холодный термояд - о мюонном катализе ядерного синтеза

Stak · 15.11.2009 13:10:05

Может кто-нибудь рассмотреть теоретическую возможность использования в процессе мюонного катализа ядерного синтеза явление селективной фотоионизации?

Одной из основных проблем мюонного катализа, судя по доступным публикациям (1), (2), является довольно высокая вероятность захвата мюона ядром He3 или He4, с образованием нейтрального мезоатома гелия, и вывод таким образом мюона из дальнейшего процесса.

В (3) изложен метод селективной многоступенчатой ионизации, с использованием нескольких лазеров разной частоты, последовательно возбуждающих атомы почти до границы ионизации, с окончательной ионизацией в электрическом поле.

Полагаю, существует возможность решить эту проблему путём повторной ионизации мезоатомов гелия воздействием электромагнитного излучения определённой частоты, как описано в (3), что позволит высвободить захваченные гелием мюоны для дальнейшего процесса катализа, и соответственно, существенно поднять эффективность синтеза за счёт увеличения числа актов слияния, инициируемых одним мюоном.

К сожалению, моя подготовка в области теоретической физики не позволяет детально оценить реализуемость и эффективность данного метода...

Список литературы:
(1) С.С. Герштейн, Ю.В. Петров, Л.И. Пономарев «Мюонный катализ и ядерный бридинг» (1990)
(2) А.А. Воробьев «Мюонный катализ ядерных реакций синтеза» (1986)
(3) А.М. Прохоров, Б.Б. Крынецкий и др. «Селективная фотоионизация атомов и ее применении для разделения изотопов и спектроскопии» (1979)

---------------------------------------------
Cсылки на источники:
(1) http://ufn.ru/ru/articles/1990/8/a/
(2) http://ufn.ru/ru/articles/1986/4/f/
(3) http://ufn.ru/ru/articles/1979/4/b/

Cтатья про мю-катализ в горячей плазме:
http://ufn.ru/ru/articles/1990/8/b/
Презентация от 2004 года, с описанием текущего состояния работ по мю-катализу:
http://hepd.pnpi.spb.ru/hepd/structure/div/LHCb-PNPI/mukataliz.ppt
Статья о ионизации мю-гелия:
http://www.jetpletters.ac.ru/ps/84/article_1490.pdf

Использование рентгеновских лазеров для уменьшения прилипания мюона в D+T реакции:
http://arxiv.org/pdf/0811.4038

vilen · 15.11.2009 14:11:56

В принципе все можно- проблма только в том , что на мюонизацию

тратится больше энегрии чем получаем на выходе.

КотКот · 15.11.2009 14:12:01

анамезон --- это было бы хорошо......

Stak · 15.11.2009 15:57:08

ЦитироватьВ принципе все можно- проблма только в том , что на мюонизацию тратится больше энегрии чем получаем на выходе.

Вы таки считали?
И что Вы имеете в виду под "мюонизацией"?

Имхо конечно, но если таким способом (повторной фотоионизацией гелия) удастся поднять на порядок число актов синтеза, катализируемых одним мюоном, то золотой ключик у нас в кармане

И более того, использовать синтез D+D, с попутной наработкой T и He3...

Fakir · 15.11.2009 16:11:05

ЦитироватьИмхо конечно, но если таким способом (повторной фотоионизацией гелия) удастся поднять на порядок число актов синтеза, катализируемых одним мюоном, то золотой ключик у нас в кармане

Там же в УФН в одном номере должна была быть, ЕМНИС, и статья про мю-катализ в горячем водороде - где примерно на порядок и росло число катализированных одним мюоном актов синтеза.
Щастье не настало...

ЦитироватьИ более того, использовать синтез D+D,

"Эт вряд ли..."

Stak · 15.11.2009 16:21:10

В горячем водороде - насколько я помню ту статью - с ростом температуры снижается скорость образования мезомолекул...

А синтез D+D имхо нереализуем на данный момент главным образом из-за большей вероятности "прилипания" мюона к получившимуся ядру гелия, в связи с его меньшей энергией чем при синтезе D+T.

Stak · 15.11.2009 16:29:48

Вот кстати та статья про синтез в горячей плазме:
http://ufn.ru/ru/articles/1990/8/b/

И ещё одна презентация от 2004 года, с описанием текущего состояния работ по теме мю-катализа:
http://hepd.pnpi.spb.ru/hepd/structure/div/LHCb-PNPI/mukataliz.ppt

Fakir · 15.11.2009 16:42:06

Однако же на круг число катализированных актов - именно что растёт.

ЦитироватьА синтез D+D имхо нереализуем на данный момент главным образом из-за большей вероятности "прилипания" мюона к получившимуся ядру гелия,

Скорее из-за того, что мезомолекулярный ион должен просуществовать намного дольше, чтобы синтез мог произойти.
Т.е. при прочих равных число катализированных синтезов для D-D будет меньше, и существенно.

Вероятность прилипания если и больше - если - то навряд ли это играет решающую роль.

Фотоионизацию в принципе обдумать наверняка можно, но навряд ли - это навскидку, конечно - она даст в довольно плотной среде ощутимый выигрыш по энергии на круг.

Да и ведь не в одном числе катализированных синтезов проблема...

Stak · 15.11.2009 16:49:10

ЦитироватьФотоионизацию в принципе обдумать наверняка можно, но навряд ли - это навскидку, конечно - она даст в довольно плотной среде ощутимый выигрыш по энергии на круг.

Вот в этом и проблема , что бы посчитать...
Мне подготовки не хватает

Chilik · 15.11.2009 15:52:20

ЦитироватьПолагаю, существует возможность решить эту проблему путём повторной ионизации мезоатомов гелия воздействием электромагнитного излучения определённой частоты...

Тут, на мой взгляд, основная проблема вот в чём. Смысл мюонного катализа в том, что тяжёлый мюон находится к ядру "мюонного атома" гораздо ближе, чем электрон. Если очень грубо - то в соотношение де-бройлевских длин волн для него и электрона раз. А туда масса, как известно, входит - так что примерно 200-кратное уменьшение размера мезоатома получается. Соответственно сдвигаются и энергетические уровни, и основное состояние (которое у гелия -24.59 эВ) улетает в диапазон энергий рентгеновского излучения. А теперь вопрос: каким образом организовать источник спектрально узкого рентгеновского излучения с заданной длиной волны? И к тому же яркий и недорогой.

Имxотеп · 15.11.2009 21:33:54

ЦитироватьА теперь вопрос: каким образом организовать источник спектрально узкого рентгеновского излучения с заданной длиной волны? И к тому же яркий и недорогой.

Можно ввести в реактор пучок тяжелых ядер типа железа. Они будут захватывать электроны и ярко и недорого светить в узких рекомбинационных линиях. Правда и общие потери на высвечивание плазмы будут чудовищными, но это уже другая проблема, будем надеяться, не очень неактуальная.

Stak · 16.11.2009 02:52:26

Ещё одна статья, с характеристиками ионизации мю-гелия:
http://www.jetpletters.ac.ru/ps/84/article_1490.pdf

Stak · 16.11.2009 09:59:39

Уважаемые форумчане!
А кто-нибудь статью то (3) (http://ufn.ru/ru/articles/1979/4/b/) прочитал?
Там ведь изложен именно метод селективной многоступенчатой ионизации, с использованием нескольких лазеров разной частоты, последовательно возбуждающих атомы почти до границы ионизации, с окончательной ионизацией в электрическом поле.
Та может рентгеновский лазер и не понадобится?

Касательно синтеза d+d - вероятность "прилипания" мюона к гелию в литературе оценивается в 12%, тогда как для d+t - 0.3%... Так что разница существенная.

Chilik · 16.11.2009 13:06:06

ЦитироватьА кто-нибудь статью то (3) (http://ufn.ru/ru/articles/1979/4/b/) прочитал?

Методика каскадной ионизации известна и применяется иногда. Но тут всё просто: атом с одним "электроном" всегда будет иметь структуру уровней, подобную структуре уровней атома водорода. Просто изменяется масштабный множитель на этой шкале. У водорода от основного до первого возбуждённого уровня дистанция в 3/4 от энергии ионизации. Так что тут разница как для пациента, попавшего под КАМАЗ с грузом 40 или всего лишь 30 тонн.

Chilik · 16.11.2009 13:13:30

ЦитироватьОни будут захватывать электроны и ярко и недорого светить в узких рекомбинационных линиях.

Во-первых, нужны многозарядные ионы, однозарядные будут светить в оптике или ближнем УФ. А штука многозарядного иона - удовольствие из недешёвых (в смысле затрат энергии). Во-вторых, рекомбинация будет идти по своим понятиям и светить будет куча линий. А нам нужно всего одну, это неэкономное расходование матчасти. В-третьих (ответа не знаю, но предполагаю, что так оно и есть), нам ведь нужна не в принципе какая-то любая линия, а с вполне конкретной энергией, попадающей в линию мезоатома в пределах ширины последней. Думаете, случайно такая линия найдётся? "Не верю" (C) К.С.Станиславский.

чайник17 · 18.11.2009 21:05:41

А как насчёт ренгеновского лазера на свободных электронах?

Под понятие "недорогой" он, конечно, не подходит пока...
но один ускоритель всё равно нужет для мезонной фабрики, а где один, там и два...

Stak · 18.11.2009 14:17:53

Имхо сначала нужно посчитать потенциал ионизации
мюонного гелия и водорода.
А также их энергетические уровни.
Тогда можно будет сделать вывод о потребной частоте излучения для их ионизации...

Умеет кто нибудь такое считать?

Fakir · 18.11.2009 19:51:51

СChillik же вам сказал уже

Берете цифры для "нормального" гелия и умножаете на отношение масс мюона и электрона.

Chilik · 18.11.2009 15:54:19

ЦитироватьУмеет кто нибудь такое считать?

Да.

Нужно взять таблички уровней для водорода и умножить их энергию на 209. Или на 208 - не помню на память.

Аналогично для однозарядного гелия.

Stak · 22.11.2009 22:06:56

Однако похоже идея эта пришла в голову не только мне:

Matsuzaki and his team also have many other ideas. Controlling the molecular-excited state of the deuterium in the fuel by irradiating it with a laser beam may enhance the production of dtµ molecules. Furthermore, applying an electric field to the fuel may increase the efficiency of stripping the muons from the muonic helium atoms.

http://www.researchsea.com/html/article.php/aid/4592/cid/1/research/muon_catalyzed_fusion_for_energy_production.html?PHPSESSID=92ae156683bf

Не совсем тоже самое, но мысли явно двигаются в том же направлении:
The key to successful research therefore lies in two points: how to strip the muons from the muonic helium atoms efficiently, and how to create dt molecules more efficiently.