Как мы могли бы производить электричество благодаря антиматерии?

Представьте, что у нас есть простой способ производить антивещество, мы могли бы использовать его для межзвездных путешествий, смертоносного оружия или чего-то еще; но я подумал: как мы могли бы использовать его для производства электричества?

Поскольку антиматерия аннигилирует с обычной антиматерией, производящей огромное количество энергии, я подумал, что мы могли бы использовать ее потенциал для производства энергии и, к счастью, заменить бензин, нефть и загрязняющие вещества, которые сейчас в основном используются для питания мира. Следовательно, как мы можем эффективно собирать антиматерию для производства энергии?

Когда антиматерия и нормальная материя аннигилируют, они производят большое количество гамма-лучей, которые поглощаются специальными материалами (какими?), преобразующими их в тепло (которое может легко производить электричество). Но поскольку при аннигиляции антиматерии образуется много гамма-лучей, мы не могли размещать поглощающие материалы рядом с источником аннигиляции антиматерии, потому что гамма-лучи были бы настолько интенсивными, что разрушали бы поглощающие материалы. Это означало бы, что мы должны размещать поглощающие материалы достаточно далеко, чтобы они могли поглощать гамма-лучи, не разрушаясь при этом. К сожалению, тогда мы получили бы только часть великого потенциала уничтожения. Какие структуры или решения могут позволить этому «проекту» работать?

Может быть, эта концепция совершенно абсурдна и неверна, у вас есть другая концепция? Я думал, что мы могли бы объединить разрушительную силу антивещества с ядерным делением и ядерным синтезом, чтобы облегчить деление (например) урана-238, которое могло бы начать синтез гранулы DT (дейтерий-тритий) и произвести тепло, которое преобразуется в электричество легко. Но как мы могли поддерживать слияние? На самом деле, эта концепция в основном состоит в том, чтобы использовать антиматерию, чтобы помочь начать ядерный синтез и, надеюсь, поддержать его.

Я просто не знаю, и я был бы очень рад, если бы вы ответили на большинство вопросов, которые я задал, насколько это возможно, изложив свои теории и концепции, даже если они не имеют ничего общего с теми, которые я сказал. Спасибо!

Последнее, что я видел, аннигиляция материи и антиматерии приводит к большому количеству радиации; Думаю, это было в первую очередь гамма-излучение, которое трудно блокировать. Так что может быть не все так чисто...
Насколько нам известно, нет способа произвести такое количество антиматерии, используя меньше энергии, чем энергия, высвобождаемая при аннигиляции того же количества антиматерии. Что касается утверждения, что «мы не можем разместить поглощающие материалы рядом с источником аннигиляции антиматерии» , то это будет зависеть от количества антиматерии и скорости высвобождения энергии, не так ли? Вы всегда можете себе представить, что реакция контролируется (например, путем контроля количества антивещества, высвобождаемого в реакционной камере), так что производимая мощность остается в проектных пределах системы.
@L.Dutch, не дубликат.
@ L.Dutch, я не согласен с тем, что этот вопрос дублируется. Этот Q спрашивал о входе и выходе, в то время как этот Q спрашивал, как вы получаете «выход». Тем не менее, он все же может быть слишком широким, как вы однажды правильно заметили в вопросе, который я задал: «И если бы у меня было более подробное описание вышеизложенного, я бы подал его в патентное бюро, а не в WorldBuilding ...» ( Ref ) Матис, вы в одной лодке. Любой, кто мог бы рассказать вам подробности, действительно должен был бы спешить с ними в патентное бюро.
@JBH Приведенный здесь ответ может считаться предыдущей публикацией. Без шансов на получение патента.

Ответы (1)

Насколько эффективно вы сможете преобразовать аннигиляцию материи-антиматерии в полезную энергию, зависит от конкретных задействованных частиц. Самым простым и эффективным является электрон-позитронная аннигиляция, которая производит гамма-лучи с энергией 0,511 МэВ. Взаимодействия протон-антипротон и нейтрон-антинейтрон более сложны и производят в основном частицы.

Гамма-лучи в диапазоне энергий от 0,1 до 10,0 МэВ поглощаются в основном комптоновским рассеянием. Ниже я включил ссылку, показывающую поглощение гамма-лучей с энергией 0,309 МэВ при распаде кобальта-60. Она показывает, что 1,12 см свинца поглощает половину гамма-лучей с энергией 0,309 МэВ. Получается, что поглощение на единицу массы примерно постоянно, поэтому для такого же поглощения потребуется слой вольфрама толщиной около 0,67 см, так как он на 70% плотнее свинца.

Итак, краткий ответ на ваш вопрос: вы используете электроны и антиэлектроны (позитроны) в качестве топлива и создаете тепловую машину, поглощая гамма-лучи в нескольких дюймах (~ 10 см) вольфрама. По сравнению со свинцом вольфрам имеет гораздо более высокую температуру плавления (3422°С), он тверже, прочнее и легче обрабатывается. Простейшей тепловой машиной для производства электроэнергии будет термобатарея (массив термопар). Это то, что используют современные РИТЭГи (радиоизотопные тепловые генераторы) (например, в миссиях Кассини (Сатурн) и Новые Горизонты (Плутон). Хотя они не очень эффективны, в них нет движущихся частей или жидкостей, поэтому, если у вас достаточно топлива, он должен работать столетие или два.Если вы хотите использовать реакции антиматерии для движения, используйте электрический генератор для питания ионного двигателя.

Хотя простой поиск в сети позволит найти много статей о поглощении гамма-излучения, большинство из них требуют математической подготовки; тот, что ниже, нет. «Просто ищите Dsub(1/2), который представляет собой расстояние/толщину, необходимую для поглощения половины гамма-лучей для конкретного материала. Удвоенная толщина поглотит три четверти, тройная толщина поглотит семь восьмых и т. д.

Поглощение гамма-лучей кобальтом 60: https://www.nikhef.nl/~h73/kn1c/praktikum/phywe/LEP/Experim/5_2_41.pdf