Читать онлайн Фозил Кадырберганов, Сардорбек Сайдалиев - Все науки. №7, 2023. Международный научный журнал

УДК 539.17

Аннотация. Наличие самых различных задач требующие своего скоропостижного решения в масштабах планеты, государства, областей и городов не является секретом на сегодняшний день, благодаря чему вопрос о нахождении новых решений в энергетической области также является весьма актуальным вопросом. Стоит сказать, что большое количество исследований проводимые в данном направлений по самым различным отраслям с целью поиска привели к достаточно интересным результатам, в лице которых стало возможно нахождение не только физики резонансных ядерных реакций, но и совершенно новой физики нейтронных реакций. А также стоит указать, что улучшение большого количества аспектов современной энергетики сводиться к получению различного рода аспектов наряду с проведением исследованием в области физики атомного ядра и элементарных частиц, а также к тому, что проводиться различного рода эксперименты с использованием ускорительной техники. Наряду с вышеуказанным стоит указать, что подобные работы производятся достаточно активно и дают определённые результаты, что говорит о большой актуальности проведения исследований в данной области, а также, в частности, в области ново созданной нейтронной физики.

Ключевые слова: наука, нейтронные ядерные реакции, физика резонансных ядерных реакций, ядерная физика, ядерные реакции, энергетика, технологическое проявление, нейтронная физика, нейтронные реакции, исследования, ускорительная техника, нейтрон.

Annotation. The existence of a wide variety of tasks that require their sudden solution on the scale of the planet, the state, regions and cities is not a secret today, so the question of finding new solutions in the energy field is also a very topical issue. It is worth saying that a large number of studies conducted in this direction in various industries for the purpose of searching led to quite interesting results, in the face of which it became possible to find not only the physics of resonant nuclear reactions, but also a completely new physics of neutron reactions. And it is also worth pointing out that the improvement of a large number of aspects of modern energy is reduced to obtaining various aspects along with conducting research in the field of atomic nucleus and elementary particle physics, as well as to conducting various kinds of experiments using accelerator technology. Along with the above, it is worth pointing out that such work is being carried out quite actively and gives certain results, which indicates the great relevance of research in this area, as well as, in particular, in the field of newly created neutron physics.

Keywords: science, neutron nuclear reactions, physics of resonant nuclear reactions, nuclear physics, nuclear reactions, power engineering, technological manifestation, neutron physics, neutron reactions, research, accelerator technology, neutron.

Существует большое количество самых различных способов генерации электрической энергии, путём использования тепловой, ветряной, солнечной энергии, что уже сравнительно являются более популярными в обществе за долгое время их использования. Есть также и экзотические способы добычи этой энергии, примером коих может быть использование энергии молнии, волн или землетрясений, не стоит забывать и о ядерной энергии, которая как казалось стоит особняком. Однако, этой области, как может казаться вероятнее всего даст довольно интересные и многообещающие результаты. Доказательством этого утверждения уже служит недавно созданная физика резонансных ядерных реакций, основанная на принципе доведения до состояния определённого резонанса самой реакции, что следует из наименования, а если говорить несколько подробнее, то в данном случае у пучка увеличивается степень монохромотизации с кулоновским барьером ядра, что приводит к увеличению ядерного эффективного сечения для всей проводимой реакции, как и процента входящих во взаимодействие частиц пучка для той или иной экзо-энергетической реакции.

Но сегодня, кроме вышеперечисленных, по крайней мере в теоретическом ключе становиться развивающейся концепция нейтронной энергетики, основанная на довольно простом, как может показаться явлении – распаде нейтрона. Сам нейтрон – это массивная частица, входящая в состав всех атомных ядер в определённом количестве. Когда эта частица находиться в свободном состоянии, она способна распадаться в одном из двух линий распада (1—2), каждые 80 секунд.

При этом стоит сказать, что первая линия распада на 98,2% более вероятностна, нежели вторая, вероятность которой определяется в зависимости от всей остальной части. Кинетическую энергию каждой из продуктов реакции распада можно определить благодаря использованию (3), где указывается обратно-пропорциональное распределение по энергиям относительно каждого из масс.

Следуя за распадом, можно проследить из проявляемой закономерности, что большее количество всей энергии, получаемая из ядерной реакции, переходит более лёгким частицам. Однако, этот процесс как видно является частным рассмотрением определённого некоторого случая, приобретающий более масштабный характер при верхнем рассмотрении.

Как известно, атомное ядро состоит из протонов и нейтронов, но сейчас большой интерес представляют именно нейтроны, если исходить из настоящего метода реакции, получившие своё название от латинского neuter – ни тот, ни другой. Это, по сути, тяжёлая элементарная частица, не имеющая электрический заряд или точнее равная (-0,2±0,8) *10^>—27 элементарного электрического заряда, имеют сравнительно большую массу в 939,57 МэВ или 1,00866 атомных единиц массы, а также кроме остальных показателей обладает временем жизни в 880±0,9 секунды, то есть период полураспада 610±0,6 секунды в свободном состоянии. Кроме того, он распадается по 2 каналам (как указано выше), то есть делиться на протон, электрон и электронное антинейтрино в 99,7% случаев или дополнительно испускает гамма-квант в 0,309% случаев, соответственно для всех случаев распада.

Теперь обратим внимание на продукты деления и их заряд – протон и электрон, они притягиваются, то есть у них нет отталкивающего кулоновского барьера, тут он, наоборот, соединяет частицы и для протона с электронов, генерируемая энергия составит из 1,028676 МэВ. То есть получается, был взят нейтрон, он распался на электрон, протон и электронное антинейтрино, которое попав в аннигиляцию сразу превращается в гамма-квант, а затем электрон и протон набирают 1,028676 МэВ несмотря на то, что для получения нейтрона им нужно всего 0,782 МэВ, то есть сам нейтрон уже будет обладать энергией в 246,676 кэВ. После и этот нейтрон разделится, но тут энергия распределиться обратно пропорционально массам продуктов реакции.

При этом частицы делятся на 2 группы – тяжёлые частицы порядка МэВ/а. е. м. и электронное антинейтрино, поэтому тяжёлые частицы рассматриваются отдельно, где и рассматривается энергия протона как самая малая для самой тяжёлой частицы, а после пропорционально масса протона и электрона идёт распределение между электроном и электронным антинейтрино. Так протон получит 0,52524 мэВ, электрон 13,427111 кэВ и остальное огромные значение порядка 0,2465 МэВ получает электронное нейтрино, но тут к ним прибавляются стандартные 1,028676 МэВ, и получается уже в сумме для протона и электрона без кулоновской энергии 13,42711153 кэВ, а вместе 1 042,10311153 кэВ.

Далее цикл повторяется, но теперь суммарная энергия электрона и протона будет не 134,271 эВ, а 134,345 эВ и эта энергия остаётся полностью стабильной. Если же вернуться к нейтрино, то их энергия будет искусственно выводиться из реакции связанная со столкновением антинейтрино и протона, с выделением нейтрона и позитрона, который сразу же аннигилирует. Теперь же стоит обратимся к более промышленным и реалистичным масштабам, объясняя действительную пользу от наличия подобной системы.

Первый вопрос в том, чтобы изначально сгенерировать и найти эти нейтроны, а именно сгенерировать их искусственно, то есть направить поток протонов и электронов с нужной энергией напротив друг друга. Но при этом не стоит забывать, что оба пучка должны иметь сильную фокусировку, ведь если пучки разойдутся, то столкновений попросту не будет. Теперь, что касаемо придаваемой энергии, то ясно, что она в принципе не имеет значения, поскольку просто прибавиться ко всем остальным значениям, поэтому для примера можно выбрать энергию в 100 кэВ для электронов и 50 кэВ для протонов – сразу ионизировав их из водорода.

Получается, что протоны – мишени, а электроны – снаряды, в результате прибавляется 150 кэВ и получаются нейтроны, но перед этим, энергия электрона замедляется посредством дополнительного электромагнитного поля, создаваемый вне ускорительной камеры и поникающие внутрь отделения, где и осуществляется реакция. Таким образом эта энергия для протона также уменьшается до значений порядка 1 кэВ, при помощи магнитных ловушек, чтобы они столкнулись, и чтобы исключить ту ошибку, по которой электрон просто будет вращаться вокруг протона за счёт этой дополнительной кинетической энергии, ведь, для сравнения, энергия электрона на первой орбите – 13,6 эВ.

Для обоих случаев, было затрачено около 10 МВт энергии, и поэтому токи пучков составляют 100 А для электронов и 200 А для протонов. Этот ускоритель – циклотрон, являющийся импульсным, так его частота имеет порядок в 12,19—12,2 МГц, с зарядом пучка в 8,2 мкКл для электронов и 16,4 для протонов, соответственно. То есть за один акт получается около 5,0225*10^>17