ядерный реактор

Формула изобретения

Ядерный реактор, работающий на смеси, включающей водород и его изотопы, в виде истекающей диэлектрической среды, содержащий диэлектрический 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, отличающийся тем, что в истекающую диэлектрическую среду, например "легкую воду", с удельным сопротивлением около 10¹¹ Ом м вводится химически чистая "тяжелая вода" с такими же диэлектрическими характеристиками и соотношением, необходимым для управления реакцией, при этом в отверстиях вставки формируется электрический заряд большой плотности, потенциал которого способен ионизировать атомы изотопов водорода и сообщить ядрам этих атомов энергетический импульс для преодоления Кулоновского барьера и обеспечения ядерного взаимодействия.

Описание изобретения к патенту

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

Известны ядерные реакции в дейтерий-содержащих 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, 1990 г., с. 89 - 93; Липсон А.Г., Дерягин Б.В., Клюев В.А. и др. "Инициирование ядерный реакций синтеза при кавитационном взаимодействии на дейтерийсодержащие среды", журнал "Техническая физика", Т. 62, вып. 12, 1992г., 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 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. свид. N 334405, опубл. 30.03.72 г.).

При регулировании частоты пульсации потока диэлектрической жидкости изменением числа оборотов шестеренчатого насоса в системе формируются мощные резонансные звуковые колебания на частоте около одного килогерца. На входной кромке отверстия, выполненного во вставке, возникает положительный электрический заряд большой плотности. Величина заряда зависит от интенсивности кавитации, диэлектрических свойств вставки и жидкости. В диэлектрической жидкости перед входным отверстием, выполненным во вставке, формируется квазистационарное плазменное образование (см. фото N 1), запас энергии которого не превышает 1 Дж/см³, что не покрывает затрат на его образование и поддержание.

Предлагаемым изобретением решается задача увеличения энергии плазменного образования до такой величины, чтобы она в десятки раз превышала затраты на образование и поддержания плазменного образования и ядерных реакций, протекающих в нем в управляемом режиме.

Для достижения этого технического результата в ядерном реакторе, работающем на смеси, включающей водород и его изотопы в виде истекающей диэлектрической среды, содержащем диэлектрический, 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 сопротивлением около 10¹¹ Ом м вводится химически чистая "тяжелая вода" с такими же диэлектрическими характеристиками и соотношением приблизительно 100 : 1, при этом в отверстиях вставки формируется электрический заряд большой плотности, потенциал которого способен ионизировать атомы изотопов водорода и сообщать ядрам этих атомов энергетический импульс для преодоления Кулоновского барьера и обеспечения ядерного взаимодействия.

Отличительными признаками предлагаемого ядерного реактора являются наличие в истекающей диэлектрической среде, например "легкой воде", с удельным сопротивлением около 10¹¹ Ом м химически чистой "тяжелой воды" с такими же диэлектрическими характеристиками и соотношением, необходимым для управления реакцией, при этом, в отверстиях вставки формируется электрический заряд большой плотности, потенциал которого способен ионизировать атомы изотопов водорода и сообщать ядрам этих атомов энергетический импульс для преодоления Кулоновского барьера и обеспечения ядерного взаимодействия.

Предлагаемый ядерный реактор поясняется чертежами, представленными на фиг. 1 - 4.

На фиг. 1 показана принципиальная схема общего вида ядерного реактора;

на фиг. 2 - схема движения электронов материала вставки;

на фиг. 3 - схема движения электронов атомов изотопов водорода в зоне влияния заряда;

на фиг. 4 - схема движения ядер дейтерия в центре отверстия вставки.

Возможность достижения технического результата подтверждено практикой:

на фото N 1 показано формирование квазистационарного плазменного образования до подачи "тяжелой воды";

на фото N 2 зафиксировано начало ядерных реакций в корпуса в момент пуска "тяжелой воды", видим свечение окружающего воздуха, вызванное стеканием заряда вследствии ионизации окружающего воздуха.

Ядерный реактор содержит корпус 1, выполненный из диэлектрического материала, стойкого к кавитационной эмиссии с установленной в нем вставкой 2, изготовленной из диэлектрического материала, например из фотопласта, винипласта 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.

При истечении диэлектрической жидкости через отверстия 3, выполненные в диэлектрической вставке 2 корпуса 1 реактора, 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 (фиг. 2). При истечении диэлектрической жидкости в зоне влияния этого заряда атомы изотопов водорода теряют электроны со своих орбит (фиг. 3). Ядра изотопов водорода заряжены положительно и при взаимодействии с положительным зарядом, расположенным на входной кромке 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 вставки 2, может превышать 10 кэВ, таким образом, создаются условия для возникновения ядерных реакций синтеза (фиг. 4, фото N 2). Ядра преодолевают Кулоновский барьер и взаимодействуют. Число взаимодействия регулируется соотношением "легкой" и "тяжелой" воды.

Предлагаемое устройство было изготовлено и опробовано. Работало следующим образом.

Рабочая жидкость, смесь "легкой" и "тяжелой" воды в пропорции приблизительно 100 к 1 с помощью насоса под давлением 5 - 7 МПа подается в корпус 1 реактора, где установлена вставка 2 из диэлектрического материала, например фторопласта, в которой выполнены отверстия 3 длиной 25 - 30 мм и диаметром 1 - 2 мм. Импульсатор возбуждает пульсацию потока частотой около одного килогерца. Резонансная частота пульсации зависит от длины и диаметра отверстия 3 вставки 2 и физических параметров жидкости, которые достигаются путем плавного изменения пульсации потока с помощью импульсатора. Начало ядерных реакций фиксируется визуально, если корпус 1 выполнен из прозрачного материала, например, органического стекла по ионизирующим излучениям (фото N 2), вызывающиv свечение окружающего воздуха, нейтронному потоку, тепловыделениям в рабочую жидкость, изменениям ее химического состава и другим параметрам.

Общее энерговыделение в 10 - 20 раз превышает энергозатраты на поддержание ядерных реакций. На данный момент общая наработка реактора превышает 100 часов.

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.

Все это делает предлагаемое изобретение очень полезным.