Fusionsreaktoren

[smaug]

Bevor das hier wieder in irgendwelche Unterstellungen wer wen in welcher politischen Ecke stellt würde mich interessieren ob du eine reale Chance den IEC's gibst eine positive Energiebilanz zu erreichen. Wenn ja wie weit runter skalierbar und mit welchen Nebeneffekten.

 

[Gast_14009]

Interessant, aber eigentlich nichts neues.

Man verkauft sie auch zur Neuronenerzeugung.

Wechstabenverbuchselung...?
Oder Smileyverlust?

 

[BZFrank]

Bevor das hier wieder in irgendwelche Unterstellungen wer wen in welcher politischen Ecke stellt würde mich interessieren ob du eine reale Chance den IEC's gibst eine positive Energiebilanz zu erreichen. Wenn ja wie weit runter skalierbar und mit welchen Nebeneffekten.

Laut dem Erfinder des Konzepts des Polywell sollte dieser bei einem Durchmesser von 1,5m mehrere Megawatt an Nettoenergiegewinn erzielen:

Wayback Machine

Die "Nebeneffekte" - ich vermute du spielt auf Radiaktivität an - hängen allein am verwendeten Brennstoff. Bei D-D Fusion ist mit einem signifikaten Neutronenfluss zu rechnen, der z.b. durch geeigente Materialen aufgehalten und in thermische Energie gewandelt werden kann. Diese werden dann aber durch Neutroneneinfang radioaktiv.

Zu Auswahl eines solchen Materials gelten die Kriterien:

Dichtes Material -> mehr Kollisionen

Wasserstoff als Moderator -> macht Neutronen langsamer

Absorbermaterialen wie Bor, Bor 10, Cadmium -> fangen Neutronen ein, wobei langsamere leichter einzufangen sind.

Das bedeutet man verwendet für den inneren Bereich z.b. Borotron

Weiter aussen dann Blei und schwerer Beton => schirmt auch Gammastrahlen ab

Das wird den Reaktor schwer machen, aus https://w3.pppl.gov/ppst/docs/walsh.pdf sind die Dicken der nötigen Abschrimungen ersichtlich (hier: Tokamak):

Für verschiedene Reaktoranwendungen sind unterschiedliche Abschirmungskonfigurationen erforderlich. Anwendungen, bei denen sich keine menschlichen Bediener in der Nähe befinden müssen, z. B. unbemannte Weltraummissionen, benötigen weitaus weniger Abschirmung als Anwendungen, bei denen sich menschliche Bediener in der Nähe der Maschine befinden, z. B. kleine Kraftwerke. Die empfindlichsten Komponenten des Reaktors werden nach 4 Betriebsjahren mit 32,87 cm Abschirmung tolerierbaren Neutronenfluenzen ausgesetzt. Während die Supraleiter mit dieser Abschirmung angemessen geschützt sind, konnte ein Mensch nur 29,8 Sekunden pro Jahr in einer Entfernung von 1,09 m von der Maschine verbringen, ohne die Vorschriften der Arbeitsschutzbehörde (OSHA) zu verletzen [8] und somit exponiert zu werden zu einer unerträglichen Menge an Strahlung. Für Anwendungen mit menschlichen Bedienern in der Nähe ist daher eine stärkere Abschirmung erforderlich. Durch Hinzufügen einer zusätzlichen Abschirmung von 50 cm zwischen und über den Leitern erhöht sich die zulässige Bestrahlungszeit von 1,09 min auf 19.400 Sekunden pro Jahr. Mit einer zusätzlichen Abschirmung von 20 cm erhöht sich die sichere Belichtungszeit auf 3.180.000 Sekunden oder 882 Stunden von 2000 Stunden in einem Arbeitsjahr. Das Hinzufügen einer Abschirmung zwischen den Reaktoren erhöht jedoch den Neutronenfluss durch die Supraleiter, was bei der Auslegung des Reaktors für den menschlichen Betrieb berücksichtigt werden muss. Das Borcarbid leitet im Wesentlichen Neutronen durch die supraleitenden Spulen, die einen kleineren Querschnitt haben. Zwischen diesen Spulen und dem Reaktor wären einige zusätzliche Zentimeter Abschirmung erforderlich, um diesen Anstieg des Flusses auszugleichen. Bei so viel Abschirmung beträgt der Radius der Maschine immer noch nur 139,5 cm. Daher können kleine (im Vergleich zu anderen Fusionsreaktoren) Mengen an angereicherter Abschirmung das Arbeiten in unmittelbarer Nähe des PFRC4 sicher machen.

Bei einer aneutronischen Fusion z.b. H3-D tritt kein* Neutronenfluss auf (* rein technisch wird sich ein geringer Faktor von D-D Fusionsprozessen nicht verhindern lassen, daher muss man hier 'kaum' sagen). Eine Schirmung wird aber wegen der hohen Energien immer noch nötig sein, aber bei weiten weniger und leichter als bei neutronischer Fusion, denn die erzeugten Partikel tragen elektrische Ladung und können daher elektromagnetisch abgeschrimt werden.

Was Helium3 angeht... auf der Erde gibt es das kaum, aber auf dem Mond liegt anscheinend genug davon herum.

https://www.youtube.com/embed/gRICwJ0hM0A?wmode=opaque&start=0

Also - ein Fusionsreaktor (egal welches Konzept, mal abgesehen von kalter Fusion? ) wird noch in absehbarer Zeit ein "grosses Ding" sein, zumindest wenn Menschen in der Nähe keine Überdosis Strahlung erhalten sollten, hausgross (neutronisch) oder zimmergross (aneutronisch). Muss man nicht auf diese empfindlichen Menschen achten (Raumsonde), auch mal nur so gross wie ein Kühlschrank.

 

[BZFrank]

Compact Nuclear Fusion Reactor Is ‘Very Likely to Work,’ Studies Suggest (Published 2020)

A series of research papers renews hope that the long-elusive goal of mimicking the way the sun produces energy might be achievable.

www.nytimes.com

Der Bau des [Kompakt-Fusions-]Reaktors namens Sparc, der von Forschern des Massachusetts Institute of Technology und des Spin-off-Unternehmen Commonwealth Fusion Systems, entwickelt wird, soll im nächsten Frühjahr [2021] beginnen und drei oder vier Jahre dauern, sagten die Forscher und Unternehmensbeamten.
...
Sparc nutzt eine neuere Elektromagnettechnologie, sogenannte Hochtemperatursupraleiter, die [bei kleinerem Kühlaufwand] ein viel höheres Magnetfeld erzeugen können, sagte Dr. Greenwald. Infolgedessen ist das Plasma [und der Reaktor] viel kleiner.

Baugrösse wird eine Halle in der Grösse eines Tennisplatz sein, bei Kosten wesentlich günstiger als ITER.

 

[RCFan123]

...na da waren wir ja mit 6,5MV/m ganz gut dabei:
Neuer solid state Teilchenbeschleuniger
und
Bescheunigerkonferenz 2010/2011

Resonanzkurve

Allerdings hatten wir Ultrahochvakuum, wegen der Isolation.
Man sollte auch immer beachten, dass sich gleichförmige Ladungen abstoßen. Ein nennenswerter Partikelstom bleibt also freiwillig nicht beieinander.