ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР Российский патент 2001 года по МПК G21B1/00 

Изобретение относится к области ядерной энергетики и может быть использовано для получения энергии, выделяющейся при реакциях синтеза, протекающих в реакторе.

Известны ядерные реакции в дейтерийсодержащих средах (Липcон А.Г., Клюев В.А., Дерягин Б.В. и др. "Наблюдение нейтронов при кавитационном воздействии на дейтерийсодержащие cреды", журнал "Техническая физика, т. 16, вып. 19, 1990 г., с. 89-93; Липсон А.Г., Дерягин Б.В., Клюев В.А. и др. "Инициирование ядерных реакций синтеза при кавитационном взаимодействии на дейтерийсодержащие среды", журнал "Техническая физика", т. 62, вып. 12, 1992 г., с. 122-130).

Ядерные реакторы известного типа не позволяют организовать непрерывный цикл реакций, так как тепловые потери в них быстро возрастают с увеличением температуры плазмы (~ T^7/2), и источники энергии гаснут. Ядерные реакции в них скоротечны из-за больших потерь тепла и не дают возможности получить избыточную энергию для преодоления Кулоновского барьера и обеспечения ядерного взаимодействия.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является установка, содержащая корпус со вставкой из диэлектрического материала с выполненными в ней одним или несколькими отверстиями (Авт.св. СССР N 334405, опубл. 30.03.72 г.).

При регулировании частоты пульсации потока дейтерийсодержащей среды в системе формируются мощные резонансные звуковые колебания, возбуждающие кавитационную эмиссию, вследствии чего на входной кромке отверстия, выполненного во вставке, возникает положительный заряд большой плотности. Заряд располагается по периметру отверстия и не растекается, т.к. и материал вставки из диэлектрического материала, и дейтерийсодержащая среда обладают одинаковыми свойствами.

При истечении среды атомы дейтерия, приближаясь к положительному заряду отверстия, теряют электроны со своих орбит, а положительно заряженные ядра дейтерия отталкиваются к центру отверстия, где концентрация их возрастает, и энергия, полученная от положительного заряда отверстия, настолько велика, что преодолевается Кулоновский барьер, и возникают ядерные взаимодействия. Процесс идет непрерывно, так как с потоком поступают все новые и новые атомы дейтерия. Заряд, расположенный на входной кромке отверстия, удерживает область взаимодействия ядер в центре отверстия, и она не касается стенок отверстия. Скоростная составляющая общего напора потока велика, вследствие чего статическая составляющая общего напора мала. В центре отверстия, где происходят ядерные взаимодействия, давление понижено. Указанные процессы снижают тепловые потери и способствуют протеканию ядерных реакций.

Главным недостатком описанного технического решения является наличие кавитационной эмиссии, которая сопровождается механическими разрушительными процессами, которые выводят реактор из строя.

Предлагаемым изобретением решается задача сохранения работоспособности реактора при обеспечении управляемости процессами ядерных взаимодействий и исключении кавитационных воздействий.

Для достижения этого технического результата в ядерном реакторе, работающем на смеси, включающей водород и его изотопы, содержащим диэлектрический, стойкий к тепловым воздействиям корпус для приема смеси с установленной в ней вставкой, вставка выполнена в виде тонкого металлического кольца-электрода, подключенного к внешнему источнику энергии, способному подавать на него положительный заряд, при этом положительный заряд ионизирует атомы изотопов водорода и сообщает ядрам атомов энергетический импульс, достаточный для преодоления Кулоновского барьера и обеспечения ядерных взаимодействий.

Отличительными признаками предлагаемого ядерного реактора является наличие электрода в виде тонкого металлического кольца в полости реактора, на котором формируется потенциал не за счет кавитационной эмиссии, а от внешнего источника, энергия которого ионизирует истекающую среду через электрод, сообщает ядрам атомов энергетический импульс для преодоления Кулоновского барьера и обеспечивает ядерные взаимодействия.

Предлагаемый ядерный реактор поясняется чертежами, представленными на фиг. 1-3.

На фиг. 1 показана принципиальная схема общего вида ядерного реактора;
на фиг. 2 - схема движения электронов атомов изотопов водорода к положительному заряду электрода;
на фиг. 3 - схема движения ядер изотопов водорода в центр отверстия под воздействием положительного заряда электрода.

Ядерный реактор содержит корпус 1, выполненный из диэлектрического материала, стойкого к тепловым воздействиям, с установленным в нем электродом 2 в виде тонкого металлического кольца диаметром 1-2 мм и шириной 2-3 мм и изготовленного, например, методом опыления или нанесением токопроводящей глазури, или другим подобным образом. Электрод через контакт 3 соединяется с преобразователем (на чертеже не показан), который может подавать как постоянное, так и импульсное напряжение величиной "+ 400 кВт" и более, а "-" преобразователя заземлен. Напряжение на электроде положительное, величина задается в зависимости от выбранного типа ядерной реакции

где 21

Истекающая диэлектрическая среда представляет собой, например, "легкую воду" с удельным сопротивлением около 10¹¹ Ом•м и с выделенной в нее химически чистой "тяжелой водой", имеющей такие же диэлектрические характеристики, как "легкая вода", и соотношение приблизительно 100:1 и более.

Материал корпуса реактора должен обладать большим удельным сопротивлением, не ниже, чем 10¹⁴ Ом•м и выполняться из бакелита или керамики, по своим диэлектрическим характеристикам близким к 10¹⁴ Ом•м.

Работа ядерного реактора осуществляется следующим образом.

Дейтерийсодержащая среда с помощью насоса по давлением 5-7 МПа подается в корпус 1 реактора, где установлено кольцо-электрод 2 с контактом 3, на который подведено напряжение от преобразователя "+400" кВ и более.

Атомы изотопов водорода теряют электроны со своих орбит под воздействием положительного заряда на кольце-электроде 2 (фиг. 2). Положительно заряженное ядро взаимодействует с положительным зарядом кольца-электрода 2 и отталкивается в центр. В центре кольца-электрода 2 концентрация ядер увеличивается и столкновение их становится неизбежным, а энергетический импульс настолько велик, что преодолевается Кулоновский барьер (фиг. 3). Таким образом, возникают условия для ядерных взаимодействий. Электростатическое поле электрода удерживает область взаимодействий в центре и не дает ей соприкасаться со стенками кольца-электрода, т.е. плазма оторвана от стенок. Скорость истечения среды велика, поэтому скоростная составляющая общего напора потока большая, вследствие чего статическая составляющая общего напора мала. В центре отверстия, где происходят ядерные реакции, давление понижено (см. уравнение Бернулли для истекающей среды). Это снижает тепловые потери и способствуют протеканию ядерных взаимодействий.

Начало ядерных реакций фиксируется визуально, если корпус выполнен из прозрачного материала, например сапфира, кварцевого стекла, по ионизирующим излучениям, вызывающим свечение окружающего воздуха, нейтронному потоку, тепловыделениям в рабочую среду, изменениям ее химического состава и другим параметрам.

Регулирование интенсивности ядерных взаимодействий осуществляется путем изменения концентрации "тяжелой воды" и импульса на электроде.

Дешевизна комплектующих изделий, обеспечивающих работу реактора, а также его надежность и минимальное воздействие на окружающую среду, дает большие выгоды при получении энергии. Запасы изотопов водорода, которые необходимы для работы реактора, практически безграничны.

Использование: для получения энергии, выделяющейся при реакциях синтеза, протекающих в реакторе, для сохранения работоспособности реактора при обеспечении управляемости процессами ядерных взаимодействий и исключении кавитационных воздействий. Сущность изобретения: ядерный реактор, работающий на смеси, включающей водород и его изотопы, содержит диэлектрический, стойкий к тепловым воздействиям корпус для приема смеси с установленной в ней вставкой, выполненной в виде тонкого металлического кольца-электрода, подключенного к внешнему источнику энергии, способному подавать на него положительный заряд, при этом положительный заряд ионизирует атомы изотопов водорода и сообщает ядрам атомов энергетический импульс, достаточный для преодоления Кулоновского барьера и обеспечения ядерных взаимодействий. 3 ил.

Ядерный реактор, работающий на смеси, включающей водород и его изотопы, содержащий диэлектрический, стойкий к тепловым воздействиям корпус для приема смеси с установленной в ней вставкой, отличающийся тем, что вставка выполнена в виде тонкого металлического кольца-электрода, подключенного к внешнему источнику энергии, способному подавать на него положительный заряд, при этом положительный заряд ионизирует атомы изотопов водорода и сообщает ядрам атомов энергетический импульс, достаточный для преодоления Кулоновского барьера и обеспечения ядерных взаимодействий.