СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ШАРОВЫХ МОЛНИЙ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ ЭТОГО СПОСОБА Российский патент 2009 года по МПК H01J37/04 H05H1/24 

Область техники

Настоящее изобретение связано с получением шаровых молний, которые предполагается использовать при проведении реакций холодного ядерного синтеза для получения одних химических элементов из других с возможным выделением при этом энергии, которая может использоваться в практических применениях.

Уровень техники

В настоящее время накопилось много экспериментальных фактов, которые свидетельствуют о том, что реакции ядерного синтеза могут протекать не только при температурах, измеряемых сотнями миллионов градусов, как это имеет место в водородной бомбе или в установках высокотемпературного ядерного синтеза типа ТОКАМАК, но и при относительно низких температурах, сравнимых с комнатной. При этом отмечено, что в некоторых случаях реакция холодного ядерного синтеза (ХЯС) сопровождаются появлением самосветящихся объектов, напоминающих шаровую молнию (ШМ). Имея собственный взгляд на природу шаровой молнии (ШМ), рассмотренный в статье, опубликованной в Докладах Академии Наук (Торчигин В.П. О природе шаровой молнии, 2003, ДАН, т.389, №1, с.1-4), согласно которому ШМ представляет собой тонкий сферический слой (ТСС) воздуха, сильно сжатого циркулирующим в нем интенсивным светом, в настоящей заявке рассматривается способы и устройства для получения шаровых молний.

В качестве прототипа используется схема известного устройства (см. Журнал Технической Физики, 2002, том 72, вып.12, стр.102-104) для получения ШМ, показанная на Фиг.1. Основу устройства составляет конденсаторная батарея 4 емкостью 0.6 мФ, которую можно заряжать до 5.5 кВ. Полиэтиленовый сосуд 1 диаметром 18 см наполняется на 15 см слабопроводящей водопроводной водой. На дне сосуда находится кольцевой медный электрод 2, соединенный изолированной медной шиной с одним полюсом конденсаторной батареи 4. Второй полюс батареи соединен с цилиндрическим электродом 3, расположенным в центре сосуда у поверхности воды и направленным в воздушное полупространство. Обычно в качестве центрального электрода используется угольный цилиндр диаметром 5-6 мм. Более детальная схема центрального электрода 3 показана на Фиг.2. Кварцевая трубка 7, которая окружает угольный цилиндр 8, возвышается над ним на 2-4 мм и над поверхностью воды на 3-8 мм. На центральный электрод наносится 2-3 капли воды 6. К угольному цилиндру присоединена медная шина 9. При быстром замыкании ключа 5 из центрального электрода с легким хлопком вылетает плазменная струя, от которой отделяется автономный светящийся плазмоид, который и является ШМ.

Перечень чертежей

На Фиг.1 показана схема известного устройства для получения шаровых молний.

На Фиг.2 более детально представлена схема центрального электрода, показанного на Фиг.1.

На Фиг.3 показана схема первого варианта предлагаемого устройства.

На Фиг.4 показана схема второго варианта предлагаемого устройства.

Сущность изобретения

Сущность предлагаемого способа состоит в том, что берут 2 металлических электрода, расположенных на некотором расстоянии друг от друга, подсоединяют их к мощному источнику тока, напряжение которого недостаточно для электрического пробоя промежутка между электродами, обеспечивают длительное присутствие хотя бы на одном из электродов испаряющегося вещества все время, пока имеет место газовый разряд, и тем или иным способом инициируют между электродами электрический пробой, способствующий возникновению газового разряда. При испарении вещества, присутствующего на электродах, в области газового разряда увеличивается плотность газа. Это обстоятельство способствует тому, что возникшая в разрядном промежутке шаровая молния, стремясь перемещаться в область с наибольшим показателем преломления, остается в разрядном промежутке до тех пор, пока показатель преломления в разрядном промежутке больше, чем в окружающем пространстве, то есть остается в разрядном промежутке на все время существования газового разряда. Это обстоятельство позволяет увеличить время нахождения шаровой молнии в газовом разряде и тем самым энергию, запасенную в шаровой молнии. После прекращения газового разряда шаровая молния покидает разрядный промежуток и движется в направлении градиента показателя преломления окружающего пространства.

В устройстве, реализующем указанный способ, для обеспечения длительного присутствия испаряющегося вещества в разрядном промежутке предлагается использовать электроды прямоугольной формы, расположенные таким образом, что расстояние между ними постепенно увеличивается. На один или оба электрода нанесено испаряющееся вещество. При инициации газового разряда, газовый разряд возникает в области, где расстояние между электродами минимально. По мере испарения вещества с электродов в этой области, газовый разряд постепенно смещается вдоль электродов в область, где испаряющееся вещество еще не испарилось. Этим обеспечивается длительное присутствие испаряющегося вещества с области газового разряда.

В другом устройстве, реализующем предлагаемый способ, в область разряда подается испаряющаяся жидкость по каналу, специально изготовленному для этих целей. При этом скорость подачи жидкости согласуется со скоростью ее испарения в разрядном промежутке при газовом разряде.

Предлагается использовать несколько различных конструкций устройств, инициирующих разряд между электродами.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Средства для получения электрического разряда между электродами используются те же, что и прототипе. Отличие состоит только в том, что тем или иным образом обеспечивается присутствие в разрядном промежутке испаряющегося вещества во все время газового разряда. В первом варианте устройства используются электроды с малым омическим сопротивлением. Их форма и взаимное расположение показано на Фиг.3. Минимальное расстояние S между поверхностями электродов 10 и 11, между которыми происходит электрический разряд, зависит от напряжения V конденсаторной батареи 4 и удовлетворяет следующему условию S>V/α, где α≅2·10⁶ в/м - электрическая прочность воздушного промежутка. При выполнении этого условия пробой промежутка между электродами не происходит. В том случае, если каким-то образом уменьшить электрическую прочность промежутка в том его месте, где расстояние между электродами минимально, то происходит пробой промежутка, при котором его сопротивление резко падает и через промежуток протекает большой ток от источника 4. Этот ток вызывает значительное повышение температуры в разрядном промежутке, что приводит к яркому свечению и возникновению светящихся автономных объектов. Обычно автономные объекты сразу покидают разрядный промежуток, так как они движутся в направлении градиента показателя преломления той среды, в которой они находятся. Так как показатель преломления газа пропорционален его плотности, то автономные объекты движутся в направлении, где плотность выше. При высокой температуре давление газа увеличивается, и он начинает расширяться. В результате плотность газа в разрядном промежутке уменьшается и автономные объекты покидают разрядный промежуток. Чтобы обеспечить нахождение автономных объектов в разрядном промежутке более длительное время, электроды 10, 11 покрывают с внутренней стороны испаряющимся веществом. При испарении в разрядный промежуток поступают новые порции пара, что способствует поддержанию в разрядном промежутке избыточного давления в течение всего времени, когда происходит испарение. Когда в разрядном промежутке испарится все вещество, нанесенное на электроды, разрядный промежуток сдвигается вдоль электродов в ту область, где это вещество еще не испарилось. Таким образом, обеспечивается длительное время накопления света в автономном объекте, что способствует увеличению запасенной в нем энергии.

На Фиг.4,а показана схема устройства, в котором испаряющееся вещество подается на электрод 3 по трубке 21 с помощью компрессора 20. Конструкция электрода 3 показана на Фиг.4,b. Здесь в медной шине 9 и угольном электроде 8 имеется отверстие, по которому испаряющаяся жидкость подается из трубки 21 на верхний торец угольного электрода 8.

Применение вместо конденсатора 4 источника постоянного напряжения 16 позволяет получать разряды любой длительности, которая определяется временем замыкания ключа 5. Эта возможность позволяет накапливать световую энергию в шаровой молнии более длительное время и, следовательно, получать более мощные шаровые молнии.

Инициирование разряда может осуществляться различными способами. На Фиг.3 показано устройство, с помощью которого разряд инициируется высокочастотными колебаниями, возбуждаемыми в колебательном LC-контуре, образованном межэлектродной емкостью и индуктивностью подводящих проводов, для увеличения которой провода могут содержать один или несколько витков 14. Колебания возбуждаются высокочастотным генератором 12, колебательный контур которого 13 индуктивно связан с LC-контуром. Конденсатор 15 служит для шунтирования источника тока 4. Он замыкает через себя токи высокой частоты.

Инициирование разряда может осуществляться также при помощи мощного лазера, луч которого фокусируется в разрядном промежутке. При включении такого лазера в разрядном промежутке возникает оптическая искра, которая значительно уменьшает электрическую прочность разрядного промежутка.

Инициирование разряда может осуществляться также при помощи мощного источника СВЧ-излучения, которое фокусируется в разрядном промежутке. При включении такого источника в разрядном промежутке возникает высокочастотный пробой, который значительно уменьшает электрическую прочность разрядного промежутка, что приводит к пробою разрядного промежутка от постоянного напряжения V источника 16.

Настоящее изобретение связано с получением шаровых молний, которые могут быть использованы для создания чрезвычайно высоких давлений при проведении реакций холодного ядерного синтеза, при которых происходит трансмутация одних химических элементов в другие и может выделяться значительное количество энергии. Кроме того, шаровые молнии могут использоваться как аккумуляторы энергии с чрезвычайно большой удельной емкостью. Для получения шаровой молнии используют 2 электрода, между которыми осуществляют электрический газовый разряд. Чтобы из этого разряда образовалась шаровая молния, в которой запасено значительное количество энергии, обеспечивают поступление в область разряда испаряющегося вещества. В одном из устройств, использующих предлагаемый способ, электроды выполнены в виде прямоугольных пластин, внутренние поверхности которых покрыты испаряющимся веществом. В другом устройстве испаряющееся жидкое вещество подводится в область газового разряда при помощи трубопровода. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ получения шаровой молнии, состоящий в создании мощного газового разряда между двумя электродами, отличающийся тем, что берут 2 металлических электрода, расположенных на некотором расстоянии друг от друга, подсоединенных к мощному источнику тока, напряжение которого недостаточно для электрического пробоя промежутка между электродами, в окружающем пространстве создают условия, при которых градиент показателя преломления этого пространства направлен в ту сторону, куда должна двигаться появившаяся шаровая молния, инициируют электрический пробой между электродами, вызывающий газовый разряд, обеспечивают присутствие в области газового разряда во время его существования испаряющегося в газовом разряде вещества.

2. Устройство для реализации способа по п.1, состоящее из мощного источника тока, двух электродов и устройства, инициирующего электрический пробой между электродами, отличающееся тем, что металлические электроды имеют прямоугольную форму, их оси расположены в одной плоскости с постепенно увеличивающимся расстоянием между ними, а внутренние поверхности электродов покрыты испаряющимся при газовом разряде веществом.

3. Устройство по п.2, в котором ширина одного из электродов увеличена таким образом, что приблизительно равна его длине.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что электроды покрыты воском.

5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в качестве устройства, инициирующего электрический пробой между электродами, используется колебательный LC-контур, в котором к качестве емкости используется конструктивная емкость между электродами, а в качестве индуктивности используется индуктивность проводов, соединяющих электрод с мощным источником тока; вызывающие пробой электрические колебания в контуре возбуждаются генератором, индуктивно связанным с LC-контуром.

6. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в качестве устройства, инициирующего электрический пробой между электродами, используется мощный лазер, излучением которого создают оптическую искру в промежутке между электродами.

7. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в качестве устройства, инициирующего электрический пробой между электродами, используется мощный источник СВЧ-излучения, излучением которого создают оптическую искру в промежутке между электродами.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что к одному из электродов присоединен трубопровод, обеспечивающий подведение испаряющейся жидкости к той поверхности электрода, которая соприкасается с областью газового разряда.