Genombrott inom fusion

I en fusionsprocess är det väl mest väte som blir till helium? Men processen kanske kontaminerar andra ämnen runt omkring med strålning så att dessa börjar stråla, eller?


På radion sa de att ett skämt inom fysikerkretsar lyder: "Fysikens mest konstanta konstant är att fusionsreaktorn ligger trettio år in i framtiden"

Men att det genombrott som diskuteras i tråden har ändrat på konstanten med minst något decennium.

Man använder deuterium (tungt väte 2H) och tritium (extra tungt väte 3H) - och som produkter får man då helium och en neutron och energi.

I och med att man sprängt vätebomb vet man att processen ger väldigt mycket energi, och det hägrar i fjärran. Men det tycks vara en svår kraft att tämja. Om den ständigt ligger femtio år fram i tiden, eller trettio eller tjugo - spelar kanske ingen roll. Som sköldpadda och hare. Vetenskapen (sköldpaddan) har fått upp farten litegrann.. men fusionsprocessen (haren) är lika svår att fånga.

Det var någon som sa till mig att det finns fusionsprocesser inom biologin. (alltså kall fusion) Är det någon som vet något om det?

Just ja, man använder inte vanligt H.

Neutronströlning har väl rätt så kort halveringstid?

En 'neutronstråle' är väl helt enkelt en liten neutron som rör sig fritt - väldigt fort. Den kommer från en kärnreaktion, för den har blivit över. Om den har för hög hastighet susar den vidare. Om den bromsas tillräckligt kan den kollidera med en atom och tvinga in sig i kärnan. (som då omvandlas)

Så den har väl en viss livstid, tills den fångats in.

Det måste bli väldigt mycket neutroner i den processen. Och hastigheten de rör sig med, vet jag inte?

Tritium har en halveringstid på drygt 12 år. Deuterium är väl stabilt helium isotoperna har halveringstider på någon/några sekunder.
Men anläggningens material blir ju radioaktiv med tiden, men har för mig att det är ringa.

Allting som utsätts för joniserande strålning kan bli radioaktivt, förutsatt att denna strålning kan påverka materian så att den förändras. När strålningen består av neutroner, vilket denna reaktion producerar i överflöd, så kan materia ibland få för sig att acceptera den i kärnan varvid en instabil isotop bildas.

Så man bygger reaktionen så att man minimerar antalet fria neutroner, och av material där extra neutroner inte nödvändigtvis skapar isotoper som innebär strålning (av annat än neutroner).

Tydligen är även ren neustronstrålning farligt, men givet rätt material torde dessa risker kunna minimeras. Kopplat till nån form av neutronfälla?

https://en.wikipedia.org/wiki/Neutron_radiation

Läste nånstans att de var tvungna att stänga av för att magneterna blev överhettade. Hade reaktorn alltså varit byggd för elproduktion hade de haft ett medium att kyla ner magneterna med. Och därmed kunnat plockat ut energi. Med kylning hade de kunnat upprätthålla fusion än längre.

Kanske inte alla kärnreaktorer med en enda fusionsreaktor. Men alla kärnreaktorer (fission) kan ersättas med fusionsreaktorer med samma produktion av el. En fusionsreaktor kanske inte kommer producera mer el än en fissionsreaktor. Men det är inte poängen. Poängen med fusion är att energin som kan utvinnas är så gott som oändlig och ger inga farliga biprodukter.

Man kan utnyttja detta. Man floodar reaktorns yttre med väte och litium. Neutronstrålningen kan transmutera dessa till deuterium och tritium, ypperliga kärnbränslen. En slags breederreaktor alltså. Litium och väte agerar neutronfälla och blir, som biprodukt, mer kärnbränsle.

Det skulle vara kuligt att veta vilka temperaturer vi pratar om.

Ca 150 milj K brukar fullskaliga Tokamaker hålla och något liknande har jag förut sett när det gäller JET reaktorn. Det är tydligen därikring den optimala temperaturen för fusion mellan deuterium och tritium ligger. Det låter helt vansinnigt, men är inte fullt så hett, som det kan verka. Plasman i en Tokamak är inte så tät nämligen. Kan tänka mig att att plasman i början av en vätebombsdetonation är betydligt tätare och förgör allt i sin närhet.

En vätebomb har, som du säger, ungefär samma temperatur (eftersom det är samma process, egentligen). Men i fallet tokamak eller liknande, så pratar vi enstaka atomer i taget i princip. Inte närmast kilovis som i fallet av Tsar Bomba.

Mer massa med samma temperatur har större förutsättning att bli katastrofal. Hela poängen med fusionskraft är att mata in material i samma takt man kan hantera skapad värme. Slutar man mata in material så stoppar processen - till skillnad från fission som kan löpa amok med Chernobyl eller TMI som resultat. (Fukishima är nånting annat, där kylningen av en redan stoppad process avstannade pga reasons).

Fusion, om den kan uppehållas - och tyvärr fortfarande handlar om att värme -> ånga -> generator -> energi - kan iaf inte gå loss, eftersom mekaniken som matar den har en maximal förmåga.

Jämförelsen med fusionerna i solen är på flera sätt rätt dålig. Den processen är faktiskt så ineffektiv att den ger mycket mindre effekt per kg än vad en människokropp ger (runt 1W/kg). Att det ändå blir så mycket energi beror på att solen är så jämrans stor. Och att den processen är ineffektiv är ju bra om solen ska lysa länge.

Det vi vill åstadkomma är alltså en mycket effektivare process som fungerar under avsevärt lägre tryck, och på ett kontrollerat sätt. Detta kräver t ex enormt hög temperatur.