Деление против термоядерного синтеза как строго ограниченный источник энергии в научной фантастике

В научно-фантастическом сеттинге, над которым я работаю, динамика власти между двумя цивилизациями поддерживается одной цивилизацией («пленниками»), которая полностью зависит от другой цивилизации («захватчики») в отношении электроэнергии в окружающей среде (искусственные колонии). на безвоздушной планете), где электричество является вопросом жизни и смерти.

Основным источником энергии является огромная солнечная ферма, принадлежащая похитителям, но некоторые из колоний похитителей питаются от собственных внутренних реакторов и отделены от основной энергосистемы. Обе цивилизации изначально прибыли на планету на корабле генерации, и топливо реакторов должно было быть доставлено в качестве источника энергии корабля; каким бы ни было это топливо, добыча или производство пленниками должно быть невозможным или нецелесообразным.

Это приводит к тому, что пленники пытаются украсть реакторное топливо из колоний похитителей, мотивируя это тем, что, если пленники смогут построить свой собственный реактор и стать энергонезависимыми, они смогут устроить революцию, не опасаясь отключения электроэнергии.

Мой вопрос: какой источник энергии реактора лучше всего подходит для реализации этого сценария , и какие технологии должны быть невозможными/непрактичными в условиях, чтобы этот сценарий имел смысл ?

Синтез кажется наиболее очевидным источником энергии для научно-фантастического сеттинга, но наиболее вероятным топливом будет дейтерий, который достаточно прост, и его, вероятно, не особенно сложно найти или синтезировать.

Расщепление отвечает всем требованиям немного лучше — оно зависит от труднодоступного радиоактивного топлива, такого как уран или плутоний, и можно было бы установить, что планета не содержит каких-либо делящихся элементов — но, чтобы сценарий работал, слияние должно было бы быть совершенно невозможным или непрактичным. Учитывая, что действие происходит через несколько тысяч лет в будущем, разумно ли предположить, что ученые в конце концов обнаружили, что эффективный синтез просто невозможен ? Это вообще возможный результат, учитывая достаточно времени и исследований?

Или есть другой, лучший вариант реактора, который я мог бы проигнорировать? Что-то с антивеществом или другим экзотическим материалом?

Что мешает пленникам искать другие источники энергии? Похоже, что если получение топлива для термоядерного реактора нецелесообразно, то гораздо проще сбраживать этанол для генератора или использовать геотермальную энергию, чем строить ядерно-термоядерный завод.
@ckersch Идея состоит в том, что эти колонии представляют собой большие закрытые города, похожие на космические станции, которым требуется огромное количество энергии для поддержания даже элементарного жизнеобеспечения. Ферментация этанола потребовала бы драгоценной биомассы (редкий ресурс на планете без атмосферы) и не произвела бы много энергии. Геотермальная энергия также, вероятно, не будет генерировать достаточно энергии. Солнечная энергия достаточно эффективна, потому что планета находится очень близко к своему солнцу, но все же требует гигантской солнечной фермы для производства полезного количества энергии.
Похоже, что если требования к мощности такие большие, кража топлива не будет большой проблемой. Пока у «захватчиков» большая часть богатства, у пленников не будет достаточного контроля над промышленностью, чтобы построить вторую энергосистему для собственного снабжения. Кража партии урана может привести к тому, что несколько городских кварталов отключатся от сети на несколько недель, но без долгосрочных перспектив независимости.
Колонии для заключенных отделены друг от друга и контролируются только снаружи. Похитители осуществляют контроль на расстоянии, поэтому революцию можно планировать в течение длительного периода времени. Большая часть того, что было сказано в этой теме, убедила меня в том, что антиматерия — это решение из-за ее чрезвычайной плотности энергии. Кажется разумным, что корабль генерации мог использовать антиматерию в качестве источника энергии из-за ее чрезвычайной плотности, и что ее осталось бы достаточно для производства энергии в течение длительного времени.

Ответы (7)

Деление в виде реактора с галечным слоем — это то, что нужно.

галька

Топливо переносимо и так же безопасно, как и любое промышленное топливо: сферы размером с бильярдный шар, каждая из которых представляет собой автономную герметичную единицу. Каждая из них может быть спроектирована для доступного топлива и концентраций, точно наслаивая изотопы топлива и поглотители нейтронов. Из отработавшего топлива и отходов можно получить различные камешки с подходящим составом.

Сложите их миллион вместе, и станет жарко. Но не настолько горячим, чтобы разрушить содержимое или сосуд! Каждый камешек представляет собой полупроводниковую систему обратной связи, которая отключает реакцию при нагревании. Таким образом, он достигает заранее заданной температуры и автоматически выравнивает мощность.

Для извлечения мощности прокачивайте охлаждающую жидкость через сваю, которая красиво течет между шариками. Чем агрессивнее вы его охлаждаете, тем больше мощности он выдает.

Таким образом, кто-то, укравший партию гальки, может получить полезный радиотепловой генератор без каких-либо инженерных усилий, а скромное количество технологий (и достаточно большой запас гальки) может дать вам безопасный реактор деления полной мощности.

Размер в миллион камешков может быть жестким. Возможно, малые грузы не закреплены плотно, потому что они слишком малы, чтобы быть полезными... так они думают.

Это может быть частью вашего заговора: одной загрузки или небольшого запаса камешков недостаточно для запуска их реактора, как это было задумано, поэтому они не думают, что это позволяет ворам построить источник питания, даже если они знают, что он отсутствует.

Ваши главные герои могут использовать внешние источники нейтронов для работы с небольшим котлом. Или, может быть, герой придумает, как переделывать камешки; скажем, подпилите внешние слои и покройте чем-нибудь другим, или разложите камешки внутри жидкости, которая сама по себе обладает свойствами модуляции нейтронов. Это может быть что-то новое и неожиданное для плохих парней и/или полагаться на что-то уникальное для хороших парней.

Вы можете настроить размеры в соответствии с логистикой истории: вы можете указать другой номинальный размер, скажем, 100 КБ для «маленького» блока питания. Затем для скрытого реактора может быть использована одна стопка из 5000 или 10000 штук. Вы могли бы сделать камешки и помельче в своем рассказе, но следует упомянуть об этом для правдоподобности при объяснении реактора в экспозиции.

Я думаю, что если мы заставим термоядерный синтез работать, большинство ожидаемых проектов будут большими и потребуют много энергии для реактора и много для запуска / сдерживания реакции. У вас там маленькое солнышко.

Так что, хотя термоядерное топливо может быть «легко» достать, реактор будет непросто построить или спрятать от угнетателей. Реакторы деления, вероятно, будет намного проще спрятать и создать (хотя это и непросто). Солнечная энергия была бы гораздо более легким источником энергии.

Polywell Fusion — надежный, чистый и стильный

Ты говоришь...

но наиболее вероятным топливом будет дейтерий

Существует еще много термоядерных циклов, которые можно использовать, и далеко не все используют дейтерий.

В различных проектах Polywell в качестве термоядерного топлива предполагается использовать старый добрый бор . Мало того, что это реакция анейтронного синтеза (*), но она также превращает гелий в свои «отходы», плюс она настолько научно-фантастична, что посрамляет любой специальный эффект «варп-ядра» из «Звездного пути».

введите описание изображения здесь

Реактор EMC2 Fusion Development Corporation "Wiffle-Ball 8" в работе

(*) Это означает, что у вас нет надоедливой проблемы сделать все ваше оборудование радиоактивным.

Поскольку ключевым моментом в этой истории является возможность «украсть» топливо, то, похоже, ядерный синтез — это то, что нужно. Термоядерный синтез очень эффективен с точки зрения извлечения энергии из массы материала, подвергающегося синтезу, поэтому небольшое количество термоядерного топлива может иметь большое значение.

Однако есть несколько проблем.

Тот вид термоядерного синтеза, от которого мы были в 20 годах от достижения в течение последних 50 лет, предполагает использование D2 в качестве топлива, и большинство машин, предназначенных для извлечения энергии синтеза из дейтерия, довольно большие и сложные. Строящийся ИТЭР (Международный термоядерный экспериментальный реактор) имеет массу и капитальные затраты авианосца, и вряд ли люди, ограниченные необходимостью контроля и контроля за использованием энергии, смогут осуществить это тайно. Кроме того, большинство машин, использующих синтез дейтерия в качестве источника энергии, излучают до 80% энергии в виде нейтронов, что требует сложных мер по смягчению последствий (вся колонияиначе будет светиться в темноте) и для извлечения полезной энергии. Опять же, необходимые гигантские теплообменники и паровые турбины будет немного трудно уместить под матрасом, когда завоеватели прибудут, чтобы увидеть, что происходит в их колонии.

Анейтронный синтез теоретически намного лучше. Реакторы могут быть немного меньше, так как они не нуждаются в такой большой защите и могут извлекать большой процент своей энергии из заряженных частиц, испускаемых из реактора. Проблема здесь в том, что анейтронный синтез на порядок сложнее, чем D2 (по разным причинам), поэтому вашему анейтронному реактору потребуется запас гениальных проектировщиков и строителей и, возможно, несколько довольно сложных материалов для работы (сверхпроводящие магниты или другая экзотика). Существует множество различных теоретических подходов к такого рода термоядерным реакциям ( https://en.wikipedia.org/wiki/Aneutronic_fusion) .), и множество различных возможных комбинаций топлива, но, вероятно, наиболее «практичным» будет бор для реакции B + p, поскольку носить с собой ящик, полный бора, кажется более практичным, чем носить с собой криогенный сосуд Дьюара 3He.

  • Если пленники хотят украсть топливо для своей энергосистемы, оно должно быть достаточно портативным, если только они не хотят украсть и спрятать целый поезд. Это могло бы быть точкой для антиматерии, если бы были портативные устройства сдерживания. Если сдерживание не удастся, вы получите большой взрыв. Это может помочь и при ограблении — похитители не посмеют стрелять в убегающих пленников, если у них будет достаточно АМ.
  • Я думаю, вы недооцениваете сложность строительства реактора, а также проблему его сокрытия. Топливо не единственная вещь. Исторически сложилось так, что деление намного проще, чем синтез. Даже в Северной Корее есть ядерный реактор, а термоядерный - это пока журавль в небе.
  • Обе колониальные экспедиции планировали построить резервные энергосистемы после своего прибытия. Что случилось с запасами пленников? Возможно, у пленников где-то есть ящики с разобранным реактором пленников. Вместе с гелиевым рудником-3 или обогатительной фабрикой .
«Обе колониальные экспедиции планировали построить резервные энергосистемы» — Корабль был только один; цивилизации распались после гражданской войны. Вероятно, следовало включить это в исходный вопрос. Кроме того, два человека указали на сложность строительства реактора, что является хорошим замечанием. Существует неявное предположение, что пленники не могли построить свою собственную солнечную ферму (без ее разрушения), поэтому, если бы эффективный термоядерный реактор должен был быть огромным , это ограничило бы их выбор делением или антивеществом.

Возможно, у вас мог быть конфликт с проходящей кометой? Известно, что вода Земли содержит небольшое количество дейтерия (читай: 1 атом дейтерия на 6420 атомов протия водорода), а комета 67P/Чурюмова-Герасименко, по-видимому, содержит в три раза больше дейтерия, что сопоставимо с запасами воды на Земле.

На просторах космоса, вероятно, есть комета или две тысячи, которые имеют избыточное количество этого вещества.

Вы бы использовали это как «первую искру» для запуска термоядерного реактора. Первоначально об этом знали только Похитители, однако один подлый Пленник подслушивал об этом и планировал украсть часть / все это. Это создало бы сюжет, напряжение и мотив для Пленников рискнуть всем ради этого единственного шанса избавиться от своих повелителей.

Возможно, они уже построили термоядерный реактор, просто у них нет необходимых частей, чтобы закончить его, или мотивации, потому что они не могут закончить его без последних частей.

Мне нравится идея с кометой, но она не подходит к моему сеттингу, потому что ограниченные космические путешествия также являются важным аспектом конфликта. Что касается потребности в нескольких деталях для завершения реактора, то это было бы лучше, чем что-либо еще, но, поскольку я ничего не знал бы о том, что это за части и почему их нужно украсть, а не построить, это было бы слишком ручным.
В мире, где каждому вашему шагу угрожает угнетатель, вы бы сделали все, чтобы получить шанс покинуть этого угнетателя. Что касается части с волнами, вы можете превратить это в юмор персонажа. «Зачем нам нужна эта «тяжелая вода»? Чем она отличается от обычной воды?» «В ней есть сверхтяжелая частица. Она похожа на тяжелую воду. Хорошо горит». — Тяжелая вода? — Да. И ты собираешься забрать его. «Но он тяжелый». Гаррет закатывает глаза и оглядывается на планы своего реактора: «Это все, что нам нужно, чтобы быть свободными. Ты хочешь быть свободным, верно?» "Хотите лимон с этим?"

Я считаю, что большинство этих ответов неточны, поскольку они не учитывают тот факт, что каждый элемент присутствует везде, но только в небольших количествах ... вы можете обрабатывать грязь за пределами своего дома и получать уран в процентном соотношении около 1 части на миллион. . процесс обогащения длительный и требует серьезного изучения процесса, но его можно осуществить...

Помните, что Stack Exchange — это не дискуссионный форум, а сайт вопросов и ответов. Ваш пост может быть актуальным, но на самом деле не отвечает на вопрос ОП. Здесь может быть хорошее место для начала!
Я бы оставил эту информацию под комментарием, но по незнанию эта опция невозможна на всех форумах без разблокировки представителей каждой категории. Я предоставил прямую информацию, относящуюся к основному вопросу автора, хотя его вопрос ошибочен.
На самом деле это не плохой ответ ... Может быть, просто добавьте к нему немного больше, чтобы сделать его более полным ответом.