Простая термоядерная реакция

[Sergei123]

Как широко известно главной проблемой на пути реализации термоядерного синтеза является необходимость преодоления кулоновского барьера между ядрами реагентов. Но казалось бы для синтеза атома водорода можно использовать слияние протона и нейтрона которые не испытывают кулоновского отталкивания и следовательно такой синтез мог бы протекать при комнатной температуре. Причем дефект масс при этом присутствует - атом водорода легче чем сумма масс протона и нейтрона. То есть такая реакция протекала бы с выделением энергии. Может ли кто-нибудь пояснить почему такая реакция никогда не рассматривалась в качестве источника для термоядерного синтеза или другими словами почему она не может быть реализована.

[DimaM]

Sergei123 в сообщении #1241063 писал(а):

Но казалось бы для синтеза атома водорода можно использовать слияние протона и нейтрона которые не испытывают кулоновского отталкивания и следовательно такой синтез мог бы протекать при комнатной температуре. Причем дефект масс при этом присутствует - атом водорода легче чем сумма масс протона и нейтрона. То есть такая реакция протекала бы с выделением энергии. Может ли кто-нибудь пояснить почему такая реакция никогда не рассматривалась в качестве источника для термоядерного синтеза или другими словами почему она не может быть реализована.

К сожалению, в нашем мире доступных залежей свободных нейтронов не встречается (нейтронные звезды далеко, и вещество там в глубокой потенциальной яме).

[Sergei123]

DimaM в сообщении #1241064 писал(а):

Sergei123 в сообщении #1241063 писал(а):

Но казалось бы для синтеза атома водорода можно использовать слияние протона и нейтрона которые не испытывают кулоновского отталкивания и следовательно такой синтез мог бы протекать при комнатной температуре. Причем дефект масс при этом присутствует - атом водорода легче чем сумма масс протона и нейтрона. То есть такая реакция протекала бы с выделением энергии. Может ли кто-нибудь пояснить почему такая реакция никогда не рассматривалась в качестве источника для термоядерного синтеза или другими словами почему она не может быть реализована.

К сожалению, в нашем мире доступных залежей свободных нейтронов не встречается (нейтронные звезды далеко, и вещество там в глубокой потенциальной яме).

Я не думаю что это может служить объяснением. Вопрос прежде всего был о протекании самой реакции безотносительно возможности получения практической выгоды от нее. Мне не удалось найти ни одной публикации по этому поводу, хотя казалось бы такая реакция однозначно доказала бы возможность термоядерного синтеза.

Более того что касается нейтронов - любой ядерный реактор является постоянным источником медленных нейтронов, утилизация которых является головной болью для любой АЭС. Добавить к ним протоны - вот и почти бесплатный способ создания дополнительного термоядерного источника энергии на любой АЭС.

[DimaM]

Sergei123 в сообщении #1241065 писал(а):

Я не думаю что это может служить объяснением. Вопрос прежде всего был о протекании самой реакции безотносительно возможности получения практической выгоды от нее. Мне не удалось найти ни одной публикации по этому поводу, хотя казалось бы такая реакция однозначно доказала бы возможность термоядерного синтеза.

Насколько я знаю, захват нейтронов не относят к термоядерному синтезу (так-то нейтроны захватывает множество веществ, от водорода до урана).

Sergei123 в сообщении #1241065 писал(а):

Более того что касается нейтронов - любой ядерный реактор является постоянным источником медленных нейтронов, утилизация которых является головной болью для любой АЭС. Добавить к ним протоны - вот и почти бесплатный способ создания дополнительного термоядерного источника энергии на любой АЭС.

На самом деле все примерно наоборот. Именно захват нейтронов водородом с образованием дейтерия приводит к тому, для реакторов на обычной воде уран приходится обогащать. Чтобы это обойти, строили тяжеловодные реакторы.

[Sergei123]

Вы меняете тему обсуждения. Я не спрашивал ничего о "захвате нейтронов". Вопрос был о синтезе ядра атома водорода из протона и нейтрона. Такая реакция должна протекать с выделением энергии. Из отсутствия каких-либо публикаций на эту тему я делаю предварительный вывод что такая реакция по какой-то причине не идет. Вопрос - почему? Если мой вывод неправильный буду рад если кто-нибудь пришлет ссылки на любые научные публикации где этот вопрос рассматривается.

[realeugene]

Sergei123 в сообщении #1241090 писал(а):

Я не спрашивал ничего о "захвате нейтронов". Вопрос был о синтезе ядра атома водорода из протона и нейтрона.

Это одно и то же.

[rockclimber]

А что такое "синтез ядра атома водорода из протона и нейтрона"? Напишите реакцию. Так-то ядро атома водорода состоит из одного протона*, который как синтезировался 13,7 млрд лет назад, так и летает с тех пор.

_______
* Но есть нюанс

[Sergei123]

rockclimber в сообщении #1241109 писал(а):

А что такое "синтез ядра атома водорода из протона и нейтрона"? Напишите реакцию. Так-то ядро атома водорода состоит из одного протона*, который как синтезировался 13,7 млрд лет назад, так и летает с тех пор.

Извиняюсь за неточность - я имел ввиду дейтрон - изотоп водорода с одним протоном и одним нейтроном. Он как известно стабилен.
Ревкция должна выглядеть вот так:

$n + p \to d + E$

где $E$ - это положительная энергия которая должна выделятся из-за дефекта масс.

[rockclimber]

А, ну значит DimaM понял вас совершенно правильно! И в первом же сообщении написал, почему никто не рассматривает эту реакцию. Когда откроют месторождение свободных нейтронов, тогда и будут рассматривать эту реакцию. А случится это примерно никогда.

[Sergei123]

rockclimber в сообщении #1241114 писал(а):

А, ну значит DimaM понял вас совершенно правильно! И в первом же сообщении написал, почему никто не рассматривает эту реакцию. Когда откроют месторождение свободных нейтронов, тогда и будут рассматривать эту реакцию. А случится это примерно никогда.

И как я уже ответил большинство ядерных реакторов является стабильным источником нейтронов. Вот по этой ссылке можно посмотреть на поток нейтронов для различных реакторов:
http://nuclphys.sinp.msu.ru/experiment/ ... index.html
Что мешает использовать эти нейтроны для получения термоядерной энергии?

[rockclimber]

Так вы посчитайте... Возьмите поток нейтронов, умножьте на сечение захвата, какая там мощность получится?

[12d3]

Из одного ядра урана-235 получается порядка 200 МэВ энергии. А с одного нейтрона, влетевшего в протон - что-то около 2 МэВ. Маловато. Не стоит овчинка выделки.

[Theoristos]

12d3: не просто "маловато", этот нейтрон уже не разделит ядро.

Плохая, вредная реакция.

[Sergei123]

12d3 в сообщении #1241126 писал(а):

Из одного ядра урана-235 получается порядка 200 МэВ энергии. А с одного нейтрона, влетевшего в протон - что-то около 2 МэВ. Маловато. Не стоит овчинка выделки.

А почему вы сравниваете ядерную реакцию с термоядерной?
В традиционной реакции термоядерного синтеза $D + T$ выход энергии порядка 17 MэВ, то есть $17 / 5 = 3.4$ MэВ на нуклон
При реакции $n + p$ выход порядка 2МэВ, то есть 1 MэВ на нуклон
Разница не такая уж большая. При этом надо еще учесть две вещи:
- мировые запасы трития составляют всего 30 кг так что неизвестно что получить сложнее и дороже - тритий или пучок нейтронов.
- реакция грязная - она сопровождается выходом высокоэнергетичных нейтронов которые наводят радиацию, а ведь именно на них приходится 3/4 энергетического выхода реакции, так что значительная часть этой энергии просто теряется зря

[arseniiv]

(Оффтоп)

Да никто ничего не сравнивал. Вы предлагаете воровать нейтроны из ядерного реактора, где они полезны, и «лишних» будет ну, скажем, раз-два на ядро урана, и вот мы их пускаем в протий и получаем в лучшем случае ${}\approx200/4 = 50$ раз меньшую энергию, чем выделяет уран (если он у нас вообще весь там переделится, что наверняка не так). Добавка в 2% — и зачем?