Re: [閒聊] 核融合比核分裂,發電運用要難幾倍?
作者: w510048 (黨的恩情比山高) 2022-08-23 21:20:39
※ 引述《litcurler ( )》之銘言：
: 你好 小弟目前在國際核融合能源研究中心當廉價勞工
: 就讓我試著回答這個問題吧 :)
: 核融合爐目前的挑戰之一在於裝承高溫電漿的真空容器、偏濾器(divertor)
: 以及讓燃料達成自給自足的breeding module和相關組件的使用壽命
: 尤其是前兩者，由於會直接和高溫電漿接觸所以難度是最高的。
: 候選材料如低放射化鋼、鎢、銅鉻鋯等合金都尚未能完全滿足模擬結果所需要的條件
: 從歷史來看、這些候選材料都是從1980年代就開始研發、
: 目前才改良到可以應用於ITER的程度。
: 是的，模擬是模擬但工程是另一個議題，所以改良之路還相當漫長
: 由於是專門為了核融合所特化的材料因此沒有前例可循
: 至於breeding module部分，概念上是利用電漿中的中子撞擊鈹和鋰等以倍增氘氚
: 鈹化合物和鋰化合物小球又會填充在真空容器當中
: 所以挑戰在於和低放射化鋼的相容性、以及如何把氘氚取出來的工程問題
: 這部分的開發計畫統稱為Testing Blanket Module (TBM)計畫
: 這邊所規劃的實驗藍圖是2030到2040年
: 這是核融合爐獨一無二的設計所以難度無法量化 XDD
: 至於如何應用核融合反應所產生的熱能
: 其實還是回歸到燒開水這條路、差別只是在如何把熱能傳遞到水這邊而已。
: 歐盟選擇鉛鉍冷卻而日本選擇了輕水冷卻，也有國家選擇融鹽。
: 這邊的發電系統和現行的壓水式爐子很接近 (就是台灣核三廠的設計)
: 鉛鉍、融鹽爐的概念設計早在70年代的美國跟歐盟都有研究過惹
: 所以難度相對沒那麼高
: 下一個挑戰是能量淨輸出，也就是最常聽到的Q值
: (定義為 系統輸出能量/輸入能量 的比例)
: ITER的目標是Q>10、而商用示範爐目前的定義是Q>20
: ITER目前正在拚2025年前完工並且點火
: 希望這些資訊對你有幫助 :)
想請教大神，
人類能夠達成核融合反應的燃料組合有大約三種組合：
https://i.imgur.com/DEV1nTC.png (取自維基百科)
其中門檻最低的氘氚融合會有高能中子傷害與氚增殖與分離的問題。
為何不使用氦-3替代「氚」作為核融合燃料呢??
〝話說鋼彈0079裡面也是採用氦-3作為核融合的燃料〞 XD
氘與氦-3核融合溫度為12億度(比氘氚高3倍)，
其核融合產物是能量、質子、氦原子核。
這樣就可以避免了高能中子傷害部件與氚增殖的工程問題。
應該可以更快降低核融合商業化反應爐建設的成本。
: 你好 小弟目前在國際核融合能源研究中心當廉價勞工
: 就讓我試著回答這個問題吧 :)
: 核融合爐目前的挑戰之一在於裝承高溫電漿的真空容器、偏濾器(divertor)
: 以及讓燃料達成自給自足的breeding module和相關組件的使用壽命
: 尤其是前兩者，由於會直接和高溫電漿接觸所以難度是最高的。
: 候選材料如低放射化鋼、鎢、銅鉻鋯等合金都尚未能完全滿足模擬結果所需要的條件
: 從歷史來看、這些候選材料都是從1980年代就開始研發、
: 目前才改良到可以應用於ITER的程度。
: 是的，模擬是模擬但工程是另一個議題，所以改良之路還相當漫長
: 由於是專門為了核融合所特化的材料因此沒有前例可循
: 至於breeding module部分，概念上是利用電漿中的中子撞擊鈹和鋰等以倍增氘氚
: 鈹化合物和鋰化合物小球又會填充在真空容器當中
: 所以挑戰在於和低放射化鋼的相容性、以及如何把氘氚取出來的工程問題
: 這部分的開發計畫統稱為Testing Blanket Module (TBM)計畫
: 這邊所規劃的實驗藍圖是2030到2040年
: 這是核融合爐獨一無二的設計所以難度無法量化 XDD
: 至於如何應用核融合反應所產生的熱能
: 其實還是回歸到燒開水這條路、差別只是在如何把熱能傳遞到水這邊而已。
: 歐盟選擇鉛鉍冷卻而日本選擇了輕水冷卻，也有國家選擇融鹽。
: 這邊的發電系統和現行的壓水式爐子很接近 (就是台灣核三廠的設計)
: 鉛鉍、融鹽爐的概念設計早在70年代的美國跟歐盟都有研究過惹
: 所以難度相對沒那麼高
: 下一個挑戰是能量淨輸出，也就是最常聽到的Q值
: (定義為 系統輸出能量/輸入能量 的比例)
: ITER的目標是Q>10、而商用示範爐目前的定義是Q>20
: ITER目前正在拚2025年前完工並且點火
: 希望這些資訊對你有幫助 :)
想請教大神，
人類能夠達成核融合反應的燃料組合有大約三種組合：
https://i.imgur.com/DEV1nTC.png (取自維基百科)
其中門檻最低的氘氚融合會有高能中子傷害與氚增殖與分離的問題。
為何不使用氦-3替代「氚」作為核融合燃料呢??
〝話說鋼彈0079裡面也是採用氦-3作為核融合的燃料〞 XD
氘與氦-3核融合溫度為12億度(比氘氚高3倍)，
其核融合產物是能量、質子、氦原子核。
這樣就可以避免了高能中子傷害部件與氚增殖的工程問題。
應該可以更快降低核融合商業化反應爐建設的成本。
作者: waiting101 (維特) 2022-08-23 21:23:00
這裡是西洽 不是
作者: joey0vrf (莫瑟思) 2022-08-23 21:25:00
大家都想阿 有磁場的星球氦三又不好採
作者: Bugquan (靠近邊緣) 2022-08-23 21:25:00
別說了，物理版根本沒人
作者: SAKUHIRO (HIRO) 2022-08-23 21:27:00
我他媽來西洽是想放鬆的！
作者: litcurler ( ) 2022-08-23 21:27:00
看你執著He3這麼多年 我認為你該試著放下
作者: waree (白熊) 2022-08-23 21:29:00
所以要換方向..找可以耐受的材料如Z合金鋼達姆合金或悱色金
作者: zx1027112233 (水果武士) 2022-08-23 21:31:00
這裡是男童俱樂部，不是核能性癖同樂會
作者: edieedie (一代一代) 2022-08-23 21:32:00
太鬼了吧 看不懂半個字
作者: Grothendieck (A. Grothendieck) 2022-08-23 21:35:00
如果有鋼彈 應該去其它星球挖看看
作者: Bugquan (靠近邊緣) 2022-08-23 21:36:00
剛才Google 了一下，因為He3的Cross section太小了還有原料問題
作者: carllace (柚子) 2022-08-23 21:50:00
等可以在月面採礦再說
作者: David312 (逍遙山水遊戲人間) 2022-08-23 22:04:00
中子問題我上次忘記在那邊看到的，非常難以處理且是超級難關，因為中子不帶電，一旦產生就只能靠碰撞來制止或減速，而帶電粒子如質子等可以靠電磁場調整方向來保證要撞上那邊，也因為中子太難搞，所以似乎有一派說法是應該尋找不產生中子的反應(記得是硼那邊的反應），上面圖中有D-T跟D-D跟D-He3三種反應，其實三種都會產生中子（關鍵都是那個D），或多或少的問題而已
作者: Bugquan (靠近邊緣) 2022-08-23 22:07:00
不產生中子，但是還有我說的兩個問題，他們的cross section 和原料問題
