я. мощности 2440 МВт на ПС придётся 485 МВт альфы + какая то мощность от нейтронов, в сумме мегаватт 600 (от фонаря).
На бланкет, следовательно 1840 МВТ.
Если считать площадь "круглого" бублика с заявленными размерами, то получается 460 м2, учитывая его "кривость" получится метров 600.
Т.е. средний тепловой поток на ПС получается порядка 1 МВт/м2. Кто здесь ошибается, не могу сказать.
Цитата: Пенсионэр от 18.06.2019 15:32:16
Здесь нужно учитывать, что плазма в реакторе очень разряжённая, практически вакуум, соответственно за счёт теплопроводности стенка практически не греется и излучение плазмы в рентгеновском диапазоне, и мощность его относительно мала.
В качестве примера вспоминаем обыкновенную неонку. Температура плазмы в которой десятки - сотни эВ, что в пересчёте на К сотни тысяч градусов.
PS. Ну, это на пальцах, поскольку нужно разбираться какая температура - электронная, или ионная, или ещё какая.
|
|
GrinF ( Слушатель ) |
| 18 июн 2019 23:13:14 |
Цитата: Пенсионэр от 18.06.2019 15:32:16
Никуда она не уносится - все выделяется в зоне бланкет(, да и еще регенерация трития - экзотермическая реакция)...
Так что что считай 2,5 Гвт тепловой мощности
Цитата: Пенсионэр от 18.06.2019 15:32:16
|
|
Удаленный пользователь |
| 19 июн 2019 08:50:08 |
Цитата: GrinF от 18.06.2019 23:13:14
А с каких это пор Термин "экзотермическая реакция" (химическая) применяется к дефекту массы?
PS Это я так , не ... ради , а справедливости для ..
|
|
GrinF ( Слушатель ) |
| 19 июн 2019 10:32:25 |
Цитата: OlegNZH_ от 19.06.2019 08:50:08
с тех пор как ввели терминологию http://nuclphys.sinp.msu.ru/react/nr03.htm
|
|
Удаленный пользователь |
| 19 июн 2019 11:03:48 |
Цитата: GrinF от 19.06.2019 10:32:25
Верю в МГУ(как и в то, что они могут ввести и свою терминологию ) . Просто обычно экзо-эндо связывается именно с химическими реакциями (в любом справочнике( сейчас под рукой только инет ) (Есть под рукой бумажный ,"Громадный" , Справочник .Физические Величины .1991. - но там сходу не разобраться , в каком разделе искать Терминологию , именно для этого случая (На первых 33 страницах ничего нет подходящего)....Да и я , вот чувствую подвох - но везде именно на это акцентируют, на химию ... Хотя Терминологию по выделению -поглощению Энергии нельзя к природе реакции привязывать (но если специально для химии ввели эти термины , то там , и только там и можно их применять .ИМХО) .
PS Ладно ,не суть важно ..Проехали .
|
|
GrinF ( Слушатель ) |
| 19 июн 2019 15:15:49 |
Цитата: OlegNZH_ от 19.06.2019 11:03:48
Слухай камерад - терминология дело наживное и зачастую однозначно не устоявшаяся , наряду с ситетеми обозначений, и системами единиц - могут параллельно сосуществовать несколько генераций в зависимости от привычек авторов технологий иди научных школ. Зачастую берутся из уже имеющихся аналогий, с использвованием греческих, римских, либо калькируют. Касательно ядреных реакций - там также как и в химических существует реакции в коих выделяются реакции , а есть реакции в коих - наоборот поглощается, то есть абсолютно ничем не отличается от химических.
PS
Посмотрел Illiadis “Nuclear Physics of Stars” там та же терминология
https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/1848709/mod_resource/content/1/Nuclear%20Physics%20of%20Stars%20by%20Christian%20Iliadis%20%5B2015%5D%20%7BCharm-Quark%7D.pdf
стр. 36
The difference in masses before and after the reaction, or the difference in kinetic energies after and before the reaction, is equal to the energy release and is referred to as the reaction Q-value. If Q is positive, the reaction releases energy and is called exothermic. Otherwise the reaction consumes energy and is called endothermic.
|
|
Удаленный пользователь |
| 19 июн 2019 15:43:21 |
Цитата: GrinF от 19.06.2019 15:15:49
Вот это уже по существу . Я ведь выше не зря сказал - что чувствую подвох , и природа явления не должна сказываться на терминологии (и сходу не нашёл в нашей литературе применительно к ядерным реакциям ). Спасибо за информацию. (Хотя - окончательно так и не выяснена этимология и применимость exo-endo...)
PS Не буду занудой . Вопрос закрыт . (Но на самом деле - стало просто Интересно.. )
|
|
GrinF ( Слушатель ) |
| 19 июн 2019 16:11:45 |
Цитата: OlegNZH_ от 19.06.2019 15:43:21
exo - способность выполнять лействия над внешним миром - таких терминов в термодинамике далеко не один... эндо- не знаю , в греческом языке не спец
|
|
Удаленный пользователь |
| 19 июн 2019 17:09:46 |
Цитата: GrinF от 19.06.2019 16:11:45
Ладно . Раз уж на то пошло . Ув Добряк сейчас в Германии. Пусть Он (между чаем с Коллегами) скажет - применимо-ли в Современной Физике употребление "химических" (как мне кажется) терминов - "exo-endo" к ядерным реакциям ? (мне кажется , что по сути Да , но не вписывается что-то) .... (На этом и закончим)
|
Dobryаk ( Практикант ) |
| 21 июн 2019 06:37:09 |
Цитата: OlegNZH_ от 19.06.2019 17:09:46
Более чем применимо. В любом учебнике список реакций для токамака начинается с шапки "Экзотермические термоядерные реакции"
|
|
Пенсионэр ( Слушатель ) |
| 22 июн 2019 03:18:12 |
Вот так и получается, что про детали секретной ядрёной бонбы (за что огромное спасибо писавшим) известно больше, чем про мирный международный термояд.) Чем больше я раздумываю, тем более набираюсь скепсиса. Касательно температуры реакции в глубоком вакууме - лучистый перенос тепловой мощности никуда не денешь и воздействие его на стенку будет вполне материально. Одно дело наносекундные импульсы большой скважности, другое непрерывная генерация.
|
|
rommel.lst ( Слушатель ) |
| 22 июн 2019 05:19:17 |
Цитата: Пенсионэр от 22.06.2019 03:18:12
Если, как тут отметили, более половины энергии уносится нейтронами, то лучистый теплообмен - это всего лишь проблема R2. Да, и режим работы может быть пульсирующим..
|
|
GrinF ( Слушатель ) |
| 22 июн 2019 09:08:40 |
а какая разница сколько энергии уносится нейтронами, если в конце концов и лучистый перенос и перенос нейтронами заканчивается в бланкете, в котором еще окромя протекает экзотермическая реакция регенерации трития
|
|
rommel.lst ( Слушатель ) |
| 22 июн 2019 09:21:45 |
Цитата: GrinF от 22.06.2019 09:08:40
С точки зрения реактора в целом - никакой.
Но конструкционно бланкет же за оболочкой тора существует? Т.е. оболочка греется только излучением.
|
South Wind ( Слушатель ) |
| 22 июн 2019 05:24:16 |
Сообщение удалено
South Wind
02 сен 2019 14:35:36
South Wind
02 сен 2019 14:35:36
Отредактировано: South Wind - 02 сен 2019 14:35:36
|
|
Пенсионэр ( Слушатель ) |
| 22 июн 2019 10:06:58 |
Это мне неведомо, ибо в данном случае обладаю только некоторыми знаниями о процессах теплопередачи. А это маленькая частица большой задачи.
|
|
GrinF ( Слушатель ) |
| 19 июн 2019 23:45:59 |
Цитата: adolfus от 19.06.2019 20:24:49
Частью плазма в шнуре до лучистого переноса к бланкету..частью материал бланкета.. а после теплобмена - теплоноситель системы охлаждения
|
adolfus ( Слушатель ) |
| 20 июн 2019 00:39:36 |
Цитата: GrinF от 19.06.2019 23:45:59
Так вроде же почти вся энергия идет на разгон нейтронов, типа греет Вселенную.
|
|
GrinF ( Слушатель ) |
| 20 июн 2019 01:23:30 |
Цитата: adolfus от 20.06.2019 00:39:36
а по вашему нейтроны свободно утекают за пределы бланкета - на радость - детородным органам персонала...чюдны дила тваи господи... а не задумывался ли ты камерад над тем откель тритрий для работы реактора будет браться?
|
|
Пенсионэр ( Слушатель ) |
| 20 июн 2019 03:19:12 |
Цитата: GrinF от 19.06.2019 23:45:59
Плазма, по-моему, не может быть носителем в данном процессе. Она может быть источником мощности. Материал бланкета тоже. Носителем могут быть вылетающие из плазмы нейтроны и электромагнитное излучение
|
|
GrinF ( Слушатель ) |
| 20 июн 2019 09:28:26 |
Цитата: Пенсионэр от 20.06.2019 03:19:12
Носителем чего?
Цитата
Она может быть источником мощности.
Источником мощности являются термоядерные реакции в шнуре, которые передают часть энергии в виде кинетической энергии альфа частицы 3.5 МэВ на элементарный акт
Цитата
Материал бланкета тоже. Носителем могут быть вылетающие из плазмы нейтроны и электромагнитное излучение
И вам задам тот же вопрос - а как по вашему тритий генерируется? И шо потом происходит с носителями энергии - нейтронами?
|
|
adolfus ( Слушатель ) |
| 16 июн 2019 23:07:19 |
Как только вы начнете снимать электрическую мощность, ваше магнитное удерживающее поле накроется медным тазом.
|
|
TAU ( Слушатель ) |
| 17 июн 2019 20:47:47 |
Да они не со снятием мощности вроде возятся, а построить даже никак не могут...
|
|
adolfus ( Слушатель ) |
| 17 июн 2019 22:56:05 |
Цитата: TAU от 17.06.2019 20:47:47
Магнитное поле не обладает удерживающими свойствами, поскольку не состоянии менять энергию движущейся заряженной частицы. Чтобы там не крутили, а горлышко магнитной бутылки заткнуть не получится.
|
|
rommel.lst ( Слушатель ) |
| 16 июн 2019 18:27:41 |
Цитата: Пенсионэр от 16.06.2019 04:23:48
На данный момент в качестве промышленной установки рассматривается одна из разновидностей Токамака (ИТЭР). Т.е. кольцевой канал с потоком плазмы, которая разогревается за счет этого самого ТЯ. Для поддержания шнура в вдали от стенок электромагнитами тратится электричество. Снятие мощности также предполагалось индуктивно - какой-то из разновидностей МГД-генераторов.
Баланс энергии вроде бы уже в проекте ИТЭР запрограммирован положительный.