ЭНЕРГОГЕНЕРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2004 года по МПК G21D7/00 

Изобретение относится к области ядерной энергетики и может быть использовано для получения энергии, выделяющейся при реакциях синтеза ядер, и преобразования ее в электрическую, минуя пароводяной цикл.

Известные ядерные реакции в дейтерийсодержащих средах (Липсон А.Г., Клюев В.А., Дерягин Б.В. и др. "Наблюдение нейтронов при кавитационном воздействии на дейтерийсодержащие среды", журнал "Техническая физика", т. 16, вып. 19, 1999, с.89-93; Липсон А.Г., Драгин Б.В., Клюев В.А. и др. "Инициирование ядерной реакции синтеза при кавитационном взаимодействии на дейтерийсодержащие среды", журнал "Техническая физика", том 62, вып.12, 1992, 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 (≈Т^7/2), источники энергии гаснут, ядерные реакции в них скоротечны и не дают возможности получить избыточную энергию для преодоления Кулоновского барьера и обеспечения ядерного взаимодействия между ядрами.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является ядерный реактор (патент 2152083 по заявке 98118354/06 от 05.10.1998 г., бюл. 18, 27.06.2000), работающий на смеси, включающей водород и его изотопы, в виде истекающей диэлектрической среды, содержащей диэлектрический, стойкий к кавитационной эмиссии корпус, для приема этой среды. В полости корпуса установлена вставка, выполненная из диэлектрического материала, склонного к кавитационной эмиссии.

На вставке выполнено одно или несколько отверстий, в которых формируется электрический заряд большой плотностью, потенциал которого способен ионизировать атомы изотопов водорода и сообщать ядрам этих атомов электрический импульс для преодоления Кулоновского барьера и обеспечения ядерного взаимодействия, когда в истекающую диэлектрическую среду, например "легкую воду" с удельным электрическим сопротивлением около 10¹¹ Ом•м, вводится химически чистая "тяжелая вода" с такими же диэлектрическими характеристиками и соотношением 100 к 1.

Изобретение обеспечивает увеличением энергии плазменного образования и поддержания ядерных реакций, протекающих в нем в управляемом режиме. В этом случае используется только тепловая часть выделяемой энергии.

Предлагаемым изобретением решается задача получения электрической энергии из ионизированного потока истекающей смеси.

Для достижения этого технического результата в энергогенерирующее устройство, работающее на смеси, включающее водород и его изотопы в виде истекающей среды, содержащей диэлектрически стойкий к кавитационной эмиссии корпус для приема этой среды, в полости которого установлена вставка, выполненная из диэлектрического пластичного материала, склонного к кавитационной эмиссии и снабженная одним или несколькими отверстиями, в истекающую диэлектрическую среду, например "легкую воду" с удельным электрическим сопротивлением около 10¹¹ Ом•м, вводится химически чистая "тяжелая вода" с такими же диэлектрическими характеристиками и соотношением 100 к 3 и более, при этом возникает еще большая ионизация струи, так как в процесс вовлекается еще большее количество ядер дейтерия, электризация струи превышает 3% и возникает ЭДС индукции, если на пути ионизированного потока (среды) возбудить магнитное поле. Под воздействием сил Лоренца произойдет сепарация заряженных частиц. Положительно заряженные ионы пойдут в одном направлении, а отрицательные заряды - в другом.

Установив токосъемные пластины на пути сепарированных заряженных частиц и соединив пластины в электрическую цепь, получим электрическую энергию непосредственно из ионизированной струи, минуя пароводяной цикл. Отличительным признаком предлагаемого энергогенерирующего устройства от ядерного реактора по патенту 2152083 является то, что процентное содержание "тяжелой воды" в рабочей смеси превышает более чем в три раза, а на пути истекающей среды возбуждено магнитное поле, под воздействием которого происходит сепарация заряженных частиц струй (потока) и установлены токосъемные пластины для улавливания сепарированных частиц. Положительно заряженные частицы идут на одну пластину, а отрицательно - на другую. Если магнитное поле будет постоянным, то ток с пластин будет снят постоянным, а если магнитное поле будет переменным, то ток в электрической цепи между токосъемными пластинами будет переменным.

Предлагаемое энергогенерирующее устройство поясняется чертежом.

На чертеже показана принципиальная схема общего вида энергогенерирующего устройства. Возможность достижения технического результата подтверждена практикой (экспериментально).

Предлагаемое устройство содержит корпус 1 из диэлектрического материала, стойкого к тепловым воздействиям, и кавитационной эмиссии, например из керамики, сапфира и т.д. с установленным в нем вставкой 2, изготовленной из диэлектрического материала, например асбоцемента, фторопласта и т.д., склонного к кавитационной эмиссии и выполненными в ней одним или несколькими отверстиями 3, представляющими собой цилиндрические каналы длиной 25÷30 мм и диаметром 1÷2 мм. На корпусе устройства установлены не менее двух магнитов 4. Они могут быть постоянными или индуктивными. В потоке рабочей жидкости за магнитами 4 установлены не менее двух токосъемных пластин 5, изолированных друг от друга и соединенных с цепью нагрузки.

При истечении диэлектрической жидкости через отверстия 3, выполненные в диэлектрической вставке 2 корпуса 1 устройства, с частотой пульсации потока, примерно равной собственной частоте пульсации отверстия 3, возникают мощные резонансные колебания потока истекаемой жидкости. Возникает кавитация на входе в отверстие 3 и сопровождающая ее кавитационная эмиссия. Материал, из которого выполнена вставка 2, в зоне интенсивной кавитации испускает электроны, которые уносятся потоком, а на входной кромке отверстия 3 образуется положительный заряд большой плотности, потенциал которого относительно земли может достигать миллиона вольт. При истечении диэлектрической жидкости в зоне влияния этого заряда атомы изотопов водорода теряют электроны со своих орбит. Ядра изотопов водорода заряжены положительно и при взаимодействии с положительным зарядом, расположенным у входной кромки отверстия 3 вставки 2, отталкиваются в центр отверстия 3, где увеличивается их концентрация, т.е. плотность плазмы, а время удержания ядер очень высоко по сравнению с временем протекания ядерных реакций. Импульс, полученный ядром от положительного заряда, расположенного на входной кромке вставки 2, может превысить 10 кэВ, таким образом, создаются условия для возникновения ядерных реакций синтеза. Ядра преодолевают Кулоновский барьер и взаимодействуют. Число взаимодействий регулируется соотношением "легкой" и "тяжелой" воды. При соотношении "легкой" и "тяжелой" воды более чем 100 к 3 степень ионизации потока превышает 3%. Ионизированный таким образом поток и ускоренный в сопле Лаваля пропускается через магнитное поле, вследствие чего возникают силы Лоренца и ЭДС индукции. Положительные ионы движутся к одной пластине токосъемника, а отрицательные - к другой. Замыкая пластины токосъемника на внешнюю нагрузку, получаем в цепи ток. Если магнитное поле постоянное, то ток в цепи постоянный. Если магнитное поле переменное, то и ток в цепи переменный.

Предлагаемое устройство было изготовлено и апробировано. Работало следующим образом.

Рабочая жидкость, смесь "легкой" и "тяжелой" воды в пропорции приблизительно 100 к 3 с помощью насоса пол давлением 5÷7 МПа подавалась в корпус 1 устройства, где установлена вставка 2 из диэлектрического материала, например асбоцемента, в которой выполнены отверстия 3 длиной 25÷30 мм и диаметром 1÷2 мм. Импульсатор возбуждает пульсацию потока частотой около килогерца. Резонансная частота пульсации зависит от длины и диаметра отверстия 3 вставки 2 и физических параметров жидкости, которая достигается путем плавного изменения пульсации потока с помощью импульсатора.

Начало ядерных реакций фиксируется визуально, если корпус 1 выполнен из прозрачного материала, например из сапфира, по ионизирующим излучениям, вызывающим свечение окружающей среды, ионизации потока, нейтронному потоку, тепловыделениям в рабочую жидкость, изменением ее химического состава, возникновению в цепи нагрузки ЭДС индукции и другим параметрам. На данный момент общая наработка устройства достигла 150 часов.

Дешевизна комплектующих изделий, обеспечивающих работу устройства, а также ее надежность и минимальное воздействие на окружающую среду, дает большие выгоды при получении энергии.

Устройство предназначено для использования в энергетике, а именно для использования энергии, выделяющейся при реакции ядерного синтеза, и преобразования ее в электрическую. Устройство - ядерный реактор, работающий на смеси, включающей водород и его изотопы, содержит диэлектрически стойкий к кавитационной эмиссии корпус для приема смеси с установленной в нем вставкой, выполненной из диэлектрического материала, склонного к кавитационной эмиссии. По ходу ионизированного потока установлены магниты, а за ними две (и более) электрически изолированные друг от друга токосъемные пластины, соединенные с цепью нагрузки с возможностью возбуждения ЭДС индукции при возбуждении поля. Изобретение обеспечивает повышение экономичности и экологическую безопасность. 1 ил.

Энергогенерирующее устройство, работающее на смеси, включающей водород и его изотопы, в виде истекающей диэлектрической среды, содержащее диэлектрически стойкий к кавитационной эмиссии корпус для приема этой среды, в полости которого установлена вставка, выполненная из диэлектрического материала, склонного к кавитационной эмиссии, и снабженная одним или несколькими отверстиями с возможностью истечения через них ионизированной диэлектрической среды, например, “легкой воды” с удельным сопротивлением около 10¹¹ Ом·м в смеси с химически чистой “тяжелой водой” с такими же диэлектрическими характеристиками и соотношениями, необходимыми для управления ядерной реакцией, отличающееся тем, что оно снабжено установленными на корпусе магнитами и установленными в потоке истекающей смеси за магнитами токосъемными пластинами, изолированными друг от друга и соединенными с цепью нагрузки с возможностью возбуждения ЭДС индукции при возбуждении магнитного поля на пути истекающей смеси.