Термоядерный синтез, катализируемый мюонами
-
Термоядерный синтез, катализируемый мюонами
- Процесс ядерного синтеза при температурах ниже, чем для обычного термоядерного синтеза
- Мюоны заменяют электроны в молекулах водорода, сближая ядра
- Вероятность термоядерного синтеза возрастает при комнатной температуре
-
История и исследования
- Андрей Сахаров и Ф.К. Фрэнк предсказали явление в 1950 году
- Яков Зельдович и Луис Альварес наблюдали мюонный катализ в 1956 году
- Джон Джексон опубликовал первое всестороннее исследование в 1957 году
-
Преимущества и проблемы
- Термоядерный синтез, катализируемый мюонами, производит меньше вредных веществ
- Процесс может начинаться с чистого дейтерия без трития
- Проблемы включают нестабильность мюонов и «альфа-прилипание»
-
Современные исследования
- Весман предсказал сверхтонкое резонансное образование мюонного иона в 1967 году
- Команда Стивен Э. Джонс достигла 150 d-t слияний на мюон
- Эффективность преобразования тепловой энергии в электрическую составляет около 40%
-
Альтернативные оценки и концепции
- Гордон Пуш предложил использовать концепцию самостолкующегося пучка «migma»
- Келли, Харт и Роуз разработали модель µCF с оптимизированным отношением Q
- Наилучшее значение Q составляет около 130% при использовании 50% мюонов
-
Процесс термоядерного синтеза
- Поток отрицательных мюонов направляется в блок изотопов водорода
- Мюон экранирует ядра, создавая ковалентную связь
- Ядра сливаются, высвобождая каталитический мюон и энергичные частицы
-
Термоядерный синтез, катализируемый мюонами
- Мюоны связываются с другими изотопами водорода, образуя мюонные молекулярные ионы.
- Мюоны притягивают более массивные частицы ближе друг к другу, что ускоряет реакции.
- Время образования мюонного молекулярного иона ограничивает скорость синтеза.
-
Процесс синтеза
- Мюонный молекулярный ион образуется за наносекунды.
- Мюон выживает в реакции и может катализировать дальнейшие слияния.
- При каждом синтезе высвобождается около 17,6 МэВ энергии.
-
Виды термоядерного синтеза
- Первый вид синтеза, обнаруженный экспериментально, был p–d.
- Скорость синтеза p–d мюонами в миллион раз ниже, чем d–t.
- d–d синтез менее эффективен, но более распространен из-за доступности дейтерия.
-
Перспективы и ограничения
- d–d синтез дает лишь 20% энергии d–t синтеза.
- Мюоны часто прилипают к продуктам синтеза, что снижает их эффективность.
- Неэлектронные реакции ядерного синтеза не подходят для мюонного катализа.
-
Культурное влияние
- Термин «холодный термоядерный синтез» введен в 1956 году.
- В литературе и фантастике мюонный синтез часто упоминается как перспективная технология.