Encontrar un refrigerante transparente UV ideal o cómo miniaturizar un reactor de Fulminium

En mi entorno, tengo reactores de cristal de Fulminium. El fulminio se desintegra emitiendo una corriente eléctrica de forma espontánea, pero a un ritmo mayor cuando es estimulado por la luz ultravioleta, y también emite luz ultravioleta y naranja, además de calor como subproducto. Por lo tanto, los reactores de fulminio son autoestimulantes y requieren obturadores para reducir la diafonía UV entre los cristales como un medio para controlar su producción.

Sin embargo, los reactores de Fulminium "tradicionales" están refrigerados por aire, lo que hace que los reactores sean bastante voluminosos. Si no se enfrían los reactores, por lo general se autodestruyen.

Estoy buscando un refrigerante líquido que pueda bombearse alrededor de los cristales de Fulminium que no absorba los rayos UV necesarios para el funcionamiento del reactor.

Desafortunadamente, el agua no sirve... absorbe una cantidad significativa de radiación ultravioleta, y usarla como refrigerante envenenaría el reactor, haciéndolo inútil.

¿Qué líquido con un calor específico razonablemente alto y una reactividad y toxicidad relativamente bajas, que no absorbe significativamente en la parte UV del espectro EM, sería el mejor refrigerante? Tener una temperatura de ebullición/desintegración alta (>100 °C) y un punto de congelación bajo (<0 °C) sería una ventaja.

Si bien Fulminium es 'mágico', estoy buscando una sustancia del mundo real para usar como refrigerante.

Editar

También estoy dispuesto a considerar diseños de reactores alternativos que no requieran necesariamente un refrigerante transparente a los rayos UV. Para ello, así funciona Fulminium:

El fulminio es un elemento cristalino naranja transparente de alto número atómico que se produce solo en entornos mágicos. Los átomos de fulminio pueden sufrir espontáneamente una descomposición atómica, produciendo pares de electrones y huecos de electrones, junto con luz en las partes UV y naranja del espectro EM, además de calor. Alrededor del 5 al 10% de la producción total de energía de la descomposición de Fulminium es calor (dependiendo de la pureza de los cristales), y la producción de radiación electromagnética es aproximadamente el 1% de la energía total liberada.

La estimulación de la descomposición atómica del fulminio no es todo o nada como la captura de neutrones U235. Cuanto más UV absorbe un átomo de Fulminio por unidad de tiempo, mayor es la probabilidad de que se descomponga. El fulminio tiene propiedades piezoeléctricas y semiconductoras, lo que significa que produce una corriente eléctrica directa cuando se sujeta entre metales diferentes y, si se monta sobre un metal y se golpea con un percutor de metal diferente en el extremo opuesto, puede liberar un voltaje y una corriente más altos. carga acumulada entre golpes que la de los cristales sujetos.

Un nuevo reactor de Fulminium generalmente se diseña de modo que produzca su potencia de salida de diseño nominal completa con sus obturadores absorbentes de UV configurados en aproximadamente un 25% abiertos. A medida que un reactor envejece debido al uso, se envenena con sus productos de descomposición opacos y las compuertas deben abrirse más para lograr el mismo rendimiento. Cuando la salida máxima cae por debajo de su salida de diseño nominal a pesar de que las persianas están completamente abiertas, es hora de fundir, purificar y refabricar los cristales de Fulminium.

Si un reactor de Fulminium tiene sus obturadores demasiado abiertos, la reacción puede salir disparada y el reactor puede derretirse o explotar.

Un reactor de Fulminium tradicional generalmente consta de una serie de cristales de Fulminium sujetos entre metales diferentes dentro de una caja con revestimiento de espejo a través de la cual pasa aire como refrigerante. Las persianas opacas móviles se colocan entre los cristales como medio de control. Debido a la necesidad de refrigeración por aire, los cristales deben estar relativamente separados.

Un diseño alternativo destinado a producir picos de voltaje y corriente muy altos durante períodos cortos de tiempo es similar al primer tipo de reactor, excepto que el metal en un extremo de los bancos de cristal no está sujeto a los cristales sino que está diseñado para golpearlos, y las contraventanas están diseñadas para abrirse durante un breve período de tiempo antes de volver a cerrarse hasta que se golpean los cristales.

Los cristales de fulminio son relativamente frágiles y tienen tendencia a romperse si se someten a un gradiente térmico lo suficientemente grande en su volumen. Dado que un reactor depende de que los cristales sean sólidos de un extremo al otro, un cristal roto reduciría la salida del reactor y aumentaría la probabilidad de que el reactor entre en un modo de falla.

El propósito de esta pregunta es encontrar una manera de rediseñar un reactor de Fulminium de una salida nominal particular para que sea más pequeño y liviano.

U subestime la influencia de los rayos UV en su sustancia, el agua no es un problema, ya que los rayos UV se emiten en 2 direcciones y, una vez excitados, explotan básicamente y la masa crítica puede ser arbitrariamente pequeña, debido a la sección transversal de la interacción de los rayos UV con el El material es enorme en comparación con uno de núcleo y neutrones. Por lo tanto, es posible que desee tener uno aún más absorbente y tener la sustancia en forma de polvo para que se queme lentamente.

Respuestas (3)

Necesitas algunas sustancias químicamente avanzadas (de alguna manera me imagino que estás buscando un ambiente "steampunk" - esto no será así).

Sin embargo, lo que quieres es algo así como perfluoropoliéter lineal . Estos son líquidos, estables en un amplio rango de temperatura, no conductores (lo cual es bueno ya que no quieres corrientes parásitas en un núcleo de fulminio, supongo) y químicamente inertes. Las unidades de monómero absorben los rayos ultravioleta casi por completo, curando en la forma de polímero que es transparente a los rayos UV (y también a la luz visible, con un índice de refracción muy bajo).

También son adecuados varios otros fluidos de fluorocarbono. Aquí hay un espectro de absorbancia para uno de estos últimos; por debajo de la absorbancia de algunas aguas comunes y ultrapuras (como puede ver, son principalmente las impurezas las que impulsan la absorbancia UV). Los fluorocarbonos se comportan mejor que el agua ultrapura a este respecto y tienen una capacidad térmica significativa.

Un enfoque completamente diferente sería empapar los cristales en, digamos, etanol y confiar en su cambio de fase para eliminar el calor. Los cristales permanecerían a una temperatura de aproximadamente 80 °C, o menos si se disminuye la presión, y el fluido total presente no tendría que ser tanto como en el modelo de refrigeración por agua, por lo que, incluso si la absorbancia del etanol es comparable a la del agua , la energía total absorbida sería mucho menor. Necesitaría el mismo intercambiador de calor para volver a condensar el etanol y volver a ponerlo en el circuito. Básicamente, el núcleo del reactor se comportaría como un tubo de calor , lo que introduce algunos modos de falla interesantes.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Los PFPE suenan como si fueran bastante viscosos... No sería bueno tener que usar una bomba grande y poderosa para mover el material alrededor del reactor, ya que estoy tratando de reducir el tamaño de los reactores. ¿Puedes comentar sobre eso?
Nota: cuando dices "aislante", entiendo que te refieres eléctricamente y no térmicamente . Por sí misma, la palabra podría significar cualquiera de los dos, y este último parecería hacer que el material no sea útil como refrigerante. Además, las líneas en su gráfico no parecen coincidir con los colores de la leyenda...
Los PFPE van desde nada viscosos hasta viscosos, dependiendo de la longitud de las cadenas de polímero. La viscosidad por unidad de monómero es bastante baja, como ocurre con la mayoría de los fluorocarbonos (una molécula prima, el PTFE, el politetrafluoroetileno, se usa como acabado antiadherente para ollas y sartenes). Sin embargo, sí, necesitará algún tipo de bomba pase lo que pase. He descubierto que otras sustancias adecuadas se utilizan para enfriar las placas base . Sin embargo, aparentemente son aceites minerales, pero he encontrado referencias a "aceites fluorados" que sospecho que en realidad son PFPE. Intente buscar "refrigeración de la CPU".
@Matthew sí, lo siento. Quise decir aislante eléctrico; como supuso, el aislamiento térmico anularía el propósito. En cuanto a la leyenda del gráfico, ahora que lo señalas, sí, sospecho que los colores no coinciden del todo. A ver si encuentro un gráfico mejor.

Bebida alcohólica.

Es decir, etanol.

Primero, ¿dónde está la luz ultravioleta? Son las longitudes de onda más cortas que la luz visible.

espectro fuente

A veces puede ser importante determinar cuánta agua puede haber en el etanol, tanto para evitar las bebidas acuosas como para limitar la introducción de agua en los combustibles etanólicos. Puede hacer esto buscando la absorción UV del agua, que el etanol puro no tiene.

Determinación del contenido de agua de bajo nivel en etanol mediante un sensor de absorción evanescente de fibra óptica

absorción de agua y etoh

¿Ves esa gran hendidura en la línea verde? Eso es agua absorbiendo los rayos UV. El etanol no tiene eso.

Puede utilizar etanol como líquido refrigerante. Es barato y seguro. Además, cuando las cosas se ponen lentas en la planta, puedes tomar un pequeño sorbo, ¡porque tendrá ese gran sabor a Fulminium!

Estás describiendo algo que no está muy lejos de un reactor de fisión nuclear convencional, donde la descomposición radiactiva es provocada por neutrones y emite neutrones y energía. Lo que realmente necesita poder hacer es controlar la velocidad de la reacción para que no explote y luego confiar en la densidad del Fulminium para sostenerla.

En los reactores nucleares, se utilizan barras de control (hechas de una sustancia absorbente de neutrones) para controlar la reacción, a menudo subiéndolas/bajándolas mecánicamente al recipiente de reacción. Puede usar más o menos el mismo truco aquí, casi cualquier cosa que absorba los rayos UV funcionará, y luego puede controlar la reacción moviéndola dentro o fuera del reactor. ¡Podría usar un metal líquido (por ejemplo, Mercurio) que tendría la ventaja de ser un buen conductor térmico, por lo que también podría transferir el calor a algún lugar útil! Como beneficio adicional, podría colocarlo en tubos estrechos "similares a termómetros" y aumentaría / disminuiría el nivel con la temperatura, lo que haría que el mecanismo de control se autoequilibrara.

Esto ignora la forma en que he dicho que funcionan los reactores. La velocidad de reacción varía proporcionalmente al flujo UV. No se trata de un caso en el que un solo fotón UV haga que un átomo de Fulminium se desintegre... simplemente hace que sea un poco más probable que se desintegre, por lo que se requieren niveles bastante altos de UV, especialmente porque el objetivo aquí es hacer un átomo más pequeño. reactor.
@MontyWild Tenía la intención de comentar sobre eso en mi comentario a uq, pero decidí que no es tan claro que no es el caso de cómo funciona el reactor según su descripción, pero sospeché que puede ser lo que piensa. En el caso de que la reacción no se "encadene", entonces. Básicamente solo hay 2 casos posibles de reacción en cadena o no. Si se encadena hay que moderarla de esta u otra forma y dependerá del tamaño de partícula, moderador, número de crianza etc; si no es así, debe tener alguna fuente de luz ultravioleta para excitar sus cosas, y luego todo el diseño de cómo hacerlo tiene que ser reelaborado y coolantUV no es el problema que tiene.
@MontyWild también si no está de acuerdo y todo eso, no hay problema, comprensible, pero nuevamente, incluso con su propia premisa, el problema se puede resolver rediseñando el reactor, haciendo tuberías y envolviéndolas con su sustancia, el agua fluye por dentro y se calienta por fuera cosas, por lo que no interfiere con la reacción como la imaginas (que de nuevo ...). Y como nota al margen, no especificó la longitud de onda y, si no, entonces otra vez ...
@MolbOrg, tener tuberías de Fulminium tiene algunas posibilidades ... el truco sería minimizar la diferencia de temperatura de un extremo de los cristales de Fulminium al otro, ya que Fulminium es propenso a romperse bajo estrés térmico. La longitud de los cristales afecta la salida de voltaje y el área de la sección transversal afecta la corriente... pero no hay ninguna razón por la que no pueda haber bancos de cristales cortos conectados en serie para lograr un voltaje más alto. ¿Puedo sugerir que pongas esto en una respuesta?
@MontyWild mm se perdió esa parte cuando dice que son cosas de generación directa de electricidad, entonces el problema es típico de la electrónica, soluciones típicas enfriadas por agua, no parece nada especial allí. Nose si hay alguna fotovoltaica con refrigeración, podría ser un ejemplo. Claro que habrá algunas limitaciones ... En cuanto a una respuesta, demasiadas variables indefinidas, demasiado para escribir para parametrizar, además de no notar que la electricidad directa y aplasta las principales objeciones que tuve como reactor, perdón por molestar de verdad, culpa mía. Fotovoltaica con esteroides, no un reactor, jajaja
@MolbOrg, te das muy poco crédito... se inspira la idea de convertir los cristales de Fulminium en tubos huecos, luego hacer correr agua a través de un tubo de metal reflectante colocado en el medio de los tubos de Fulminium. Puede requerir una pasta disipadora de calor transparente a los rayos UV, pero eso es mejor que necesitar un refrigerante transparente a los rayos UV. Con ese tipo de configuración, la distancia entre los cristales podría reducirse a la necesaria para colocar las persianas de control.
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