https://arxiv.org/abs/1908.00834
Maximizing specific energy by breeding deuterium
Specific energy (i.e. energy per unit mass) is one of the most fundamental and consequential properties of a fuel source. In this work, a systematic study of measured fusion cross-sections is performed to determine which reactions are potentially feasible
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중수소-중수소 핵융합은 질량 당 에너지가 적고(97.23TJ/kg), 중수소-삼중수소 핵융합에 쓰이는 삼중수소는 반감기가 12년이라서 오랜 기간 저장하면 붕괴해서 양이 줄어듦.
핵융합 반응에서 나오는 중성자도 인간에 해롭고 기계들을 고장냄.
중수소 증식 핵융합은 예전부터 제안되었음. 중수소-중수소 반응은 삼중수소 + 양성자 + 4.0MeV 또는 헬륨-3 + 중성자 + 3.3MeV 를 만듦.
여기서 만약 남는 중수소가 있다면, 중수소가 양성자 / 중성자와 반응하면서 중수소는 삼중수소 / 헬륨 -3 으로 변하고 중수소 - 삼중수소 반응을 다시 일으킬 수 있음. 결과물은 21.6MeV + 헬륨 원자핵 + 수소 원자핵 + 중성자임.
이 증식 반응도 여전히 핵융합 에너지를 중성자로 낭비함.
액체 수소로 핵융합로를 감싸서 수소가 중성자와 반응하게 해서 중수소를 얻으면 더 많은 중수소를 얻을 수 있음.
(D-D+D 반응)
이 사진처럼 반응한다면 총 23.8MeV의 에너지와 한 개의 헬륨 원자핵을 얻음. 중성자는 배출하지 않음.
반응식: 4중수소 + 2수소 = 헬륨(3.5MeV) + 수소(3.02MeV) + 헬륨(3.6MeV) + 수소(14.7MeV) + 22.8MeV
로 대략 광속의 6.1% 정도의 배기 속력을 얻음(중수소 - 헬륨 3 반응의 경우 7.1%)
D-D+D 반응은 질량 당 에너지가 6.0MeV/AMU로 중수소-삼중수소의 3.7MeV/AMU보다 높아서 적은 질량으로 많은 에너지를 만들 수 있음.
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