Discussione: La fusione protone-neutrone

Teoricamente la fusione nucleare più sempice che esista è la fusione protone-neutrone, cioè all'inizio abbiamo un atomo di idrogeno ionizzato e si unisce con un neutrone, come risultato otteniamo un atomo di deuterio.

massa del deutone a riposo = 1875613390 elettronvolts
massa del deutone a riposo = 3,3389861 x 10^-27 kilogrammi


massa del protone = 938272310 elettronvolts
massa del protone = 1,6726231 x 10^-27 kilogrammi



massa del neutrone = 939565630 elettronvolts
massa del neutrone = 1,6726243 x 10^-27 kilogrammi



PN = massa del protone + massa del neutrone
PN = (1,6726231 + 1,6726243) x 10^-27 kilogrammi
PN= 3,3452474 x 10^-27 kilogrammi

difetto = PN - (massa del deutone)
difetto=(3,3452474 - 3,3389861) x 10^-27 kilogrammi

difetto = 0,0062613 x 10^-27 kilogrammi
difetto = 6,2613 x 10^-30 kilogrammi

rapporto=difetto / massa del protone
rapporto= (6,2613x10^-30) / (1,6726231x10^-27)
rapporto= (6,2613x10^-30) / (1672,6231x10^-30)
rapporto= 6,2613 / 1672,6231
rapporto= 6,2613 / 1672,6231
rapporto=0,0037434016

se ipotesi volessimo trasmutare un litro di acqua normale in acqua pesante dovrebbe tenere conto che in un litro di acqua normale sono contenuti 111 grammi di idrogeno e 889 grammi di ossigeno, ne consegue che lo stesso rapporto lo abbiamo anche con 111 grammi di idrogeno perciò 0,111 va moltiplicato che questo rapporto
di idrogeno in deuterio avremmo una perdita di massa di 0,0037434016 kilogrammi
il risultato è 4,1551 x 10^-4 kilogrammi

c=velocità della luce

Energia = massa c^2
Energia = 4,1551 x 10^-4 x 9 x 10^16 joule
Energia = 4,1551 x 9 x 10^12 joule
Energia = 37,3959 x 10^12 joule
Energia = 3,73959 x 10^13 joule
Energia = 3,73959 x 10^13 watt x secondo
Energia= 3,73959 x 10^7 MEGA watt x secondo
Energia= 37395900 di MEGA watt x secondo
Energia= 10 MWh

Energia da un solo litro di acqua = 10 MEGAWATTORA


Negli esperimenti della fusione fredda non converrebbe usare questa fusione base P+N anzichè la più incasinata D+D ?

Nella fusione nucleare fredda di Pons e compagno si alludeva, (se non erro), alla fusiuone D+D che secondo me è più difficile realizzare.

Edited by stranger - 24/9/2006, 09:46

CITAZIONE (stranger @ 16/9/2006, 22:20)

Negli esperimenti della fusione fredda non converrebbe usare questa fusione base P+N anzichè la più incasinata D+D ?

Nella fusione nucleare fredda di Pons e compagno si alludeva, (se non erro), alla fusiuone D+D che secondo me è più difficile realizzare.

La reazione P+N non è fusione nucleare. Si tratta se non erro di una reazione nucleare esotermica ( ne parla molto Boscoli, col suo modello criogenico prova a documentarti in proposito o a leggere http://energierinnovabili.forumcommunity.net/?t=1623843 ).
Se pensi sia più facile realizzarla vorrei però che spiegassi come.
Inoltre qui si discute prevalentemente di GDPE, che è sempre un fenomeno LENR, ma non è esattamente FF.

P.S.: rivedi i calcoli perchè secondo me sono sbagliati.

Di solito si indica l'assorbimento di un neutrone da parte di un nucleo con il termine di fissione http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_fission
Naturalmente gli elementi leggeri non sono ne fissili ne fissionabili.

Ciao stranger e tutti,

il tuo ragionamento sullo sfruttamento del difetto di massa, da un punto di vista teorico, ha un senso. Grosso modo tu dici, "visto che c'è un difetto di massa e visto che la massa è equivalente all'energia, sfruttiamola". Il problema però, in apparenza così semplice (per non dire banale) presenta in sè dei problemi pratici.
I problemi non stanno tanto nella realizzazione di un bersaglio di deuterio (relativamente facile da approntare), quanto nella generazione di neutroni.

Questi particolari nucleoni (i neutroni) possono venir emessi in diverse condizioni : da interazioni fra elementi instabili, generati da elementi tipicamente emettitori di neutroni (americio, californio..), come residui di fissione nucleare, come residui di fusioni nucleari.
La cosa quindi non è semplice, come non è semplice ogni cosa che prevede di ricorrere a materiale radioattivo e quindi intrinsecamente pericoloso.

Sicuramente è una buona idea per un eventuale progetto di reattore del futuro (assolutamente non fatto in casa) in cui si sceglie di sfruttare eventuali scorie emettitrici di neutroni su bersagli deuterati... ma occorrono ancora tanti calcoli... sul flusso efficace, sulla sezione d'urto e su tante cose. Però l'idea non è banale.

No non è male, però ci sono alcuni problemi tecnici da risolvere, sia per la sorgente sia per il bersaglio, che deve essere ripristinato periodicamente.
Credo che l'idrogeno non per forza debba essere ionizzato perchè essendo il neutrone neutro elettricamente, può penetrare lo scudo elettronico senza subire le forze che invece sentirebbe una particella carica.

waw,
per fortuna stranger-genco torna a teorizzare...
me stavo a preoccupà...
beh strano.genco,
c'è un piccolo problema,
per la tua idea,
l'idrogeno non ha una grande sezione d'urto,
come diceva un tipo, forse fermi,
ah, già ,poverino,lui pensava di essere un ingegnere quantistico...
comunque,
occorrono molti tentativi e molti neutroni per avere la reazione ,
non so se alla fine abbiamo energia usabile in più,
ma usando fonti di neutroni diciamo gratis,
tipo quelle dei reattori per l'energia elettrica...
non so...
comunque, per simpatia, genco-strano,
non devi moltiplicare per due la massa del protone,,il deuterio non è la somma di due protoni(mai sentito parlare di elio e di fusione?)
ma un protone più un neutrone, che ha massa superiore al protone..
beh, rifammi i calcoli..., quelli che hai fatto riguardavano una reazione di fusione...dai ,dai che ce la fai..

C'e da dire che ben difficilmente un neutrone fondera' con un nucleo a formare deuterio, di solito si ottengono particelle esotiche di tutti i tipi e che sono oggetto di ricerca da parte della fisica da sempre ...
E' strano ... il dover fondere deuterio a tritio per ottenere neutroni con i quali bombardare idrogeno per ottenere deuterio ... eh? genco-stranger ...

CITAZIONE (Elektron @ 17/9/2006, 15:58)

C'e da dire che ben difficilmente un neutrone fondera' con un nucleo a formare deuterio, di solito si ottengono particelle esotiche di tutti i tipi e che sono oggetto di ricerca da parte della fisica da sempre ...
E' strano ... il dover fondere deuterio a tritio per ottenere neutroni con i quali bombardare idrogeno per ottenere deuterio ... eh? genco-stranger ...

Se la fonte è naturale... bisogna invece calcolare il numero di neutroni assorbiti dal nucleo per unità di tempo e di massa, per rendersi conto se la cosa conviene.

Probabilmente ha ragione Rabazon secondo la quale i conti non sono esatti, ma a me interessava suggerire una idea inizialmente grossolana.

Questa idea è nata dal fatto che le normali fusioni nucleari D+D, T+D eccetera, hanno a che fare con la terribile forza di Coulomb.

E' questa terribile forza la causa di giganteschi grattacapi e problemi che quei poveri ricercatori devono affrontare.
(Allora io ho pensato....)
Il protone e il neutrone non si respingono fra di loro, quindi non c'è quella maledetta forza di impedimento (forza di coulomb).

Certamente anche il tentativo di unire protone neutrone crea dei problemi non poco, arrivati a questo punto bisogna valutare se il gioco vale la candela, cioè bisogna vedere se conviene combattere la forza coulombiana o se invece è preferibile combattere le difficoltà tecniche di produrre neutroni e scagliarli sul bersaglio giusto.
Al momento non so cosa conviene, certo che qui sulla Terra combattere la forza di Coulomb... (c'è da star male solo a pensarci).

CITAZIONE (stranger @ 18/9/2006, 15:13)

questa volta userò come unità di misura della massa il joule e non i kilogrammi o altre cose strane

Come puoi misurare la massa in joule? Nel SI il joule è l'unità di misura del lavoro e dell'energia.
Al massimo puoi usare la caloria. Tiene presente che 1 cal=4,18 joule.

CITAZIONE (Riovandaino @ 18/9/2006, 15:20)

CITAZIONE (stranger @ 18/9/2006, 15:13)

questa volta userò come unità di misura della massa il joule e non i kilogrammi o altre cose strane

Come puoi misurare la massa in joule? Nel SI il joule è l'unità di misura del lavoro e dell'energia.
Al massimo puoi usare la caloria. Tiene presente che 1 cal=4,18 joule.

Ciao Rio,
misurare la massa utilizzando unità di misura energetiche (come il Joule o l'elettronvolt) non è sbagliato anzi, nel campo delle particelle elementari spesso si ricorre a unità energetiche.

Cio' è possibile attraverso l'equivalenza massa-energia trovata da Albert Einstein, la famosissima E=mc²

-

A me questa fusione di protone e neutrone sembra un'idea interessante come studio teorico. Ma non ci stanno le adeguate sezioni d'urto (cross sections) per poter minimamente pensare a un impiego. Solo la scoperta di una sorgente di neutroni a buon mercato potrebbe renderla meno fantasionsa. Ma se si dovesse trovare questa sorgente penso la si sfrutterebbe per altri scopi (militari? Si.) .

Adesso uso come unità di misura i kilogrammi, vediamo se c'è qualcuno che dice che i kilogrammi non possono essere l'unità di misura della massa.

massa del deutone a riposo = 1875613390 elettronvolts
massa del deutone a riposo = 3,3389861 x 10^-27 kilogrammi


massa del protone = 938272310 elettronvolts
massa del protone = 1,6726231 x 10^-27 kilogrammi



massa del neutrone = 939565630 elettronvolts
massa del neutrone = 1,6726243 x 10^-27 kilogrammi



PN = massa del protone + massa del neutrone
PN = (1,6726231 + 1,6726243) x 10^-27 kilogrammi
PN= 3,3452474 x 10^-27 kilogrammi

difetto = PN - (massa del deutone)
difetto=(3,3452474 - 3,3389861) x 10^-27 kilogrammi

difetto = 0,0062613 x 10^-27 kilogrammi
difetto = 6,2613 x 10^-30 kilogrammi

rapporto=difetto / massa del protone
rapporto= (6,2613x10^-30) / (1,6726231x10^-27)
rapporto= (6,2613x10^-30) / (1672,6231x10^-30)
rapporto= 6,2613 / 1672,6231
rapporto= 6,2613 / 1672,6231
rapporto=0,0037434016

se ipotesi volessimo trasmutare un litro di acqua normale in acqua pesante dovrebbe tenere conto che in un litro di acqua normale sono contenuti 111 grammi di idrogeno e 889 grammi di ossigeno, ne consegue che lo stesso rapporto lo abbiamo anche con 111 grammi di idrogeno perciò 0,111 va moltiplicato che questo rapporto
di idrogeno in deuterio avremmo una perdita di massa di 0,0037434016 kilogrammi
il risultato è 4,1551 x 10^-4 kilogrammi

c=velocità della luce

Energia = massa c^2
Energia = 4,1551 x 10^-4 x 9 x 10^16 joule
Energia = 4,1551 x 9 x 10^12 joule
Energia = 37,3959 x 10^12 joule
Energia = 3,73959 x 10^13 joule
Energia = 3,73959 x 10^13 watt x secondo
Energia= 3,73959 x 10^7 MEGA watt x secondo
Energia= 37395900 di MEGA watt x secondo
Energia= 10 MWh

Energia da un solo litro di acqua = 10 MEGAWATTORA

(Inoltre lo scarto prodotto che è l'acqua pesante che costa 800 euro al litro)

Edited by stranger - 24/9/2006, 09:43

Ok stranger, però adesso basta con gli stessi calcoli ripetuti all'infinito. Il concetto è chiaro. Non ci ripetiamo e vediamo di andare oltre sulla questione.

Se c'è da andare oltre.

Ciao.

CITAZIONE

Quantum Leap Inviato il: 18/9/2006, 20:34
Ok stranger, però adesso basta con gli stessi calcoli ripetuti all'infinito. Il concetto è chiaro. Non ci ripetiamo e vediamo di andare oltre sulla questione.
Se c'è da andare oltre.

Il punto e' che non c'e' da andare oltre.
Quoto eh? quoto ...

CITAZIONE

After about one to three minutes had passed since the creation of the universe, protons and neutrons began to react with each other to form deuterium, an isotope of hydrogen. Deuterium, or heavy hydrogen, soon collected another neutron to form tritium. Rapidly following this reaction was the addition of another proton which produced a helium nucleus. Scientists believe that there was one helium nucleus for every ten protons within the first three minutes of the universe. After further cooling, these excess protons would be able to capture an electron to create common hydrogen. Consequently, the universe today is observed to contain one helium atom for every ten or eleven atoms of hydrogen.

Quindi, tre minuti dopo la creazione dell'universo (T=300 Miliardi di Gradi Kelvin) protoni e neutroni cominciano ad interagire per poter formare il deuterio ... etc... etc... tritio etc.. elio e solo dopo l'elio i protoni in eccesso hanno potuto catturare un elettrone a formare l'idrogeno.
Chi ha orecchie intenda.

CITAZIONE (Quantum Leap @ 18/9/2006, 15:58)

CITAZIONE (Riovandaino @ 18/9/2006, 15:20)

CITAZIONE (stranger @ 18/9/2006, 15:13)

questa volta userò come unità di misura della massa il joule e non i kilogrammi o altre cose strane

Come puoi misurare la massa in joule? Nel SI il joule è l'unità di misura del lavoro e dell'energia.
Al massimo puoi usare la caloria. Tiene presente che 1 cal=4,18 joule.

Ciao Rio,
misurare la massa utilizzando unità di misura energetiche (come il Joule o l'elettronvolt) non è sbagliato anzi, nel campo delle particelle elementari spesso si ricorre a unità energetiche.

Cio' è possibile attraverso l'equivalenza massa-energia trovata da Albert Einstein, la famosissima E=mc²

-

Me ne rendo conto. Tuttavia per me ( poi magari è una mia stupidissima convinzione ) è meglio usare le unità di misura appropriate per avere un calcolo più snello e lineare.

CITAZIONE (Arquimede @ 18/9/2006, 16:14)

una sorgente di neutroni a buon mercato

Che ne dici del FUSOR?

CITAZIONE

Che ne dici del FUSOR?

Che c'e' già qualcuno che ha buttato giu' dei conti.

Su google ho scritto "generatore di neutroni" e ho visto che ci sono tanti tipi di generatori di neutroni.

Il problema è che mi mancano dei dati, per esempio io avrei bisogno di sapere quanti centimetri di piombo sono necessari pere fermare i neutroni e sopratutto quanti centimetri di gas compresso di idrogeno per fare la medesima cosa.

Io penso che 2 centimetri di piombo sono bastevoli mentre invece con il gas compresso di idrogeno ce ne vogliono almeno 1,5 metri, ma queste sono ipotesi non verificate, ci vorrebbero delle tabelle già verificate dall'esperienza.

Chissà quante volte qualcuno in passato avrà bombardato l'idrogeno con neutroni per il semplice scopo di analizzarlo e non aveva notato niente di strano, questo è logico perchè se vogliamo produrre energia in quel modo i neutroni non devono passare attraverso il gas ma fermato da quest'ultimo.

Il fatto di fermare i neutroni in mezzo al gas di idrogeno dipende intuitivamente dalla pressione del gas che non deve essere affatto rarefatto, e poi dipende dalla lunghezza del percorso, che purtroppo io ipotizzo deve essere almeno 1,5 metri, quindi si tratterebbe di avere una bombola di gas piuttosto sottile e lunga, e il fascio di neutroni deve essere orientato in modo che i neutroni facciano un percorso il più lungo possibile.



Non il piombo... ma il gas deve fermare i neutroni, altrimenti è tutto inutile.


Purtroppo come detto già prima mancano dei dati, cioè la lunghezza minima di percorso per fermare i neutroni in un gas di idrogeno avente una certa pressione.

Simpatico...ti do una traccia.

Intanto devi partire dalla sezione d'urto (cross section) in modo da sapere in base ai parametri del gas la probabilità che un neutrone colpisca un atomo. Poi devi far un calcolo di energie per i neutroni, per sapere quanto deve essere energico il neutrone. Poi devi riprendere i calcoli di prima, metterli insieme e trovare una funzione di probabilità che ti permetta di determinare in base al numero di acquisizioni di neutroni che vuoi quanti neutroni devi spararci.
Il gas i neutroni non li ferma, al massimo ne ferma qualcuno comunque. Neutroni molto veloci si fermano con il cemento, e pure bello spesso (calcestruzzo, cioè miscela di cemento e materiale siliceo dosati a dovere) perchè il piombo costa e pesa troppo.

ok, genco.stranger,
i calcoli stavolta li hai fatti,
ma... spero che intenda percorrere questa strada solo in via teorica..
generatori di neutroni...

i neutroni sono veramente pericolosi,
se ti vedi qualche foto non censurata sugli effetti che hanno prodotto sui pompieri di chernobil,...
beh, penso valgano più di molte prediche...
continua con la teoria,
la pratica in queste cose..
lasciamola all'enea...

ok,genco-strano,
per rimanere in teoria,
ma perchè sta fissa delle bombole.?...
articolo



Edited by Quantum Leap - 11/10/2006, 16:46

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CITAZIONE (Hellblow @ 18/9/2006, 23:15)

Il gas i neutroni non li ferma, al massimo ne ferma qualcuno comunque.
Neutroni molto veloci si fermano con il cemento, e pure bello spesso (calcestruzzo, cioè miscela di cemento e materiale siliceo dosati a dovere) perchè il piombo costa e pesa troppo.

Stavo pensando...
Se il gas non li ferma, una lunghezza di 50 centimetri d'acqua distillata potrebbe fermarne qualcuno ?






A parte gli scherzi, l'idrogeno liquido a temperatura ambiente secondo me potrebbe fermarli, ma la bombola che li contiene deve essere molto robusta e pesante.

Edited by stranger - 19/9/2006, 08:36

CITAZIONE

50 centimetri d'acqua distillata potrebbe fermarne qualcuno ?

Dipende dalla velocità dei neutroni. Quando parliamo di energia di neutroni è come se parliamo di spettro elettromagnetico, abbiamo una varietà enorme di energie ed ogni fascia va trattata diversamente.

CITAZIONE

l'idrogeno liquido a temperatura ambiente

Questro è leggermente complicato.

CITAZIONE (stranger @ 19/9/2006, 08:24)

l'idrogeno liquido a temperatura ambiente

Genco, ricòrdati che: la temperatura critica dell'H₂ è 33,19°K.
Fonte:
http://www.ifac.cnr.it/idrogeno/H2_gas.htm
Ciao

CITAZIONE (Hellblow @ 19/9/2006, 11:58)

CITAZIONE

50 centimetri d'acqua distillata potrebbe fermarne qualcuno ?

Dipende dalla velocità dei neutroni. Quando parliamo di energia di neutroni è come se parliamo di spettro elettromagnetico, abbiamo una varietà enorme di energie ed ogni fascia va trattata diversamente.

Guardando su internet ho saputo che i neutroni possono essere rallentati dall'acqua e se sono rallentati le collisioni diventano più probabili, se poi il cilindro che contiene l'idrogeno è sottile è alto 10 metri allora è possibile che questi neutroni vengono assorbiti anche dal gas di idrogeno.