|
|
В.А. Шашлов
Предлагается новый механизм извлечения ядерной энергии, свободный от недостатков, присущих делению и синтезу ядер.
Существующие методы извлечения ядерной энергии основаны на том, что удельная энергия связи ядер элементов в начале и в конце периодической таблицы Менделеева меньше, чем у ядер в средней части этой таблицы. Благодаря этой разнице, ядерные реакции, в которых продукты реакции расположены ближе к средней части таблицы Менделеева, чем исходные ядра, будут сопровождаться выделением энергии.
Примечание. В ядрах, составляющих входной канал данных реакций, нуклоны располагаются в менее глубокой потенциальной яме, а в ядрах, которые составляют выходной канал, яма более глубокая: при переходах нуклонов с более высокого на более низкий энергетический уровень выделяется энергия.
В настоящее время известно 2 типа реакций, в которых осуществляется переход нуклонов с более высокого на более низкий уровень:
1) слияние легких ядер,
2) деление тяжелых ядер.
Второй тип реакций используется в хорошо отработанной ядерной энергетике, а первый тип – в разрабатываемой термоядерной энергетике. Однако, имеется еще один возможный способ получения ядерной энергии, который будет включать не одну ступень (только деление или только синтез), а 2 ступени:
1. расщепление ядер изотопов водорода на протоны и нейтроны,
2. слияние нейтронов с ядрами элементов средней части таблицы Менделеева.
Энергия, которая требуется для расщепления изотопов водорода, в несколько раз меньше энергии, выделяемой при встраивании нейтронов в более тяжелые ядра, поэтому совместное осуществление этих реакций будет приводить к выделению энергии.
Итак, суть предлагаемого механизма извлечения ядерной энергии заключается в следующем. Сначала осуществляется расщепление ядер 2Н, 3Н на протоны и нейтроны. Затем образовавшиеся при расщеплении нейтроны вступают в реакции с ядрами более тяжелых элементов (металлов). В этих реакциях образуются изотопы данных элементов и выделяется энергия, равная по абсолютной величине энергии связи нейтронов в этих изотопах. Величина этой энергии больше энергии, затраченной на расщепление ядер 2Н, 3Н, что позволяет получить полезный выход энергии.
Примечание. Как и в 2-х известных способах извлечения ядерной энергии, нейтроны также будут опускаться в более глубокую потенциальную яму, но будут делать это в 2 этапа, причем на первом этапе даже будут подниматься из неглубокой ямы, в которой они находятся в ядрах 2Н, 3Н, становясь практически свободными.
Для реализации данного пути необходимо изготовить рабочее тело в виде однородной смеси изотопов водорода с выбранным металлом: необходимо «насытить» металл изотопами водорода, чтобы концентрация дейтерия и трития в металле была возможно ближе к концентрации атомов самого металла.
Данное рабочее тело нагревается до температуры порядка 1000 оС, при которой большая часть атомов дейтерия и трития ионизируется. Образовавшиеся при ионизации ядра 2Н, 3Н проникают в электронные оболочки окружающих атомов металла. В этих оболочках ядра сталкиваются с электронами и расщепляются на протоны и нейтроны.
Примечание 1. Расщепление происходит в результате взаимодействия электронов с кварковыми (u,d)-узлами, которые образованы в результате сближения кварков, входящих в состав протонов и нейтронов. Кварковые узлы имеют размер ~ 0,1 Фм: именно эти узлы соединяют нуклоны в атомные ядра.
Примечание 2. Когда электрон сближается с кварковым узлом на расстояние порядка 0,1 Фм, энергия кулоновского взаимодействия между ними достигает энергии связи u-кварка с d-кварком в (u,d)-узле, и происходит его разрушение, что влечет за собой разрушение конструкций ядер 2Н, 3Н.
Образовавшиеся при расщеплении ядер 2Н, 3Н протоны объединяются с электронами, образуя атомы водорода, а нейтроны сближаются с ядрами атомов, в оболочках которых они находятся, и происходят реакции нейтронного захвата. В этих реакциях выделяется энергия, которая с лихвой компенсирует затраты на расщепление.
При оптимальной пропорции между концентрациями атомов металла и изотопов водорода, практически все нейтроны будут оставаться внутри рабочего тела, вследствие чего эффект наведенной радиоактивности в конструктивных элементах реактора будет относительно невелик. Вместе с тем, в качестве рабочего тела можно выбрать металл, ядра которого способны поглощать возможно большее количество нейтронов, не переходя в радиоактивное состояние. Благодаря этим двум причинам, радиационная безопасность данных типов реакторов будет значительно выше, чем у существующих реакторов.
Итак, для получения ядерной энергии предлагается использовать реакции нейтронного захвата, а необходимые для осуществления этих реакций нейтроны будут получаться путем расщепления ядер дейтерия и трития. Результатом работы нового типа ядерных реакторов будет не только получение энергии, но и искусственный нуклеосинтез, в котором будут синтезироваться полезные элементы.
Данный механизм получения ядерной энергии значительно проще и безопаснее, чем в ядерных и термоядерных реакторах.
Вывод. Сочетая и сопрягая 2 процесса:
1. расщепление изотопов водорода на протоны и нейтроны,
2. поглощение нейтронов ядрами металлов,
можно создать новую технологию извлечения ядерной энергии, свободную от недостатков, присущих делению и синтезу ядер.
Примечание. Неразумно «зацикливаться» на 2-х тривиальных способах извлечения ядерной энергии, не исследовав третью возможность.
Детали описанного механизма получения ядерной энергии изложены в [1,2].
1. В.А. Шашлов, Физические принципы новой ядерной энергетики // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ. 28109, 12.10.2022
2. В.А. Шашлов, Ядерная энергетика на элементах средней части таблицы Менделеева // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ. 28175, 18.11.2022
В.А. Шашлов, Третий путь ядерной энергетики // «Академия Тринитаризма», М.,
 |