Рефераты
Протон и бор — суперсинтез
При бомбардировке изотопа бора 11B протонами может идти реакция ядерного синтеза p11B → 3α + 8,7 МэВ. В качестве источника энергии эта реакция хороша тем, что бор не слишком редкий элемент, он широко применяется в промышленно-сти, добыча налажена. Правда, придётся разделять изотопы (в природном боре нужного изотопа 80%, остальное 10B), но этот процесс освоен, есть даже несколько вариантов. И ещё хорошо то, что на выходе нет нейтронов, от которых трудно защититься, а есть существенно более безобидные α-частицы, то есть ядра гелия-4 (они заряжены, а заряженные частицы тормозятся лучше). Однако для начала реакции требуется в 30 раз более высокая температура, чем в дейтерий-тритиевой схеме. Это само по себе — проблема, кроме того, из-за электромагнитного излучения плазмы уменьшается выход полезной энергии. Теоретические расчёты тем не менее показали, что если удастся нарушить тепловое равновесие электронов и положительных ионов, причём уменьшив электронную температуру (энергию электронов), то радиационные потери можно понизить. До сих пор реакция p11B наблюдалась только в плазме, которая создаётся мощными лазерными импульсами, и на ускорителях.
Сотрудники Национального института термоядерных исследований (Япония) и Tri Alpha Energy Technologies (США) впервые продемонстрировали реакцию p11B в плазме с магнитным удержанием. Они использовали сверхпроводящий стелларатор LHD (Large Helical Device), в котором магнитное поле полностью создаётся внешними катушками, а не катушками и током, текущем в плазме, как в токамаке. Бор поступал в камеру в виде порошка, туда же инжектировались протоны. Протекание ядерной реакции обнаруживалось по появлению α-частиц. Для практического применения реакции p11B в реакторе потребуется найти решение сложных технических проблем, на фоне которых проблемы токамака могут показаться шуточками.
Magee R. M. et al. First measurements of p11B fusion in a magnetically confined plasma. Nat. Commun. 14, 955 (2023). При подготовке реферата использована публикация «Реакция синтеза p11B в стеллараторе» в рубрике «Новости физики в сети Internet (по материалам электронных препринтов)» УФН, 2023, вып. 4, с. 462, ведущий рубрики Ерошенко Ю. Н. (с разрешения редакции УФН).