Процесс получения водорода термическим разложением воды

1 Область настоящего изобретения Настоящее изобретение относится к способам и оборудованию для получения водорода термическим разложением воды. Предпосылки настоящего изобретения В течение длительного времени водород рассматривается как идеальный горючий источник энергии. Главным продуктом сгорания водорода в воздухе является вода, хотя при некоторых условиях можно получить и следы оксидов азота. При сгорании водорода не образуется двуокиси углерода, главного парникового газа, появление которого вызывает беспокойство в связи с ухудшающимся состоянием окружающей среды, в особенности на территории городов. Последние достижения в технологии топливных элементов и высокая эффективность топливных элементов в целом помогают создать условия, благоприятные для более широко распространения и использования водородного топлива. В настоящее время получение водорода проводят главным образом реформингом углеводородов (таких как метан) и в меньшей степени - электролизом воды. Обычно эти процессы предусматривают использование источников энергии, вызывающих загрязнение окружающей среды. Например, сжигание углеводородов на тепловых электростанциях представляет собой часть производственной цепочки получения водорода при некоторых электролитических процессах. Поэтому существует давно ощущаемая потребность в эффективных (прямых или косвенных) способах преобразования воды в водород. Существует ряд термических процессов получения водорода из воды, допускающих использование солнечной энергии. Один такой процесс представляет собой непосредственное разложение воды в солнечных печах при очень высоких температурах, обычно в диапазоне 2200-2500 С. Многие из этих процессов не очень эффективны, они дают только 10-15% активного водорода. В многочисленных ссылках раскрыты способы получения водорода термической диссоциацией воды с использованием солнечной энергии, путем селективной экстракции водорода или кислорода сквозь пористый материал типа металлического никеля (см. патенты США: 5,397,559; 4,233,127; 4,053,576; 5,306,411; а также "Possibilities of SeparatingWater Thermaolysis Products in Solar Furnaces",Shakhbazov et al. 1977, Gelioteknika, Vol. 13, No. 6, pp. 71-72, UDC 621.472). Потенциально возможное существенное ограничение для промышленного применения таких диффузионных способов состоит в том, что скорость разделения газов в значительной степени зависит от доступной для диффузии площади поверхности. Для крупномасштабного производства водорода могут понадобиться очень большие поверхности диффузии или очень большая площадь мембран. 2 Поэтому может быть необходим нагрев значительных диффузионных площадей до очень высоких температур, чтобы, в целях предотвращения рекомбинации водорода и кислорода, отделение искомой молекулы могло осуществиться прежде, чем охлаждения этих газов. Нагрев таких больших площадей может вызвать значительные производственные проблемы из-за потерь лучистой энергии и связанной с этим неэффективностью. В патентах США 4,030,890 и 4,071,608(принадлежащих Diggs) отделение водорода от кислорода предлагается осуществлять при использовании центробежных сил. Diggs описывает камеру для разделения водорода и кислорода,в которой имеется выпускное отверстие для кислорода и выпускное отверстие для водорода. Выпускное отверстие для кислорода расположено по окружности в периферийных стенах камеры у ее основания, у того торца камеры,куда вводят водяной пар. Выпускное отверстие для водорода в устройстве Diggs расположено аксиально у верхнего торца камеры, противоположного тому торцу, с которого вводят водяной пар. Такое устройство выпускных отверстий для водорода и кислорода в устройстве Diggs обусловлено особым пространственным распределением газообразного кислорода и газообразного водорода в вихревом потоке реакционной камеры. Однако поведение нагретых газов в вихревой трубе многосложно. В процессе, иногда называемом эффектом Ранка, газовый поток в вихревой трубе может быть разделен на два выпускаемых потока, один из которых горячее,а другой холоднее, чем подаваемый газ (см. патент США 1,952,281). В таком процессе, как учит теория, градиенты давления и состава возникают в вихревой трубе как аксиально, так и радиально, в результате чего ядро этого вихря содержит охлажденный газ, который перемещается в направлении, противоположном направлению потока нагретого газа по периферии этого вихря. Такой эффект может быть использован для отделения паров воды от потока газа; это раскрыто в патентах США 4,343,772 и 5,843,801. Напротив, патент США 3,922,871 раскрывает другие параметры потока, которые,как предполагают, создают обратную стратификацию температур газа внутри вихря, при которой более горячий газ находится в ядре вихря. Хотя эта ссылка не передает всей специфики разделения газа, она иллюстрирует то непостоянство, которое может быть присуще вихреобразному потоку газа. Существует потребность в альтернативных способах и устройствах для получения водорода при термической диссоциации воды, в особенности способов и устройств, которые могут быть адаптированы к использованию солнечной энергии. 3 Краткое изложение настоящего изобретения Согласно одному своему аспекту, настоящее изобретение обеспечивает процесс получения водорода из воды, включающий нагревание воды до температуры ее диссоциации, для образования реакционной смеси диссоциированной воды, которая содержит газообразный кислород и газообразный водород. В указанной реакционной смеси возникает вихрь, который создает в этой смеси центробежные усилия, направленные вдоль продольной оси внутреннего пространства вихревого трубчатого реактора, так,что во внутреннем пространстве этого реактора осуществляется радиальная стратификация газообразного водорода и газообразного кислорода. Газообразный водород предпочтительно извлекается из этой реакционной смеси на удаленных участках вдоль продольной оси внутреннего пространства вихревого трубчатого реактора. Или же, указанный процесс может включать предпочтительное извлечение газообразного кислорода с периферийных зон этого вихревого потока вдоль отдельных участков по периферии вихревого трубчатого реактора. Воду можно нагреть до температуры диссоциации,используя солнечное излучение, сфокусированное на вихревом трубчатом реакторе, а температура диссоциации воды может быть от примерно 1800 С до примерно 3000 С. Реакционную смесь можно привести в контакт с катализатором, катализирующем диссоциацию воды на водород и кислород. При экстрагировании предпочтительно извлекаемых газообразных кислорода или водорода может быть применен вакуум. Согласно другому аспекту, настоящее изобретение обеспечивает вихревой трубчатый реактор, имеющий вытянутую стенку с двумя торцевыми поверхностями, при этом указанная стенка и торцевые поверхности вместе определяют внутреннее пространство, имеющее продольную ось, и они адаптированы к реализации вихревого процесса. Первая торцевая поверхность имеет впускное отверстие для тангенциального ввода газа во внутреннее пространство,чтобы этот газ начал периферийное движение по внутреннему пространству вдоль продольной оси с образованием вихревого потока. Труба для отвода водорода может быть расположена концентрически во внутреннем пространстве вдоль продольной оси; причем эта труба проницаема для газообразного водорода на отдельных участках вдоль оси. Или же, труба для отвода кислорода может быть расположена концентрически во внутреннем пространстве, смежном с цилиндрической стенкой, причем эта труба для отвода кислорода проницаема для газообразного кислорода на отдельных участках вдоль оси. Реактор может быть изготовлен из жаростойкого материала, способного выдержать температуру диссоциации воды. 4 Хотя в соответствии с настоящим изобретением для разложения воды на водород и кислород используют солнечную энергию, можно применять и другие источники тепла. Установка, захватывающая лучистую энергию, может также применяться в солнечных процессах дистилляции, а нагреваемые солнцем системы испарителя, используемые для выработки пара, для нагрева и для применения в турбинах (особенно в электрических турбинах), работающих на солнечной энергии. Удаляя один из продуктов диссоциации из вихревого реактора, равновесие реакции диссоциации можно сдвинуть в сторону ее завершения. Стратификация кислорода и водорода в вихревой трубе также может сдвинуть равновесие этой реакции диссоциации в сторону ее завершения. Для содействия быстрому достижению равновесия предпочтительно, чтобы рабочие температуры в последнем реакторе поддерживались на уровне, близком к температуре первого реактора. Если время пребывания вещества в последнем реакторе недостаточно или при снижении температуры в нем остатки вещества из переходной зоны, находящиеся в последнем реакторе, можно отделить у отверстия выпуска тяжелых фракций и направить на повторное использование. В хорошо изолированной системе кислород, выпускаемый из последнего реактора, можно, прежде чем произойдет его теплообмен с поступающей водой, направить на одну или более дополнительных стадий стратификации. При необходимости то же самое можно осуществить с водородом. Используя систему зеркал, контролируемых компьютером, можно подать солнечную энергию в цех, где происходят химические процессы; обычно для частичного разложения воды на водород и кислород требуется температура,близкая к 2500 С. Вода, поступающая в процесс по настоящему изобретению, преимущественно очищена с помощью известных методик фильтрации; предпочтительно, если это происходит перед тем как вода направляется к первому теплообменнику. Подогретая вода из первого теплообменника может быть потом передана по трубопроводу в комбинированное устройство, объединяющее теплообменник и солнечную дистилляционную установку, в которой эту воду дополнительно очищают дистилляцией. Потом указанную дистиллированную воду можно охладить в первом теплообменнике за счет передачи ее тепловой энергии подаваемой воде. Вода может быть еще очищена на третьем этапе с помощью, например, обратного осмоса. После этого очищенную воду можно направить в систему, захватывающую лучистую энергию, в которой поглощается основная часть энергии, которая иначе была бы потеряна в результате теплового излучения. Потом из этой установки вторичного захвата нагретую воду закачивают в 5 третий специально разработанный теплообменник, в котором за счет тепла с заключительной стадии солнечного реактора вода нагревается до состояния перегретого пара. Этот пар продолжает двигаться через первую ступень солнечного реактора под давлением приблизительно 10 атм. Трубопровод присоединен к отверстию внутри реактора, что позволяет создавать давление. Это повышенное давление позволяет улучшить теплопередачу, и за счет него вода предохраняется от разложения. Водород можно вывести с участка около зоны стабилизации вихревого потока, используя внутреннюю трубу вывода, имеющую меньший внутренний диаметр. Осуществлению этого этапа может содействовать использование относительного вакуума, не настолько глубокого, чтобы динамика газов в промежуточной и периферийной зонах была нарушена. Чтобы провести разделение газа в горячекатанной вихревой трубке можно использовать внутренний тюбинг. В одном воплощении диаметр внутреннего тюбинга может составлять приблизительно 20-30% от диаметра вихревой трубки. Было найдено, что фактически единственная точка вывода находится внизу на 25% расстояния тюбинга от точки тангенциального впуска. Указанный тюбинг может быть пористым или перфорированным и может быть увеличен в длину, что способствует выведению водорода из вихревой трубки. В соответствии с настоящим изобретением можно ускорить, или катализировать реакции,отличные от диссоциации воды. Например,можно сделать так, чтобы подобным образом разложить на составные части аммиак; может быть рассмотрен и реформинг метана. Если соответствующее распределение масс применить к реагентам и к продуктам реакции, то возможно применение других систем. Могут быть использованы другие источники тепла, такие как сбросовая теплота тепловых электростанций. Несмотря на то, что эта теплота ниже требуемой для диссоциации воды,она обеспечит стадию предварительного нагрева. На последующих стадиях нагрева может быть использовано электричество. Среди отобранных для испытаний - ископаемое топливо и атомные электростанции. Геотермальный источник тепла представляет собой другой тип источника, не загрязняющего окружающую среду. Геотермальный источник тепла можно тоже использовать для предварительного нагрева в процессе, где вторичный нагрев осуществляют геотермальным, электрическим, солнечным или другим источником. Поэтому согласно одному своему аспекту настоящее изобретение обеспечивает способ передачи сфокусированной солнечной энергии(или энергии другого источника тепла) потоку водяного пара, в котором реактор первой ступени обеспечивает такую траекторию потока, 002240 6 вдоль которой указанный поток пара подвергается изменениям по направлению, при этом этот пар, ударяясь в стенки камеры, создает турбулентность, что способствует более эффективной передаче энергии. Этот процесс может облегчить, используя разнообразные формы реакторов, включая реакторы со спиральным, коническим, или зигзагообразным направлением движения, или делая в реакторе выступы, вызывающие турбулентность, или другими средствами, с помощью которых определенные изменения движения прижимают поток пара к стенкам реактора под увеличенным давлением, или при котором за счет увеличения турбулентности усиливается передача тепловой энергии от стенок реактора. В некоторых воплощениях, с целью обеспечения более эффективной передачи энергии с помощью ребер, выступающих из стенок каналов, по которым проходит пар, можно достичь увеличения площади поверхности внутри потока пара. Можно сделать отверстие,ограничивающее выпускной поток реактора первой ступени так, что за счет ограничения отверстия давление пара увеличивается, увеличивая таким образом плотность водяного пара и эффективность передачи энергии водяному пару. Увеличенное давление пара может также способствовать предотвращению диссоциации водяного пара, увеличивая таким образом теплопроводность. Согласно другому аспекту настоящее изобретение обеспечивает способ диссоциации воды в реакторе второй ступени, в котором водяной пар частично диссоциирует, а потом тепловая энергия поглощается. Для ограничения потока пара вход в реактор второй ступени может иметь суживающее отверстие. Для создания частичного разрежения в реакторе второй ступени, приводящего к частичной диссоциации потока пара, вакуум можно получить с выхода реактора второй ступени. Частичное разрежение может вызывать эндотермическое расширение в потоке пара, во время которого, чтобы вызвать дальнейшую диссоциацию, может быть добавлена дополнительная солнечная или тепловая энергия. Направление движения газа в реакторе второй ступени может быть изменено так, как это описано выше для реактора первой ступени,с тем, чтобы облегчить передачу тепловой энергии этому газу. Чтобы способствовать диссоциации потока пара, реактор второй ступени может быть снабжен катализатором. Согласно другому аспекту настоящим изобретением обеспечиваются способы, в которых водяной пар при температурах диссоциации подвергается такому воздействию центробежных сил при высоких скоростях завихрения в вихревом трубчатом реакторе третьей ступени(фиг. 25), что внутри этого реактора (область 36) происходит стратификация реакционной смеси; это предпочтительно приводит к дальнейшему разложению водяного пара на водород 7 и кислород под действием реагирующих масс. Выборочно газообразный водород или газообразный кислород, или оба эти газа, можно удалить из зоны стратификации во внутреннем пространстве вихревого реактора, предпочтительно вдоль участка осевого направления указанной зоны стратификации; при этом равновесие реакции диссоциации смещается в сторону дальнейшего разложения водяного пара. В альтернативных воплощениях для того, чтобы облегчить разложение водяного пара на водород и кислород, могут быть использованы вакуумные насосы (49 и 52 на фиг. 2) для создания частичного регулируемого вакуума в отверстии реактора 36 для сброса кислорода 39 (фиг. 2) и водорода 38 (фиг. 2). Чтобы оптимизировать улавливание водорода, можно также отрегулировать перепад давления в поперечном направлении трубы для сбора водорода, изменяя скорости вихревого потока (регулируя такие параметры,как количество впрыскивателей и скорость впрыскивания газа), и регулируя вакуум в трубе. Чтобы вызвать дальнейшую и непрерывную диссоциацию водяного пара, в реактор третьей ступени можно непрерывно подавать сфокусированную солнечную или тепловую энергию. Для того чтобы облегчить диссоциацию потока пара, можно снабдить реактор второй ступени катализатором, и это может быть катализатор на керамической подложке. Для измерения количества водяного пара, выходящего через отверстие сброса водорода и сброса кислорода, можно применять автоматизированный контроль. Полученную информацию можно использовать,чтобы автоматически отрегулировать баланс частичного вакуума выпускного отверстия сброса водорода и сброса кислорода в реакторе,минимизировать любой выявленный дисбаланс; или по-другому оптимизировать эти величины в целях облегчения разложения водяного пара на водород и кислород. В некоторых воплощениях можно сбалансировать вакуум на каждой из технологических линий сброса водорода и кислорода реактора третьей ступени, чтобы сохранить контролируемую зону стратификации. Аналогично, можно отрегулировать суммарное частичное давление в реакторе третьей ступени,чтобы поддержать предпочтительные условия диссоциации и стратификации. В различных аспектах настоящее изобретение обеспечивает приспособления, способствующие эффективной передаче энергии. По одному аспекту, для того, чтобы облегчить поглощение тепловой энергии из сфокусированного солнечного света, настоящим изобретением обеспечивается профилированная мишень 37(фиг. 2). Эта мишень может иметь вогнутую форму, при этом предпочтительно, чтобы она была приспособлена к захвату дополнительных тепловой и лучистой энергий. Согласно другому аспекту, потери лучистой энергии можно уменьшить, используя устройство повторного 8 захвата лучистой энергии. В этом устройстве лучистый затвор (16 и 20 на фиг. 4) позволяет сфокусированной солнечной энергии проникнуть в зону реактора через окно (фиг. 5), профилированные призмы или профилированные отражатели d58 (фиг. 7 А и фиг. 7 Б). Рассеивание отраженного света и лучистой энергии по всем направлениям от реактора можно перенаправить внутрь зоны реактора, если оптимизировать полное внутреннее отражение и угловое отражение от окна, профилированных призм или профилированных отражателей. Энергия, поглощенная лучистым затвором (от окон, профилированных призм, профилированных отражателей или т.п.) может использоваться для нагрева поступающей в реактор воды. Эти устройства можно сохранять охлажденными с помощью воды, проходящей через каналы (16 на фиг. 4, и 63 на фиг. 5 и 5 А), а нагретая вода может использоваться для предварительного нагрева входящих в реактор потоков. В целях минимизации внешних потерь энергии размер лучистого затвора может быть ограничен, для того, чтобы (насколько это возможно) могла проникнуть только сфокусированная солнечная энергия. Область вокруг реактора (исключая лучистый затвор), может быть приспособлена для обратного отражения на реактор энергии источника света (18, 22 и 23 на фиг. 4). Отражатель энергии (16 и 17 на фиг. 4) можно охлаждать потоком воды, а энергия, поглощенная водным потоком, может использоваться для подогрева воды, питающей реактор. Снаружи узел отражателя (21 на фиг. 4) вокруг самого реактора (исключая лучистой затвор) может быть сделан из отражающего вещества, а вся поглощенная энергия может использоваться для подогрева воды, питающей реактор. Давление охлаждающей воды внутри проточных каналов (16 на фиг. 4) устройства повторного захвата лучистой энергии можно отрегулировать таким образом,чтобы скомпенсировать переменный поток воды через эту систему. Реактор может быть приспособлен к тому, чтобы сфокусированная солнечная энергия, попадающая в поддерживающие стойки устройство повторного захвата энергии,могла быть отражена на реактор. Горячие сбросы из реактора газообразного водорода и кислорода можно использовать в высокотемпературном теплообменнике, в котором поступающая вода входит по направлению, противоположном направлению потока. Газовый поток в теплообменнике можно сделать таким, чтобы (как это обсуждалось выше) для более эффективной передачи энергии эти газы ударялись о стенки указанного теплообменника. Теплообменник может быть сделан из керамических материалов, структурная целостность которых поддерживается за счет непрерывности структуры,являющейся самостоятельной, в ней протяженные теплообменные термопроводящие потоки расположены один над другим послойно с тер 9 моизоляционными материалами, которые изолируют указанные термопроводящие потоки,чем и обеспечивается структурная целостность. Используя теплопроводный материал, по длине термопроводящих потоков, можно установить термические прерыватели высокотемпературного теплообменника для создания тепловых потоков через указанный изоляционный материал(фиг. 11). В комбинированном теплообменникедистилляторе (8 на фиг. 2) может быть использован имеющий более низкую температуру сброс газов из высокотемпературного теплообменника, в котором происходит теплообмен между горячими выходящими газами и поступающей водой, приводящий к перегонке (дистилляции) поступающей воды. Сфокусированная на теплообменнике-дистилляторе солнечная энергия может использоваться для нагрева поступающей воды, если энергия горячих выходящего потока сбросовых газов недоступна. Низкотемпературный теплообменник может быть сделан из металлов типа нержавеющей стали. Энергию можно вернуть за счет конденсации пара в теплообменнике-дистилляторе и использовать ее для нагрева (6 на фиг. 2) поступающей воды. Пар можно охладить до температуры, близкой к температуре окружающей поступающей воды, и потом, отфильтровав его с помощью системы обратного осмоса, его можно использовать для охлаждения другой установки типа устройства повторного захвата энергии. Поступающая вода может быть подогрета (например, методом встречного потока), чтобы сконденсировать горячий пар из теплообменника-дистиллятора и предварительно нагреть воду,которая поступает в теплообменникдистиллятор. Указанный теплообменник может быть неотъемлемой частью комбинированной установки теплообменник-дистиллятор, и его можно использовать при превращении воды в пар, чтобы рекуперировать теплоту плавления. Водяной пар может сконденсироваться из потоков водорода и кислорода воздуха в результате диссоциации, отделения и охлаждения (50 и 53 на фиг. 2). Пары воздуха можно охладить для конденсации водяного пара, а сконденсированную воду можно направить обратно в процесс,что способствует сведению к минимуму того количества воды, которое необходимо очистить для всей системы в целом (за счет уменьшения необходимого количества вновь подаваемой воды). Один аспект настоящего изобретения обеспечивает способ регенерирования энергии от отражающей поверхности, при котором для охлаждения этой поверхности используется вода, уже, в свою очередь, применявшаяся, чтобы нагреть входящие в реактор потоки. Краткое описание рисунков Фиг. 1 представляет схематическое изображение предпочтительного воплощения настоящего изобретения для его использования 10 как процесс получения водорода с помощью солнечной энергии. Фиг. 2 графически представляет поперечное сечение предпочтительного воплощения настоящего изобретения, которое непосредственно следует из процесса, изображенного на фиг. 1. Фиг. 3 представляет внешний вид солнечной водородной колонны, на котором показано,куда падающее солнечное излучение бомбардирует колонну. Фиг. 4 показывает вид сбоку и общее размещение стойки и конструкцию окна одностороннего пропускания в установке захвата лучистой энергии солнечного генератора водорода. На фиг. 5 показан вид сверху детали окна одностороннего пропускания и конструкция стойки установки захвата лучистой энергии. На фиг. 6 показан вид сбоку детали окна одностороннего пропускания и конструкция стойки установки захвата лучистой энергии. На фиг. 7 показан вид сверху на солнечную водородную колонну с удаленным куполом. В центре видны: центральный опорный элемент, ядро реактора и солнечная мишень. Окружающая этот реактор установка представляет собой одно из воплощений окна с односторонним пропусканием и конструкция стойки на основе плоских стеклянных изделий. На фиг. 7 А и 7 Б показаны профилированные призмы, или профилированные отражателиd58. Фиг. 8 представляет ту же проекцию, что и на фиг. 7, но показано другое воплощение стеклянных структур, для которых не нужны стойки, а конусообразные стеклянные воронки одностороннего пропускания образуют структурные мембраны и окна захвата лучистой энергии. На фиг. 9 изображен спиралеобразный канал, который представляет собой путь движения воды и ее продуктов внутри теплообменника на фиг. 10. На фиг. 10 представлено предпочтительное воплощение конструкции высокотемпературного теплообменника, который имеет спиралеобразный канал, подающий воду в питающий центральный поток теплообменника, и меньшие спирали, которые в противотоке подают вниз продукты водорода и кислорода. Показан также тепловой прерыватель, предотвращающий тепловое короткое замыкание. Фиг. 10 А, 10 Б, 10 В, 10 Г представляет другие воплощения каналов передачи жидкости,имеющие большую площадь поверхности, чтобы создать лучшие характеристики процесса теплопередачи. На фиг. 11 показана деталь другого воплощения теплообменника. Изображено сечение спирали на фиг. 10, на котором вдоль траектории спирали наглядно видны тепловые прерыватели. 11 На фиг. 12 линиями представлены направления движения в теплообменнике на фиг. 10. Волнистыми линиями представлены спирали,показанные на фиг. 10, их геометрическая ось представляет собой линию, по которой воду подают вверх, а четыре линии с каждой из сторон представляют собой те линии, по которым водород и кислород подают вниз. Фиг. 13 представляет другое воплощение теплообменника на фиг. 10, в котором двойная спираль, выводящая водород и кислород, и спираль вокруг спирали водной подачи образуют единую спираль. Фиг. 14 представляет другое воплощение теплообменника на фиг. 10, в котором имеется тройная спираль, и эта тройная спираль и спирали вокруг самого теплообменника образуют единую спираль. На фиг. 15 показан вид сверху другого воплощения теплообменника на фиг. 10, в котором каналы теплопередачи (в противоположность спиральным) находятся в одном плоском слое. На фиг. 16 показан вид сбоку фиг. 15. Каждый плоский слой связан с другим слоем, отделенным с помощью прослойки теплового прерывателя, что предотвращает тепловое короткое замыкание. Фиг. 17 представляет спиральный путь движения внутри солнечного реактора первой ступени, изображенного на фиг. 18, где показан вид в разрезе солнечного реактора первой ступени. Фиг. 19 представляет спиральный путь движения внутри солнечного реактора второй ступени, изображенного на фиг. 20. На фиг. 20 показан вид в разрезе солнечного реактора второй ступени. Фиг. 21 представляет графическое изображение снаружи вихревой трубки реактора третьей ступени. Фиг. 22 представляет поперечный вид сбоку вихревой трубки внутри солнечного реактора третьей ступени с трубопроводами подачи. Фиг. 23 показывает деталь форсунки впрыскивателя вихревой трубки внутри солнечного реактора третьей ступени. Фиг. 24 представляет детализованную проекцию другого воплощения вихревой трубки внутри реактора третьей ступени, на которой изображены более одного впрыскивателя и трубопроводы подачи. Фиг. 25 представляет предпочтительное воплощение детализованной конструкции солнечного реактора третьей ступени, содержащего вихревую трубку. Фиг. 25 А представляет другое воплощение солнечного реактора третьей ступени с дополнительной трубой для отвода кислорода. Фиг. 26 представляет вид в разрезе многочисленных узлов вихревых трубок внутри солнечного реактора третьей ступени, которые 12 смонтированы на крышке солнечного реактора второй ступени. Фиг. 27 представляет другое воплощение солнечного реактора третьей ступени и его положение относительно спирали солнечного реактора второй ступени. Фиг. 28 представляет общий вид сбоку другого воплощения солнечного реактора третьей ступени, показанного на фиг. 27. Фиг. 29 представляет вид сверху солнечного реактора третьей ступени, показанного на фиг. 28 Фиг. 30 представляет другое воплощение солнечного реактора третьей ступени. Фиг. 31 представляет вид сбоку типичной солнечной водородной станции, которую географически следует расположить в широтах,близких к экватору, где солнце стоит высоко в небе. Фиг. 32 представляет вид сверху фиг. 31. Фиг. 33 представляет вид сбоку типичной солнечной водородной станции, которую географически следует расположить в широтах,далеких от экватора, где угол солнца над горизонтом мал. Фиг. 34 представляет вид сверху фиг. 33 Фиг. 35 демонстрирует солнечную станцию водорода небольшого масштаба, в которой используется специально профилированная отражающая кювета и которая непосредственно следует за солнцем. Краткое описание настоящего изобретения Приведенное ниже описание касается проиллюстрированных, приведенных в примерах и предпочтительных воплощений настоящего изобретения. Как станет ясно, многие нераскрытые частности настоящего изобретения не являются необходимыми для практического воплощения настоящего изобретения во всех его воплощениях, а многие конкретные из числа описанных воплощений имеют эквиваленты,замена на которые возможна для достижения целей настоящего изобретения. Если какой-либо элемент настоящего изобретения специально не выделен как существенный для настоящего изобретения, то он не необходим для всех воплощений, и настоящее раскрытие изобретения рассматривает весь диапазон эквивалентов этой части настоящего изобретения и осуществляет его. Обратимся к фиг. 1 и 2 в проиллюстрированных воплощениях. Подающий воду питающий насос 1 по трубопроводу подачи 2 подает воду в водяной фильтр 3. Водяной фильтр 3 удаляет определенные вещества, частично очищая воду. Затем эта частично очищенная вода подается по трубопроводу 4, объединяется с оборотной водой из трубопровода 55 и подается по трубопроводу 5 в теплообменник 6 со встречными или пересекающимися потоками. Теплообменник 6 нагревает поступающую воду за счет тепла, переданного из другой части про 13 цесса. Затем нагретая вода из указанного теплообменника 6 подается по трубопроводу 7 к комбинированной установке солнечный теплообменник-дистиллятор 8. Солнечный теплообменник-дистиллятор 8 в начале процесса использует солнечную энергию для дистилляции воды; однако, по мере прохождения этого процесса горячие сбросовые газы из трубопроводов 44 и 43 по каналам теплообменников 45 и 46 методом взаимной теплопередачи потока передают тепло в секцию дистилляции 9 внутри теплообменника 8. Поэтому, как только в процессе согласно настоящему изобретению достигнута рабочая температура, солнечная энергия может не требоваться для процесса дистилляции. Из комбинированной установки солнечный теплообменник-дистиллятор 8 дистиллированная вода может быть по трубопроводу 10 подана обратно в теплообменник 6, где теплота процесса дистилляции рекуперируется и используется для предварительного нагрева поступающего из трубы 5 потока воды. Таким образом, энергию, используемую для дистилляции, можно рекуперировать для улучшения эффективности процесса в целом. Из теплообменника 6 по трубопроводу 11 дистиллированная вода поступает на заключительную стадию очистки воды 12. Заключительная стадию очистки воды 12 может представлять собой обратный осмос или другой высокоэффективный метод очистки. Обратный осмос - это процесс низкой энергетической емкости, но обычно из-за закупорки фильтрационных мембран он требует периодического обслуживания. Вода из солнечного теплообменника-дистиллятора 8 до процесса ее дистилляции не будет, однако, лишена большинства загрязняющих примесей минерального происхождения, что уменьшит необходимость применения процесса обратного осмоса или другого способа высокоэффективной очистки 12. Воду, выходящую из системы заключительной очистки 12 нагнетают под давлением достаточным, чтобы поднять ее в верхнюю часть солнечной колонны водорода 56. Эту очищенную сжатую воду из системы очистки и сжатия воды 12 по трубопроводу 13 подают к регулятору давления 14. Несмотря на то, что очищенная вода представляет собой предпочтительное сырье для диссоциации, для всех воплощений это не требуется. Полученную под регулируемым давлением воду высокой степени очистки можно по трубопроводу 15 подать в систему восстановления лучистой энергии 16-25, 58-67. Регулятор давления 14 ограничивает давление до безопасных уровней, поэтому в системе восстановления лучистой энергии 16-25, 58-67 не происходит повреждений из-за избыточного давления. Указанная система восстановления лучистой энергии адаптирована к повторному захвату энергии, которая могла быть потеряна из-за излу 002240 14 чаемого тепла в зонах реактора 32, 33, 34 и 26, и в теплообменнике 29. Регулируемая давлением вода высокой степени очистки, подаваемая по трубопроводу 15 может подниматься вверх между внешним опорным элементом окна 17 и внутренним опорным элементом окна 18. Эти опорные элементы могут быть сделаны из микрополированной нержавеющей стали или другого теплопроводящего материала с высокой отражательной способностью. За счет отражательной способности внешний опорный элемент окна 17 должен отразить сфокусированную солнечную энергию 57, которая может попасть на эту поверхность. За счет отражательной способности внутренний опорный элемент окна 18 может быть приспособлен, чтобы лучистую энергию,полученную внутри этой структуры, отразить обратно в указанную структуру. Тепло, поглощенное в результате теплопроводности, можно передать водному потоку 16 между описанными устройствами 17 и 18. Эту нагретую воду можно дополнительно ввести в процесс предварительного нагрева. В описываемом проиллюстрированном воплощении эта вода потом поднимается вверх в устройстве рекуперации лучистой энергии 1625, 58-67 между внешним окном одностороннего пропускания 19 и внутренним окном одностороннего пропускания 20. Эти окна могут быть сделаны из кварцевого стекла. Окна 19 и 20 могут представлять собой окна одностороннего пропускания, что позволяет сфокусированной солнечной энергии 57 попасть в устройство захвата лучистой энергии 16-25, 58-67 и препятствует обратной утечке лучистой энергии из этого устройства. Энергия, поглощенная окнами 19 и 20, может быть потрачена на охлаждение водного потока 16, поднимающегося вверх между этими окнами. Энергию, поглощенную водным потоком 16, можно дополнительно ввести в процесс для увеличения его эффективности. Вода может продолжать свой подъем в этой структуре к ее куполу, который, как показано на рисунках, состоит из внешнего кожуха 21 и внутреннего кожуха 22. Эти купола могут быть сделаны из микрополированной нержавеющей стали или другого теплопроводящего материалом с высокой отражательной способностью. За счет отражательной способности внешний купол 21 должен отразить сфокусированную солнечную энергию 57, который может попасть на эту поверхность. За счет отражательной способности внутренний купол 22 должен лучистую энергию, полученную внутри этой структуры,отразить обратно в указанную структуру. Теплоту, поглощенную за счет теплопроводности,можно передать водному потоку 16 между структурами 21 и 22. Нагретую воду можно дополнительно ввести в процесс предварительного нагрева. Внешний купол 21 и внутренний купол 22 могут быть разделены прокладками или 15 иными конструктивными способами, которые,скрепляя купола вместе, обеспечивают постоянный зазор между ними. Куполообразная форма не является необходимой, могут быть реализованы и другие формы. В конечном счете воду можно вывести ниже от центра 25 полой опорной структуры 23. В некоторых воплощениях, поверхность опорной структуры 24 может быть сделана из микрополированной нержавеющей стали или другого теплопроводящего не имеющего оксидной пленки материала с высокой отражательной способностью. Лучистая энергия от различных узлов ядра реактора и других узлов устройства захвата энергии 16-25, 58-67 отражается обратно в устройства захвата энергии 16-25, 58-67. Вся поглощенная энергия может быть опять введена дополнительно в процесс предварительного нагрева. Лучистая энергия, поглощенная устройством захвата лучистой энергии 16-25, 58-67, может использоваться для нагревания воды, охлаждающей устройства захвата лучистой энергии 16-25, 58-67. Нагретую воду можно по трубопроводу 26 подать в нагнетающий насос 27. Нагнетающий насос 27 можно использовать, чтобы поднять давление воды приблизительно до десяти атмосфер. Возможно другое давление. Эту подаваемую под высоким давлением воду можно по трубопроводу 28 направить в высокотемпературный теплообменник 29. Высокотемпературный теплообменник 29 может быть использован для перегрева воды. Вода, проходящая по каналу 30 теплообменника 29, нагревается путем теплопередачи за счет тепла, переданного от перегретых сбросовых газов из смежных каналов 41 и 42. Потом этот перегретый пар (в некоторых воплощениях все еще под давлением приблизительно в 10 атм) можно подать непосредственно на реактор первой ступени 32. В некоторых воплощениях высокое давление может использоваться для того, чтобы поднять равновесную температуру термического разложения воды и предохранить этот пар от диссоциации на водород и кислород. Это может быть возможно за счет усиления теплового поглощение солнечной энергии, бомбардирующей реактор первой ступени 32. Сфокусированная солнечная энергия 57, бомбардирующая мишень реактора 37, может быть термическим образом передана в реактор первой ступени 32, так же,как в реактор второй ступени 34 и реактор третьей ступени 36 соответственно. Мишени реактора 37 придана такая форма, которая обеспечивает лучшую абсорбцию солнечной энергии 57 и минимизирует потери, связанные с отражением. В приведенном иллюстрированном воплощении верхняя часть, или выходное отверстие реактора первой ступени 32, соединено с соплом 33. Сопло 33 можно использовать, чтобы ограничить поток газа, при этом допускается 16 создание в реакторе первой ступени 32 повышенного давления. В некоторых воплощениях повышенное давление может увеличить тот объем, который проходит через реакторы 32, 34,и 36, и может увеличить количество продуктов реакции, проходящее через систему в целом. В некоторых случаях, когда доступны более высокие уровнями солнечной радиации 57, чтобы увеличить давления и, следовательно, увеличить скорость получения водорода из этой системы,можно использовать насос 27. Продукт, выходящий из сопла 33, поступает непосредственно в реактор второй ступени 34. По эту сторону сопла может быть реализован мгновенный перепад давления, особенно, если частичное разрежение создается насосами 49 и 52 балансировки процесса (который ниже описан более подробно со ссылкой на другие аспекты этого процесса). Пониженное давление может вызвать эндотермическое расширение перегретого пара,при этом облегчается поглощение дополнительной тепловой энергии для диссоциации указанного пара. Пониженное давление может также снизить равновесную температуру диссоциации. Внутрь проточного канала 35 реактора второй ступени 34 можно поместить подходящий катализатор. В некоторых воплощениях канал 35 реактора второй ступени 34 имеет длину, достаточную, чтобы разложение воды проходило до достижения равновесия. Как показано на рисунке, выходной продукт из реактора второй ступени 34 поступает в реактор(ы) третьей ступени 36. Параллельно можно использовать один или более реакторов третьей ступени 36. Реактор третьей ступени 36 представляет собой вихревой трубчатый реактор, в котором реакционная смесь (содержащая обычно Н, Н 2, О, О 2, гидроксил и Н 2 О) вращается в вихревом потоке, находясь при этом под действием центробежных сил. Во внутреннем пространстве вихревого трубчатого реактора имеет место радиальная стратификация газообразного водорода и газообразного кислорода. О 2 обычно мигрирует к внешней стороне вихревого потока в реакторе третьей ступени 36, откуда и возможно его извлечение, в то время как более легкие элементы Н и Н 2 обычно мигрируют к центру по направлению оси вихря. Удаление водорода из области по направлению оси вихря или удаление кислорода с периферии вихря дополнительно сдвигает равновесие реакции диссоциации. Для уменьшения температуры, необходимой для расщепления воды, в реакторе 36 можно также использовать катализатор. Структура катализатора может повторять спиральный поток указанных газов в реакторе третьей ступени 36, таким образом, чтобы он был приспособлен не создавать помехи спиральным потоком газов. Обычно вихревой трубчатый реактор 36 бывает удлиненным и цилиндрическим, но он может иметь многочисленные устройства,облегчающие диссоциацию, типа конических 17 или сужающихся устройств. Чтобы облегчать образование вихря, трубчатая стенка указанного реактора должна быть симметричной относительно продольной оси реактора. Сброс водорода можно осуществлять через отверстие 38, в то время как сброс кислорода проводят через отверстие 39 системы высокотемпературного трубопровода 40, который является частью всей структуры реактора, включающей 32, 33, 34, 36 и 37. Горячий водород и кислород можно подавать в верхнюю часть высокотемпературного теплообменника 29. Как показано на рисунке, водород подают по каналу 42, а кислород - по каналу 41 высокотемпературного теплообменника 29. Тепловую энергию(используя теплопроводность) и тепловое излучение из каналов сбросового газа 42 и 41 передают на впускающий пар канал 30. Выпускаемое тепло используется для получения перегретого пара, подаваемого на реактор первой ступени 32. Охлажденные водород и кислород можно из высокотемпературного теплообменника 29 по соединительным трубопроводам 43 и 44 соответственно подать в комбинированный солнечный теплообменник-дистиллятор 8, куда водород поступает по каналу 46, а кислород - по каналу 45. Из этих каналов тепло передают в канал 9, где оно используется для нагрева поступающей воды до температуры дистилляции. После высокотемпературного теплообменника 29 все еще остается достаточно тепла, чтобы провести дистилляцию воды в комбинированном солнечном теплообменнике - дистилляторе 8. Потом охлажденный водород можно удалить из комбинированного солнечного теплообменника-дистиллятора 8 и по трубе 47 подать его на вакуумный водородный насос 49. Выходящий из вакуумного водородного насоса 49 продукт можно подать на водяной скруббер 50, где из газообразного водорода удаляют воду. Должно быть понятно, что выходящий водород не может представлять собой 100%-й водород и что, аналогично, кислород не может быть 100% чистым. Любая кислородно-водородная смесь из реактора третьей ступени, выходящая из высокотемпературной трубы 38, может подвергнуться рекомбинации с образованием воды, по мере того,как снижается температура в высокотемпературном теплообменнике 29. После того как с помощью водяного скруббера 50 удаляют воду,остававшийся водород можно направить в хранилище водорода 51. Вода, удаляемая из водяного скруббера 50, может рециркулировать по трубопроводу 55. Охлажденный кислород аналогичным образом удаляют из комбинированного солнечного теплообменника-дистиллятора 8 и по трубопроводу 48 подают на вакуумный кислородный насос 52. Выходящий с вакуумного кислородного насоса 52 продукт может быть подан на водяной скруббер 53, где воду можно отделить от газообразного кислорода. После 18 того как с помощью водяного скруббера 53 удалят воду, оставшийся при этом кислород можно потом направить в хранилище кислорода 54. Вода, удаляемая из водяного скруббера 53, может рециркулировать по трубопроводу 55. Вакуумные насосы 49 и 52 могут быть использованы, чтобы создать вакуум для солнечных реакторов 34 и 36 второй и третьей ступени соответственно. Эти насосы могут поддерживать сбалансированный вакуум, для того чтобы оптимально функционировал реактор третьей ступени 36. Слишком высокий вакуум на вакуумном водородном насосе 49 по сравнению с вакуумным кислородным насосом 52 в некоторых воплощениях приводит к тому, что избыточный кислород попадает в линию выхода водорода. Подобным образом слишком высокий вакуум на вакуумном кислородном насосе 52 по сравнению с вакуумным водородным насосом 49 может в некоторых воплощениях вызывать попадание избыточного водорода в линию выхода кислорода. Указанные вакуумные насосы могут работать при автоматизированном или компьютерном управлении по алгоритмам и справочным таблицам для переменных режимов эксплуатации. На фиг. 3 показан внешний вид солнечной колонны водорода. Верхняя часть конструкции колонны 56 может быть сконструирована с применением известных методов. На верхней части колонны изображено устройство захвата лучистой энергии 16-25, 58-67. Видны внешний купол 21, охлаждаемые водой стойки 58, внешнее зеркальное окно однонаправленного пропускания 19, и внешние опорные элементы окна 17. Сфокусированная солнечная энергия 57 поступает сквозь зеркальное окно однонаправленного пропускания 19. Сфокусированная солнечная энергия 57 отражается от управляемых компьютером зеркал 81, 82, или 83, что показано на фиг. 31, фиг. 32, фиг. 33, фиг. 34 и фиг. 35. Часть этой сфокусированной солнечной энергии 57 используется на комбинированном солнечном теплообменнике-дистилляторе 8 во время запуска процесса в начале дня. После запуска всю сфокусированную солнечную энергию 57 можно сфокусировать в направлении мишени реактора 37 (на фиг. 2) внутри устройства захвата лучистой энергии 16-25, 58-67. Фиг. 4 представляет упрощенный вид сбоку и общее размещение стоек и окна однонаправленного пропускания для системы захвата лучистой энергии 16-25, 58-67 солнечного генератора водорода. Очищенная вода 16 проходит между внутренними и внешними конструкциями 18 и 17 соответственно. Конструкции 18 и 17 могут быть изготовлены из микрополированной нержавеющей стали или другого хорошо отражающего и не тускнеющего материала. Высокая отражательная способность может предотвратить расплавление материала в случае неверно направленной сфокусированной солнечной 19 энергии 57 и при высокой температуре лучистой энергий внутри этих конструкций. Очищенная вода 16, протекающая внутри их, также может поглощать энергию за счет теплопроводности. Очищенная вода поступает вверх между зеркальными окнами однонаправленного пропускания 19 и 20. Сфокусированная солнечная энергия 57 может проходить в систему захвата лучистой энергии 16-25, 58-67 снаружи, при этом лучистая энергия внутри этой структуры отражается обратно в эту структуру. Материалом, используемым для окон 19 и 20, может быть кварцевое стекло. Очищенная вода 16 проходит также наверх между внешними и внутренними окнами 19 и 20 соответственно. Эта вода сохраняет стекло прохладным за счет поглощения энергии путем теплопроводности и теплового излучения. На фиг. 4 показана также конструкция стоек, включающая внутреннюю стойку 59, внешнюю стойку 58, и центральную стойку 60 (которые детализированы на фиг. 5 и фиг. 6). Эти стойки составляют часть устройства захвата лучистой энергии 16-25, 58-67 и предназначены для поддержки и осуществления силовой связи между стеклянными окнами одностороннего пропускания 19 и 20. На фиг. 5 показан вид сверху детали окна с односторонним пропусканием и конструкция стойки установки захвата лучистой энергии. Плоские кварцевые зеркальные стекла одностороннего пропускания 19 и 20 соединены с уплотнителями из силиконового каучука 61. Эти уплотнители могут быть сделаны из любого материала, который может создать влагонепроницаемый уплотнитель, выдерживать температуру горячей воды, и обеспечить некоторую гибкость, так, чтобы могли происходить незначительные движения, вызванные тепловым расширением и сжатием. Центральная стойка 60 представляет собой фиксирующую стойку, которая фиксирует обособленно внешнее стекло 19 и внутреннее стекло 20. Стойка 60 сохраняется прохладной, так как с обеих ее сторон находится вода. Внешняя стойка 58 имеет такую форму,чтобы падающая сфокусированная солнечная энергия отражалась в устройство захвата лучистой энергии 16-25, 58-67 и на мишень 37. Эти стойки имеют удлиненную и заостренную форму, так, чтобы падающая сфокусированная солнечная энергия 57 отражалась под небольшим углом отражения и благодаря этому проникала в устройство захвата лучистой энергии 16-25, 5867. Укороченная стойка с меньшим углом привела бы к тому, что сфокусированная солнечная энергия 57 отражалась вдали от устройства захвата лучистой энергии 16-25, 58-67. Указанная стойка может быть сделана из микрополированной нержавеющей стали или другого теплопроводящего материалом с высокой отражательной способностью. Хромирование стойки должно придать ей высокую отражательную способ 002240 20 ность. Внутренний канал охлаждения 63 внутри указанной стойки 58 делает возможность прохождение по нему воды, чтобы сохранять стойку прохладной. За счет тепловой конвекции вода перемещается от основания этой стойки к ее вершине. В некоторых воплощениях чем горячее становится стойка, тем большее количество воды проходит через нее. Внутренний канал охлаждения 63 внутри стойки 58 может иметь любую форму и может даже соответствовать общим внешним очертаниям этой стойки. Это соответствие общим очертаниям может обеспечить лучшее охлаждение указанной стойки. Внутренняя стойка 59 имеет такую форму,что лучистая энергия отражается от мишени 37 обратно на эту мишень 37 внутри устройства захвата лучистой энергии 16-25, 58-67. Указанная стойка может быть сделана из микрополированной нержавеющей стали или другого теплопроводящего материалом с высокой отражательной способностью. Хромирование стойки должно придать ей высокую отражательную способность. Внутренний канал охлаждения 66 внутри указанной стойки 59 делает возможность прохождение по нему воды, чтобы сохранять стойку прохладной. За счет тепловой конвекции вода перемещается от основания этой стойки к ее вершине. Чем горячее становится стойка, тем большее количество воды проходит через нее. Внутренний канал охлаждения 66 внутри стойки 59 может иметь любую форму и может даже соответствовать общим внешним очертаниям этой стойки. Это соответствие общим очертаниям может обеспечить лучшее охлаждение указанной стойке. На фиг. 6 показан вид сбоку детали окна с односторонним пропусканием и конструкция стойки установки захвата лучистой энергии. Плоские кварцевые зеркальные стекла одностороннего пропускания 19 и 20 находятся между внешней стойкой 58, центральной стойкой 60 и внутренней стойкой 59. Центральная стойка 60 представляет собой фиксирующую стойку, которая фиксирует обособленно внешнее стекло 19 и внутреннее стекло 20. Стойка 60 сохраняется прохладной, так как с обеих ее сторон находится вода. Канал охлаждения воды 63 можно видеть на внешней стойке 58. Вода за счет тепловой конвекции выводится через отверстие 62, потом за счет тепловой конвекции поднимается вверх по каналу 63 внутри стойки 58 и, наконец, выходит в отверстие 64. Аналогично, охлаждающая вода подходит к внутренней стойке 59 через отверстие 65. Потом вода за счет тепловой конвекции поднимается вверх по каналу 66 внутри стойки 59 и, наконец, выходит через отверстие 67. На фиг. 7 показан вид сверху на солнечную водородную колонну с удаленным куполом. В центре видны центральный опорный элемент 23, зона ядра реактора 40 и солнечная 21 мишень 37. Окружающая этот реактор установка представляет собой одно из воплощений окна с односторонним пропусканием и конструкции стойки на основе плоских стеклянных изделий. Внешние зеркала кварцевого стекла одностороннего пропускания 19 окружают устройство захвата лучистой энергии 16-25, 58-67 по внешнему периметру. Видны также внутренние зеркала кварцевого стекла одностороннего пропускания 20. Видны внешние стойки 58, внутренние стойки 59 и центральные стойки 60. Количество этих стоек может меняться в зависимости от конструкции и размера устройства захвата лучистой энергии 16-25, 58-67. Сфокусированная солнечная энергия 57 поступает со всех сторон, чтобы равномерно по всем сторонам нагреть ядро мишени реактора 37. На фиг. 8 представлена та же проекция,что и на фиг. 7, но он показывает другое воплощение стеклянных устройств, для которых не требуется стоек, а конусообразные стеклянные воронки одностороннего отражения 19 и 20 образуют структурные мембраны и окна захвата лучистой энергии. Такое воплощение менее сложно за счет того, что не требуются уникальной конструкции стойки, изображенной на фиг. 7. Внешняя конусообразная воронка кварцевого стекла одностороннего пропускания 19 допускает проникновение сфокусированной солнечной энергии 57. Потом сфокусированная солнечная энергия 57 проходит через поток охлаждающей воды 16, а затем - через внутреннюю воронку кварцевого стекла пропускания. Водный поток 16, находящийся между внешней воронкой 19 и внутренней воронкой 20, сохраняет внешнюю воронку 19 и внутреннюю воронку 20 охлажденными. Вся энергия, поглощенная внешней воронкой 19, или внутренней воронкой 20, или водным потоком 16, дополнительно вводится в процесс в форме подогрева воды для последующей обработки нисходящего потока. На фиг. 9 изображен спиралеобразный канал 30, который представляет собой путь движения воды и ее продуктов внутри теплообменника на фиг. 10. Указанная спираль в основном имеет форму пружины. На фиг. 9 показана прямоугольная или квадратная спираль; однако,возможна любая форма поперечного сечения(такая, как круговая, эллиптическая или иная). На фиг. 10 представлено воплощение высокотемпературного теплообменника 29,имеющего спиралеобразный подающий воду канал 30, поднимающийся вверх по многочисленным спиралеобразным устройствам теплообменника 29. Такая спираль может в небольшом пространственном объеме создать большую область теплопередачи. Эта спираль может также создать центробежную силу, заставляющую воду и пар прижаться к внешним стенкам подающей спирали 30. Усилие, прижимающее воду и пар к внутренней части подающей спи 002240 22 рали 30 может увеличить передачу тепла от теплопроводящего материала 68, из которого состоит материал спирали. Меньшего размера выводящие спирали 41 и 42 подают кислородные и водородные продукты вниз по этим спиралям в направлении спирального канала 30, противоположном подаваемым воде и пару. Эти выводящие спирали 41 и 42 прилегают друг к другу и фактически параллельны подающей спирали 30. Четыре выводящие кислород спирали 41 и четыре выводящие водород спирали 42 показаны на фиг. 10; указанные спирали параллельны друг другу. Количество выводящих спиралей не является критическим; однако, большое их количество было бы предпочтительно, чтобы они эффективно действовали в качестве каналов теплопередачи для большего объема сбросовых газов - кислорода в выводящей спирали 41 и водорода в выводящей спирали 42. Обычно большое количество выводящих спиралей 41 и 42 должно обеспечить лучшую теплопередачу. Внутренние поверхности подающей спирали 30 и выводящих спиралей 41 и 42 необязательно должны иметь квадратную, круглую или прямоугольную формы. Поперечные сечения подающей спирали 30 и выводящих спиралей 41 и 42 могут быть такими, что площадь поверхности существенно увеличивается, что показано на фиг. 10 А, 10 Б, 10 В и 10 Г. Благодаря этой увеличенной площади поверхности более эффективно осуществляется передача тепла к теплопроводящему материалу 68. Материал 68 может (в альтернативных воплощениях) представлять собой любой подходящий теплопроводящий материал, который может выдерживать высокие температуры, требуемые в теплообменнике 29. Типичные материалы могут включать теплопроводящие керамические материалы типа оксида циркония и многие другие (в патентах, упомянутых выше,содержится раскрытие подходящих материалов,и на них имеется ссылка). Материал 69, приведенный на фиг. 10 представляет собой термостойкий материал, который способен выдержать высокие температуры, необходимые для высокотемпературного теплообменника 29. Типичный изоляционный материал может включать оксиды алюминия или любого другого, подходящего для такого применения материала. Термостойкий материал 69 предотвращает тепловые короткие замыкания соседних витков теплопроводного материала 68 в спиралеобразной структуре. Материал 69 создает теплоизолирующий барьер, предотвращающий тепловые короткие замыкания в материале спирали 68. По одному из воплощений методом изготовления высокотемпературного теплообменника 29 может быть процесс прецизионного литья. Внутренние полые формы для литья высокотемпературного теплообменника 29 могут быть сделаны из воска, пригодного к обработке резанием. Материалы для изготовления высокотем 23 пературного теплообменника 29 заливают вокруг этих восковых форм. Керамический материал может быть в виде порошка, который смешивают с жидким связующим компонентом для получения шликера. Этот материал выкладывают слоями, чтобы получить чередующиеся слои проводящего материала 68 и изоляционного материала 69. В некоторых воплощениях воск,пригодный к обработке резанием, может не выдержать свой собственный вес по всей длине спирали, тогда его можно получить поэтапно. Однако в некоторых воплощениях может быть необходимо быстро собрать устройство 29, так,чтобы керамика еще не высохла. Это может потребоваться, если материалы 68 и 69 при последующем спекании должны сплавиться между собой. После того, как конструкция собрана целиком (что необязательно включает только высокотемпературный теплообменник 29, но может также включать другие части реактора),керамическому материалу следует дать время для отверждения. После отверждения полученную конструкцию следует нагреть для выплавления внутренних восковых форм. Конструкция в целом должна быть такой, чтобы воск вытекал, не образуя углублений воскового слоя в любой ее части. Когда воск выплавлен, то следует спекать конструкцию целиком. В альтернативном методе получения могут использоваться светоотверждаемые жидкие полимеры, трехмерная модель полной структуры которых сконструирована с помощью компьютера. Можно использовать компьютерную программу к срезу трехмерной модели, слой за слоем с помощью лазера проследить строение этого слоя внутри полимера. Излучение лазера должно вызвать затвердевание этого слоя полимера. Слой, находящийся над слоем отвержденного полимера,должен воссоздать форму всех внутренних полых структур внутри цельной керамической конструкции. Затем следует залить керамику в соответствующие слои вокруг отвержденной полимерной конструкции. После отверждения керамики из этой конструкции будет выплавляться полимер, а оставшаяся керамика должна подвергнуться спеканию. Другой метод изготовления может состоять в механической обработке твердых блоков керамического материала. На фиг. 10 А, 10 Б, 10 В и 10 Г показаны возможные формы внутренней структуры спиралей 30, 41 и 42 на фиг. 10. Эти формы могут представлять собой вариант эффективного увеличения площади поверхности внутренних структур и, следовательно, увеличения передачи тепла к жидкостям, протекающим по этим структурам и от них. Выступы зубообразной формы могут быть шире у стенок канала тока жидкости (такого, как спиралевидный канал 30 на фиг. 10 Б) и становится уже по направлению к центру канала. Более широкое основание обеспечивает большую теплопроводность материала способом, аналогичным тому, которым были разрабо 002240 24 таны теплопоглотители для охлаждения электронного оборудования. Эти выступы сами могут иметь на своей поверхности выступающие части, что еще увеличивает их площадь поверхности (это детализировано на фиг. 10 Г). В альтернативных воплощениях спиралей 30, 41 и 42 высокотемпературного теплообменника на фиг. 10 могут быть использованы различные формы конструкции спиралей. Эти формы могут также быть использованы в спирали 31 солнечного реактора первой ступени на фиг. 18, и в спирали 35 солнечного реактора второй ступени на фиг. 20. На фиг. 11 показана деталь другого воплощения высокотемпературного теплообменника 29 на фиг. 10, показано сечение спирали на фиг. 10, на котором наглядно видны тепловые прерыватели вдоль траектории спирали. Эти тепловые прерыватели содержат термоизоляционные материалы 70, ими может и материал 69 на фиг. 10. На фиг. 12 линиями представлены траектории теплообменника 29 на фиг. 10. Волнистыми линиями представлены спирали, показанные в высокотемпературном теплообменнике 29, их геометрическая ось является каналом подачи воды вверх, а четыре линии с каждой из сторон представляют собой канал водорода 41 и канал кислорода, по которым осуществляется их подача вниз. Указанная конструкция параллельна конструкции спирали. Такое представление направления движения линией, параллельной спирали, сделано для ссылки при обсуждении других воплощений (фиг. 13 и фиг. 14). Фиг. 13 представляет собой другое воплощение высокотемпературного теплообменника на фиг. 10, в котором двойная спираль содержит канал вывода водорода 42 и канал вывода кислорода 41, и она окружает спираль подачи воды 30, образуют целостную спираль. В этом воплощении объем выводимых газообразных водорода и кислорода больше, чем объем подаваемой воды и пара, причем отсутствуют параллельные каналы, как это было на фиг. 12. Фиг. 14 представляет собой другое воплощение высокотемпературного теплообменника на фиг. 10, в котором присутствует тройная спираль. Эта тройная спираль, спирали вокруг самого теплообменника образуют целостную спираль. Другой вариант должен иметь несоставную компоновку тройных спиралей, параллельных друг другу, что по устройству аналогично солнечному реактору третьей ступени 36 на фиг. 26. Эти спирали меньшего размера должны вызвать большие центробежные усилия. Спирали меньшего размера можно также использовать в других воплощениях высокотемпературного теплообменника 29 на фиг. 10,солнечного реактора первой ступени 32 на фиг. 18 и солнечного реактора второй ступени 34 на фиг. 20. Могут быть возможны другие воплощения. 25 Фиг. 15 представляет вид сверху другого воплощения высокотемпературного теплообменника 29 на фиг. 10, в котором каналы теплопередачи (в противоположность спиральным) находятся в одном плоском слое. В этом воплощении высокотемпературного теплообменника теплопроводящий материал 68 образует диск, в котором каналы жидкости обработаны механически. Тепловой прерыватель 70, который может включать теплоизоляционный материал или иметь воздушный зазор, предотвращает тепловое короткое замыкание внутри диска высокотемпературного теплообменника. Канал 30,подводящий воду и пар, находится между каналом 41, выводящим кислород, и каналом 42,выводящим водород. Вода и пар в канале 30 движутся в направлении, противоположном движению кислорода и водорода в каналах 41 и 42. Многочисленные высокотемпературные диски теплообменника соединены последовательно, что показано на виде сбоку на фиг. 16. Фиг. 16 представляет собой боковую проекцию фиг. 15, который является другим воплощением высокотемпературного теплообменника 29 на фиг. 10. В канале 30, 41 и 42 каждый теплообменный слой, состоящий из теплопроводящего материала 68, связан с другим слоем с помощью одного и того же высокотемпературного материала. Каждый слой отделен слоем теплового прерывателя из теплоизоляционного материала 69, что предотвращает тепловое короткое замыкание. Фиг. 17 представляет спиральный канал 31 внутри солнечного реактора первой ступени,изображенного на фиг. 18, где показан вид в разрезе солнечного реактора первой ступени. Этот спиральный канал аналогичен спиральному каналу 30 высокотемпературного теплообменника 29 на фиг. 10. Разновидности указанного спирального канала 31 могут иметь тот самый вид, который показан на фиг. 10 А, 10 Б, 10 В и 10 Д. Фиг. 18 представляет вид в разрезе солнечного реактора первой ступени 32. Все устройство может быть сделано из одного и того же теплопроводного материала. Перегретый пар из высокотемпературного теплообменника 29 на фиг. 10 поступает в основание солнечного реактора первой ступени 32. Этот пар поднимается вверх по спиралеобразному каналу 31. Центробежная сила спиралеобразного движения пара вызывает его сжатие внешними стенками канала 31, и поэтому увеличивает эффективность теплопередачи теплопроводного материала, из которого сделан указанный реактор первой ступени. Это может быть тот же самый материал, что и как теплопроводный материал 68 высокотемпературного теплообменника 29 на фиг. 10. Пар также находится под давлением, что в дальнейшем увеличит эффективность его теплопередачи. Это давление поддерживается с помощью сопла 33 на фиг. 1 и фиг. 2 и нагнетающего на 002240 26 соса 27 на фиг. 1 и фиг. 2. Каналы выхода высокотемпературного газа 38 и 39 на фиг. 18 предназначены для вывода газообразных водорода и кислорода соответственно. Фиг. 19 представляет собой спиралеобразный путь движения 35 внутри солнечного реактора второй ступени, показанного на фиг. 20. Этот спиралеобразный канал подобен спиралеобразному каналу 31 на фиг. 18, и спиралеобразному каналу 30 высокотемпературного теплообменника 29 на фиг. 10. Разновидности указанного спирального канала 35 могут иметь тот самый вид, который показан на фиг. 10 А, 10 Б,10 В и 10 Д. В другом воплощении реактора второй ступени 34 спиральный канал 35 также может содержать катализатор, размещенный внутри канала тока пара 35. Этот катализатор может оказывать воздействие, вызывающее диссоциацию пара при более низких температурах. Возможно применение сплавов платины,металлов платиновой группы или других каталитических сплавов. Фиг. 20 представляет вид в разрезе солнечного реактора второй ступени. Спиральный канал 35 можно заметить сверху около внешнего торца теплопроводного материала реактора. Поскольку сфокусированная солнечная энергия 57 на фиг. 2 бомбардирует внешний торец ядер 32, 34 и 36 реактора на фиг. 2, желательно наличие спирали около внешнего торца; их можно видеть в реакторе первой ступени на фиг. 18 и реакторе второй ступени на фиг. 20. Перегретый пар из солнечного реактора первой ступени 32 на фиг. 18 поступает в основание солнечного реактора второй ступени 34,пройдя через сопло 33 на фиг. 1 и фиг. 2. Этот пар поднимается по спирали канала 35 солнечного реактора второй ступени. Центробежная сила спиралеобразного движения пара вызывает его сжатие внешними стенками канала 35 и поэтому увеличивает эффективность теплопередачи теплопроводного материала, из которого сделан указанный реактор второй ступени (такой, как тот же материал, что и теплопроводный материал 68 высокотемпературного теплообменника 29 на фиг. 10). Пар также может быть под частичным разрежением, которое может снизить равновесные температуры. Это частичное разрежение можно поддерживать с помощью сопла 33 на фиг. 1 и фиг. 2, и вакуумных насосов 49 и 52 на фиг. 1 и фиг. 2. Введение катализатора внутрь канала 35 солнечного реактора второй ступени 34 на фиг. 20 может еще снизить равновесную температуру. Каналы выхода высокотемпературного газа 38 и 39 на фиг. 18 предназначены для вывода газообразных водорода и кислорода соответственно. На фиг. 21 показано изображение снаружи вихревой трубки 71 солнечного реактора третьей ступени 36. На указанном виде обозначены также вихревая насадка осевого вращения 72 и затвор перепуска кислорода 76. Фиг. 22, 23 и 24 27 представляют собой поперечный вид этой вихревой трубки. Фиг. 22 представляет собой поперечный вид вихревой трубки 71 внутри солнечного реактора третьей ступени 36 и трубопровода подачи 74. Равновесная смесь частично диссоциированного пара из канала 35 солнечного реактора второй ступени 35 на фиг. 2 поступает в указанный трубопровод 74. Этот трубопровод направляет равновесную смесь, в основном содержащую пар (но и водород, кислород и гидроксил), в вихревую насадку осевого вращения 72, в которую впрыскиватель 73 по касательной впрыскивает пар в вихревую трубку 71. Пар 75 описывает вихревое или спиралеобразное движение вокруг внутренней поверхности вихревой трубки 71 и выходит через затвор перепуска кислорода 76. Другие детали процесса, происходящего внутри этой вихревой трубки, будут объяснены на фиг. 25. Фиг. 23 показывает вид с торца детали одного воплощения форсунки впрыскивателя вихревой трубки солнечного реактора третьей ступени. Фиг. 23 изображает форсунку впрыскивателя 72 с одноканальным впрыскивателем 73. На этом рисунке пар, поступающий через канал впрыскивателя 73, вращается внутри вихревой трубки 72 в направлении, противоположном направлению часовой стрелки. Возможно изменить указанную конструкцию на конструкцию с вращением по часовой стрелке. Направление вращение не является фактором общего воплощения настоящего изобретения. Пар 75 спускается вниз по внутренней поверхности вихревой трубки 71 на фиг. 22. Фиг. 24 представляет собой детализованную проекцию другого воплощения вихревой трубки внутри реактора третьей ступени, и на ней показано более одного впрыскивателя 73 и трубопроводы подачи 74. Экспериментальное исследование показало, что количество впрыскивателей не может существенным образом влиять на функционирование различных воплощений вихревой трубки, хотя оно может увеличить количество пара, способного пройти сквозь указанную трубку. В разных воплощениях было использовано от 1 до 8 впрыскивателей. В таких воплощениях количество проходящего пара увеличивается почти пропорционально количеству впрыскивателей. Фиг. 25 представляет воплощение детализованной конструкции солнечного реактора третьей ступени 36 на фиг. 2, которая содержит указанную вихревую трубку. Материалами, используемыми в солнечном реакторе третьей ступени на фиг. 25, может быть высокотемпературная теплопроводящая керамика или другие материалы, способные функционировать при высоких температурах. Аналогичные материалы можно использовать в других объектах настоящего изобретения, таких как солнечные реакторы второй и третьей ступеней на фиг. 18 и фиг. 28 20 соответственно, и части высокотемпературного теплообменника 29, как это представлено на фиг. 10. На фиг. 25 сделана разная штриховка, чтобы были явно видны вихревая трубка и ее части внутри солнечного реактора третьей стадии, хотя в них использовался один и тот же материал. Равновесная смесь частично диссоциированного пара из канала солнечного реактора второй ступени 36 на фиг. 20 поступает в трубопровод 74 на фиг. 25. Этот трубопровод направляет равновесную смесь, в основном содержащую пар (но и водород, кислород и гидроксил), в вихревую насадку осевого вращения 72, в которую впрыскиватель 73 по касательной впрыскивает указанный пар в вихревую трубку 71. Пар 75 описывает вихревое или спиралеобразное движение вокруг вихревой трубки 71 и выходит через затвор перепуска кислорода 76. Этот пар распространяется из насадки впрыскивателя 73 к затвору перепуска кислорода 76,совершая спиралеобразное или вихреобразное движение. Это вихревое действие приводит к стратификации равновесной смеси, при которой более тяжелые компоненты кислорода мигрируют к наружной окружности указанной вихревой трубки 71, в то время как более легкие продукты водорода мигрируют по направлению к центру вихревой трубки 71. Полая труба отбора 77 проницаема для водорода и выводит его через небольшие отверстия перфорации. В иллюстративных воплощениях по всей длине трубы отбора водорода, за исключением участка 79 этой трубы, снабжены пористыми испарителями системы Порион. Водород выводят через высокотемпературный трубопровод 38. Участок 79 выводящей трубы 77 приспособлен, чтобы предотвратить выход скопления кислорода около затвора перепуска кислорода 76 по выводящей трубе 77. Удаление водорода сдвигает равновесие реакционной смеси, принуждая большее количество пара и гидроксила диссоциировать на большее количество водорода и кислорода, чтобы поддержать равновесный баланс при заданной температуре. Сфокусированная солнечная энергия 57 на фиг. 2 передается термическим путем и излучается от мишени 37 на солнечный реактор третьей ступени 36. Внешняя поверхность солнечного реактора третьей ступени 36 окружает указанную вихревую трубку 71, что видно на фиг. 25. В солнечном реакторе третьей ступени на фиг. 25 требуется непрерывная подача тепловой энергии, так как она необходима для непрерывной диссоциации пара на водород и кислород. Хотя в солнечных реакторах водорода первой и второй ступени требуется большое количество энергии, еще больше ее требуется в солнечном реакторе третьей ступени. Нарушение равновесия в солнечном реакторе третьей ступени предпочтительно может вызвать более высокий процент диссоциации, 29 чем тот, который мог быть достигнут. Эту особенность можно использовать для того, чтобы уменьшить количество рециклов и, следовательно, снизить количество энергии, теряемой в ходе этого процесса. Это также увеличивает производительность всей системы в целом за счет уменьшения числа рециклов. Кислород, оставшийся в вихревом трубопроводе 71 на фиг. 25, может вращаться вокруг затвора перепуска кислорода 76. Угол выходного отверстия затвора перепуска кислорода предпочтительно таков, что он соответствует естественному потоку, который стремятся занять выходящие газы. Указанный угол затвора перепуска кислорода в одном из воплощений показан на фиг. 5 таким, как он был определен экспериментально. Могут также функционировать и другие углы. Тот кислород, который растекается над затвором перепуска кислорода 76, поступает внутрь камеры 80. Камера 80 имеет такую форму, что она не мешает неустановившемуся перетоку кислорода из затвора перепуска кислорода 76 к высокотемпературному трубопроводу выхода кислорода 39. Камера 80 приспособлена,чтобы препятствовать разрыву потока, что могло бы мешать образованию вихря в вихревой трубке 71. В одном иллюстративном примере процесса по настоящему изобретению стальная вихревая трубка 71 реактора, показанная на фиг. 2124, заполнена бронзовой трубкой вывода водорода (что схематически показано на фиг. 25), а смесь газообразных водорода и азота вводится в этот реактор по касательной, образуя при этом вихрь. На выводящую трубу накладывают давление, и воспламеняющийся газовый поток,обогащенный газообразным водородом, извлекают из аксиальной области этого вихря, используя указанную выводящую трубку. Газовый поток, обогащенный азотом, получают из затвора перепуска кислорода 76. В другом воплощении указанной вихревой трубки 71 в равновесную смесь 75 может быть помещен катализатор 78, для того чтобы облегчить низкотемпературную диссоциацию пара. В одном испытании применяли платиновый катализатор на керамической трубчатой подложке для снижения температуры, требуемой для диссоциации примерно до 1300 С, а в другом испытании при применении разных каталитических структур - до 1426 С (во время этих испытаний реактор не функционировал так, чтобы поддерживать вихревое движение). Поток пара предпочтительно не создает помехи катализатору 78, так что стратификация не нарушается. В одном воплощении указанный катализатор осаждают на керамическую структуру, которая расположена спиралеобразно по тому же направлению движения, что и поток пара 75, проходящий сквозь вихревую трубку 71. Частичное разрежение, создаваемое процессом балансировки насосов 49 и 52 на фиг. 1 и 30 фиг. 2 может привести к тому, что для получения тех же уровней равновесных концентраций пара, водорода, кислорода и гидроксила требуются меньшие температуры. Позже непрореагировавший гидроксил может рекомбинировать с кислородом или водородом, давая при охлаждении в высокотемпературном теплообменнике(на фиг. 10) воду. Фиг. 25 А представляет собой другое воплощение солнечного реактора третьей ступени,в котором выводящая кислород труба 85 помещена в вихревую трубку 71. Кислород удаляют с периферии указанной вихревой трубки 71. При удалении только водорода и кислорода или их вместе может произойти нарушение равновесия. Фиг. 26 представляет собой вид в разрезе многочисленных узлов вихревых трубок внутри солнечного реактора третьей ступени 36 и смонтированных на крышке солнечного реактора второй ступени 34. На фиг. 26 изображено восемь солнечных реакторов третьей ступени,смонтированных внутри цилиндрического шаблона на крышке солнечного реактора второй ступени. Относительно небольшой внутренний диаметр этих вихревых трубок внутри указанных солнечных реакторов третьей ступени 36 может быть пригоден для того, чтобы за счет действия центробежных сил обеспечить послойное разделение равновесной реакционной смеси. В некоторых воплощениях вихревые трубки меньшего диаметра для того же объема пара создают значительно большие центробежные силы, чем вихревые трубки большего диаметра; однако, в некоторых воплощениях с вихревыми трубками небольшого диаметра послойное разделение может быть очень слабым. В некоторых воплощениях вихревые трубки большего диаметра могут обеспечить стратификацию очень высокого качества. В некоторых воплощениях угловые скорости пара в вихревой трубке могут быть существенно меньше молекулярной скорости этого пара, используемого в трубках большего диаметра. Фиг. 27, 28, 29 представляют собой другое воплощение - размещение солнечного реактора третьей ступени 36 относительно спирального солнечного реактора второй ступени 35. В этом воплощении обеспечивается спираль еще более незначительного диаметра. Равновесная смесь пара, водорода, кислорода и гидроксила (пара) размещается послойно по мере распространения указанного пара вдоль этой спирали. Когда парообразная смесь оказывается около конца первой спирали, ряд отсекателей разрезает этот поток, удаляя сгущение водорода с ее внешнего радиуса через выходное отверстие 38. В то же время сгущение кислорода удаляют с ее внутреннего радиуса через выходное отверстие 38; это изображено на фиг. 29, представляющем вид сверху описанного воплощения. 31 Промежуточные парообразные продукты перемещаются на следующую стадию, что видно по фиг. 27 и сводной проекции солнечного реактора третьей ступени на фиг. 28. В этом воплощении показаны три стадии, однако, можно использовать их большее или меньшее число. Фиг. 28 показывает, что на каждой стадии диаметр спиралей меньше, чем на предыдущей стадии. Это объясняется тем, что при меньшем количестве пара для поддержания определенных скоростей внутри указанной спирали для эффективного разделения необходим ее меньший радиус. Фиг. 28 представляет собой сводный вид сбоку другого воплощения солнечного реактора третьей ступени, показанного на фиг. 27. Фиг. 29 представляет собой вид сверху для воплощения, описанного на фиг. 28. Фиг. 30 представляет собой другое воплощение солнечного реактора третьей ступени. В этом воплощении используется альтернативная спиральная трубка. В этом воплощении стратификация происходит, когда реакционная смесь перемещается вниз по вихревой трубке 71 солнечного реактора третьей ступени 36, от вихревой насадки 72 по направлению к отверстию выхода водорода 38 и к отверстию выхода кислорода 39. Промежуточные продукты реакции пара и гидроксила перемещаются к вихревой трубке второй стадии, диаметр которой меньше, так как присутствует меньшее количество пара и требуется достаточная центробежная сила для послойного распределения этого пара по мере продолжения диссоциации на компоненты. Может быть использовано любое количество стадий. Фиг. 31 представляет собой вид сбоку типичной солнечной водородной станции, которую географически следует расположить в широтах, близких к экватору, где солнце стоит высоко в небе. Зеркало 81 следует за солнцем и фокусирует солнечное излучение 57 по направлению к куполу солнечного реактора на верхней части колонны 56. Фиг. 32 представляет собой вид сверху для фиг. 31. Управляемые компьютером зеркала 81 следуют за солнцем, чтобы сфокусировать его излучение на вершину колонн 56. Указанные зеркала размещены вокруг этой колонны. Фиг. 33 представляет собой вид сбоку типичной солнечной водородной станции, которую географически следует расположить в широтах, далеких от экватора, где угол солнца над горизонтом мал. Управляемые компьютером зеркала 81 следуют расположить севернее указанной колонны в северных широтах и южнее этой колонны в южных широтах. Некоторую долю солнечного излучения 57 от зеркал 81 направляют к зеркалу 82. Зеркало 82 отражает солнечное излучение 57 на ту часть колонны 56,которая не должна была бы получить солнечное излучение 57. Зеркалу 82 придана такая форма,что оно фокусирует свет на вершине колонны 56. Количество солнечного излучения, отражен 002240 32 ного от зеркала 82, должно быть очень остронаправленным. По этой причине зеркало 82 следует охлаждать водой. Воду, нагретую в результате охлаждения зеркала 82, можно использовать для предварительного подогрева в описываемом процессе. Фиг. 34 представляет собой вид сверху фиг. 33 и демонстрирует, каким образом должно быть изогнуто зеркало 82, чтобы оно отражало сфокусированную солнечную энергию 57 к затемненной стороне колонны. Фиг. 35 демонстрирует солнечную водородную станцию небольшого масштаба, которая использует специально профилированную отражающую кювету и непосредственно следует за солнцем. В этом случае размер тени, отбрасываемой куполом колонны 56, значителен по сравнению с размером площади улавливания зеркала 83. Зеркальный конусный рефлектор 84 помещен на вершину купола колонны 56. Конусный рефлектор 84 отражает солнечную энергию 57 так, чтобы она не облучала сам купол, но отражалась в специально сделанную по контуру торца зеркала зону 83. Торцевые контуры зеркала 83 отражают эту солнечную энергию 57 в купол на вершине указанной колонны 56. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Процесс получения водорода из воды,включающий:(а) нагревание воды до температуры ее диссоциации для получения реакционной смеси диссоциированной воды, содержащей газообразный кислород и газообразный водород;(б) формирование в реакционной смеси вихря, который подвергает эту реакционную смесь действию центробежных сил, направленных вдоль продольной оси внутреннего пространства вихревого трубчатого реактора так,что во внутреннем пространстве указанного реактора осуществляется радиальная стратификация газообразного водорода и газообразного кислорода; и(в) предпочтительное извлечение из этой реакционной смеси газообразного водорода на удаленных участках вдоль продольной оси внутреннего пространства вихревого трубчатого реактора. 2. Процесс получения водорода из воды,включающий:(а) нагревание воды до температуры ее диссоциации для получения реакционной смеси диссоциированной воды, содержащей газообразный кислород и газообразный водород;(б) формирование в реакционной смеси вихря, который подвергает эту реакционную смесь действию центробежных сил, направленных вдоль продольной оси внутреннего пространства вихревого трубчатого реактора так,что во внутреннем пространстве указанного реактора осуществляется радиальная стратифи 33 кация газообразного водорода и газообразного кислорода; и(в) предпочтительное извлечение из этой реакционной смеси газообразного кислорода с периферийных зон этого вихревого потока вдоль участков, удаленных от периферии вихревого трубчатого реактора. 3. Процесс по п.2, включающий, кроме того, предпочтительное извлечение газообразного водорода с периферийных зон этого вихревого потока вдоль участков, удаленных от периферии вихревого трубчатого реактора. 4. Процесс по пп.1, 2 или 3, отличающийся тем, что воду до температуры диссоциации нагревают с помощью солнечного излучения, сфокусированного на вихревом трубчатом реакторе. 5. Процесс по пп.1, 2, 3 или 4, отличающийся тем, что температура диссоциации воды составляет от приблизительно 1800 до приблизительно 3000 С. 6. Процесс по пп.1, 2, 3, 4 или 5, отличающийся тем, что указанную реакционную смесь приводят в контакт с катализатором, катализирующим диссоциацию воды на водород и кислород. 7. Процесс по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что предпочтительно, чтобы стадия экстракции включала применение вакуума для экстракции конкретного газа. 8. Вихревой трубчатый реактор, имеющий:(а) вытянутую стенку с двумя торцевыми поверхностями, при этом указанные стенка и торцевые поверхности вместе определяют внутреннее пространство, имеющее продольную ось,и они адаптированы к реализации вихревого процесса;(б) впускное отверстие на первой торцевой поверхности для тангенциального ввода газа во внутреннее пространство, чтобы этот газ начал периферийное движение по внутреннему пространству вдоль продольной оси при образовании вихревого потока;(в) трубку отвода водорода, расположенную концентрически во внутреннем пространстве вдоль продольной оси; причем эта трубка проницаема для газообразного водорода на участках, размещенных обособленно вдоль оси. 9. Вихревой трубчатый реактор, имеющий:(а) трубчатую стену с двумя торцевыми поверхностями, при этом указанные стенка и 34 торцевые поверхности вместе определяют внутреннее пространство, имеющее продольную ось,и они адаптированы к реализации вихревого процесса;(б) впускное отверстие на первой торцевой поверхности для тангенциального ввода газа во внутреннее пространство, чтобы этот газ начал периферийное движение по внутреннему пространству вдоль продольной оси при образовании вихревого потока;(в) трубку для отвода кислорода, расположенную концентрически во внутреннем пространстве вдоль продольной оси; причем эта трубка проницаема для газообразного кислорода на участках, размещенных обособленно вдоль оси. 10. Вихревой трубчатый реактор по п.9,содержащий, кроме того, трубку отвода водорода, концентрично расположенную во внутреннем пространстве вдоль продольной оси, причем эта трубка проницаема для газообразного кислорода на участках, размещенных обособленно вдоль оси. 11. Вихревой трубчатый реактор по любому из пп.8, 9 или 10, отличающийся тем, что указанный реактор содержит жаростойкий материал, способный выдержать температуру диссоциации воды. 12. Вихревой трубчатый реактор по п.11,отличающийся тем, что температура диссоциации воды составляет от приблизительно 1800 до приблизительно 3000 С. 13. Вихревой трубчатый реактор по любому из пп.8-12, содержащий, кроме того, катализатор, размещенный так, чтобы иметь контакт с вихрем, и приспособленный, чтобы катализировать диссоциацию воды на водород и кислород. 14. Вихревой трубчатый реактор по любому из пп.8-13, содержащий, кроме того, вакуумный насос, имеющий подвижную связь с выводящей трубой, для того, чтобы создать в выводящей трубе давление, более низкое, чем во внутреннем пространстве указанного вихревого трубчатого реактора. 15. Вихревой трубчатый реактор по любому из пп.8-14, имеющий, кроме того, средства фокусирования на вихревом трубчатом реакторе сфокусированной солнечной энергии.