Какого ядерного топлива больше всего на Земле?

Какого ядерного топлива больше всего на Земле?

Это избранное из переписки на форуме Scientific.ru.

Мое сообщение "Какого ядерного топлива больше всего на Земле?" от 25.02.2006 11:18.

Угля, нефти, газа еще хватит на 50-100 лет.
Урана хватит на ?? лет.
Водорода (дейтерия) хватило бы на ???? лет, но похоже на то, что термоядерная энергетика это тупиковая ветвь.

Работая над Русской Тороидальной Матрешкой, я пытался приспособить её для теплого синтеза, теоретически конечно, но чтобы пошла реакция, два-три ноля все равно не хватает.

Потом я начал развивать идею с радиоактивным K⁴⁰, который распадается и вправо и влево, т.е., через e^-, и e⁺.

В итоге я пришел к выводу, что возможна пресс-ядерная реакция с катализатором. Горит водород (протий) и K³⁹, а катализатором является K⁴⁰. Этого топлива на Земле больше всего. Калий - шестой или седьмой элемент по распространенности в Земной коре.

Реакция записывается в две строки:
K⁴⁰ + p ------ Ca⁴⁰ + n + 0,529 МэВ.
K³⁹ + n ------ K⁴⁰ + 7,8 МэВ.

Этим делом я прекратил заниматься в прошлом году, поскольку нужно зарабатывать на хлеб насущный. Но некоторые вопросы по-прежнему давят. Где найти сечения реакций типа: X(p,n)Y? Как зависят эти сечения от интенсивности полей? Есть ли на Земле топливо подобное калию? Работают ли в этом направлении ядерщики-профессионалы, или для них кроме водорода и урана ничего не существует? Почему бы не испытать калий на ускорителе с мишенью, - протон бомбардирует слой K⁴⁰, а далее нейтрон поглощается в слое K³⁹, и образует K⁴⁰. Здесь ведь сотни миллионов градусов не нужны.

Кстати, вчера получил ответное письмо из Росатома, и оно меня здорово насмешило. Таких "экспертов" надо бы разогнать.

Народ, помогите, пжлста, разобраться. Подкиньте ссылки на сечения реакций. С уважением, DE, Иван Горелик.

Мое сообщение "Калия! Приложение." от 25.02.2006 15:55.

Реакция X(p,n)Y.

К примеру: H³ (p,n) He³ - 764 keV. Эндотермическая.

Для того чтобы такая реакция произошла, энергия налетающей частицы должна, по крайней мере превосходить энергию 764 keV. Кроме того, тритий радиоактивен и в естественной смеси водорода отсутствует. Далее рассматриваем все элементы стабильные, либо с большим периодом полураспада.

He⁴ (p,n) Li⁴ - 23487 keV. Снова эндотермическая, и далее идут эндотермические реакции вплоть до самого K⁴⁰.
.
.
.
K⁴⁰ (p,n) Ca⁴ + 529.2 keV. Далее снова эндотермические реакции вплоть до ванадия V⁵⁰.
.
.
.
V⁵⁰ (p,n) Cr⁴⁸ + 256.3 keV.
.
Далее снова эндотермические реакции вплоть до In¹¹⁵, но похоже, что по индию опечатка, поэтому вычисления не провожу.
.
Далее снова эндотермические реакции вплоть до La¹³⁸.
La¹³⁸ (p,n) Ce¹³⁸ + 258,6 keV.
.
Далее снова эндотермические реакции вплоть до Lu¹⁷⁶.
Lu¹⁷⁶ (p,n) Hf¹⁷⁶ + 403.6 keV.
.
Далее сильно эндотермические реакции вплоть до слабо эндотермической реакции
Ta¹⁸⁰ (p,n) W¹⁸⁰ - 72 keV.
.
Далее сильно эндотермические (p,n) реакции.

Для всех приведенных реакций X (p,n) Y характерно то, что элемент X радиоактивен.

Содержание приведенных изотопов X в естественной смеси элемента:
K⁴⁰ - 0,0117%,
V⁵⁰ - 0,25%,
In¹¹⁵ - 95,7%,
La¹³⁸ - 0,09%,
Lu¹⁷⁶ - 2,59%,
Ta¹⁸⁰ - 0,012%.

Массовое содержание элементов в земной коре:
K - 2,35%,
V - 0,02%,
In - 10^-5 %,
La - 0,00065 %,
Lu - 0,00017 %,
Ta - 0,000024 %.

Массовое содержание изотопов X в земной коре:
K⁴⁰ - 0,000275%,
V⁵⁰ - 0,00005%,
In¹¹⁵ - 0,00001%,
La¹³⁸ - 0,0000006%,
Lu¹⁷⁶ - 0,0000044%,
Ta¹⁸⁰ - 0,000000002%.

Для восполнения элемента X нейтронным захватом необходимо наличие в природе стабильного элемента с массовым числом на единицу меньше.
В списке ниже приводятся такие элементы, и их процентное содержание в естественной смеси.
K³⁹ - 93,26%,
V⁴⁹ - нет,
In¹¹⁴ - нет,
La¹³⁷ - нет,
Lu¹⁷⁵ - 97,41%,
Ta¹⁷⁹ - нет.

Для сравнения приводим массовое содержание урана в земной коре.
U - 0,0004%.
В естественной смеси он преодставлен изотопами:
U²³⁴ - 0,0055%,
U²³⁵ - 0,72%
U²³⁸ - 99,2745%

Итак, какого ядерного топлива на Земле больше всего.
Eсли удастся осуществить реакцию, типа
X^a + p --- Y^a + n + Q1;
n + X^a-1 --- X^a + Q2,
то первое место занимает калий.

Этого ядерного топлива в несколько тысяч раз больше чем урана.
В реакции с калием-39 выгорает водород-1. Массовое содержание водорода в Земле - 1%, и сравнимо с массовым содержанием калия - 2,35%.

Второе место занимает водород-2, если удастся синтез дейтерия. Дейтерия в естественной смеси водорода 0.015%, а в Земле 0,0015%.

Третье место занимает уран, если топливом считать изотопы U²³⁵ и U²³⁸, - 0,0004%.

Четвертое место: Lu¹⁷⁵ с катализатором Lu¹⁷⁶, 0,00017 %.

Пятое изотоп занимает для ванадия V⁵⁰, - 0,00005%, реакция без катализатора.

Моё сообщение "Пресс-ядерные реакции с катализатором для Alx" от 05.03.2006 08:20.

Единственный ответ в ветке "по существу" прозвучал от Alx. «Ну что за ерунда, право...» (Alx), который сказал:
: Давайте тогда... эээ... кремний, например, посчитаем? :)
: Si28+Si28 -> Fe56.
: Какова мысля, а?
: Сколько на Земле кремния?

Этот вариант отпадает. Сравните Вашу формулу: Si28+Si28 -> Fe56.
и мою:
K40 + p -> Ca40 + n + 0,529 МэВ.
K39 + n -> K40 + 7,8 МэВ.

Но почему так?
Исторически первой я написал такую формулу
K40+K40 -> Ar40+Ca40, подобную той, что написал Alx, но у Alx в правой стороне одно слагаемое: Si28+Si28 -> Fe56.

Почему же я взял именно K40? Калий в природе существует в виде трёх изотопов: K39, K40, K41.
K39 и K41 стабильны. К40 радиоактивен с периодом полураспада порядка миллиардов лет. Из-за такого большого периода полураспада он и существует в природе. Удивительным свойством K40 является то, что он распадается "и вправо, и влево", т.е. и распадом бета+ с превращением в Ar40, и распадом бета- с превращением в Ca40.

Распад бета+ испытывают нейтроно-дефицитные ядра.
Распад бета- испытывают нейтроно-избыточные ядра.

Следовательно, ядро калий-40 колеблется, - его гало перезаряжается. В нем то избыточный протон, то избыточный нейтрон. Следовательно, надо как-то поляризовать смесь и столкнуть два K40 в разных состояниях, чтобы они после столкновения ушли в разные стороны: Ar40 и Ca40.

Но электрический заряд K40 слишком большой, 19. Кулоновский барьер слишком высок. Кроме того налетающая частица должна быть полностью ионизирована. Поэтому реакция K40+K40 -> Ar40+Ca40 не пойдет.

А что если взять K40 в нейтроно-избыточном состоянии и ударить по нем легким нейтронодефицитным ядром? Но самое нейтронодефицитное ядро, это и есть водород H1. Так возникла первая реакция в системе записанной выше.
K40 + p -> Ca40 + n + 0,529 МэВ.

Вторая реакция элементарна. Захват нейтрона калием 39, которого на Земле в избытке, с превращением его в редкий К40. Обе реакция экзотермические. Вероятность второй реакции не вызывает сомнения. А первая реакция?

Недавно я нашел её сечения. Точнее его теоретическое значение. Для разных энергий оно различно. Объяснения таблиц здесь: arXiv: nucl-th/0104003 v1 2 Apr 2001, таблицы здесь: http://quasar.physik.unibas.ch/tommy/astro/calc/cs_frdm.asc.gz

Это строка для реакции K40 + p -> Ca40 + n.
19 40 1 79 1 1 20 41 8.363 8.892 6.614 k40 +p -g -n -a

Это таблица энергий в МэВ:
0.15045 0.16864 0.18757 0.20726 0.22777 0.24910 0.27131 0.29443
0.31848 0.34352 0.36958 0.39670 0.42493 0.45431 0.48489 0.51672
0.54984 0.58431 0.62019 0.65754 0.69640 0.73685 0.77896 0.82278
0.86838 0.91585 0.96525 1.01667 1.07018 1.12588 1.18384 1.24417
1.30697 1.37232 1.44034 1.51113 1.58481 1.66150 1.74131 1.82438
1.91084 2.00082 2.09447 2.19195 2.29339 2.39898 2.50887 2.62325
2.74228 2.86618 2.99512 3.12933 3.26901 3.41438 3.56569 3.72317
3.88706 4.05765 4.23519 4.41997 4.61229 4.81245 5.02078 5.23760
5.46326 5.69813 5.94258 6.19700 6.46179 7.32276 8.29342 9.38775
10.62152 12.01249 13.58069 15.34869 17.34197 19.58922 20.40022

Это таблица соответствующих сечений в барн:
1.089e-16 1.408e-15 1.344e-14 1.002e-13 6.101e-13 3.133e-12 1.394e-11 5.480e-11
1.937e-10 6.238e-10 1.851e-09 5.109e-09 1.321e-08 3.225e-08 7.467e-08 1.648e-07
3.481e-07 7.057e-07 1.377e-06 2.595e-06 4.710e-06 8.252e-06 1.395e-05 2.277e-05
3.590e-05 5.477e-05 8.115e-05 1.172e-04 1.654e-04 2.287e-04 3.103e-04 4.136e-04
5.420e-04 6.990e-04 8.882e-04 1.113e-03 1.375e-03 1.678e-03 2.023e-03 2.409e-03
2.837e-03 3.304e-03 3.806e-03 4.339e-03 4.896e-03 5.473e-03 6.062e-03 6.656e-03
7.250e-03 7.839e-03 8.428e-03 9.007e-03 1.371e-02 2.004e-02 2.575e-02 3.067e-02
3.508e-02 4.851e-02 5.896e-02 6.619e-02 7.304e-02 8.036e-02 8.594e-02 9.145e-02
9.492e-02 9.617e-02 1.011e-01 1.050e-01 1.083e-01 1.195e-01 1.298e-01 1.430e-01
1.600e-01 1.763e-01 1.878e-01 1.956e-01 2.029e-01 2.064e-01 2.135e-01

Вполне нормальные сечения, сравнимые с сечениями для реакций, которые исследуются в качестве кандидатов для термоядерных реакций.

Но, самое главное здесь. Эти реакции я записал для Матрешки. Матрешка вращается с большой угловой скоростью ~ 1000 Гц. И я надеюсь, что это приведет к возникновению центробежно-ядерного резонанса для сечений. Резонанс объясняется тем, что моменты ядер во вращающейся среде приобретут собственную упорядоченность.

Другими словами: есть тысяча замков и тысяча ключей беспорядочно ориентированных. Если вы будете тыкать ключами беспорядочно ориентированными, в беспорядочно ориентированные замки, то вероятность открытия замка подобна сечениям, записанным в таблице выше. Но, я надеюсь на то, что в РТМ и замки, и ключи можно будет строго ориентировать. При этом сечения возрастут на много порядков.

Страница создана 5 марта 2006 г.

К оглавлению.

darkenergy@yandex.ru Иван Горелик