Процесс выделения энергии и устройство для его осуществления

ПРОЦЕСС ВЫДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ДЖОША МАРИЯ КЬЯРА (IT) Процесс выделения энергии, характеризующийся генерацией положительного концентрического импульсного магнитного поля посредством импульсов магнитного поля, сходящихся только в одну точку пространства, для обеспечения временного слияния ядер изотопов водорода и их последующего высвобождения; реактор для осуществления процесса и устройство, содержащее реакторы. 013912 Изобретение относится к процессу выделения энергии и к устройству для его реализации. В частности, изобретение относится к реактору, действующему на основе удержания изотопов водорода импульсным концентрическим магнитным полем. Большое количество реакторов на основе ядерного синтеза базируется на том принципе, что в результате синтеза (т.е. для удержания магнитным полем) двух изотопов водорода (т.е. дейтерия и трития),порождается ядро гелия и нейтрон, оба из которых обладают высокой кинетической энергией. Современные подходы, базирующиеся на полном слиянии ядер изотопа водорода, демонстрируют большие трудности в отношении эксплуатации и управления. Используемая для этого аппаратура имеет значительные размеры, требует высоких энергий для запуска ядерного синтеза и все еще находится на экспериментальной стадии. Различные подходы к удержанию магнитным полем как в основе замкнутой конфигурации (например, оригинальный русский токамак, американский стелларатор, немецкий токамакASDEX, французский токамак TFR, американский токамак PLT), так и в открытой конфигурации (например, конструкция "магнитных зеркал", конструкция "выпуклого поля", "тандемная конфигурация" и т.д.), очень сложны и демонстрируют весьма нестабильную работу. Самые современные крупногабаритные экспериментальные установки с удержанием магнитным полем, как то европейский JET, американский TFTR в Принстоне, японский JT60, DIII-D в Калифорнии иTora Supra во Франции, показали важные результаты в отношении удержания магнитным полем, хотя и в течение весьма ограниченного времени и с большими трудностями, которые необходимо преодолеть(рассеяние мощности в обмотках, наличие включений в плазме и т.д.), а также необходимость очень больших капиталовложений в их развитие и наладку (см. объединенный проект ITER). Другие методы,например инерционное удержание как с прямой, так и непрямой имплозией, также сталкиваются с большими проблемами и также требуют значительных инвестиций. Авторы настоящего изобретения предлагают использовать процесс полусинтеза, а именно временное слияние с последующим высвобождением двух изотопов водорода, одинаковых или отличающихся друг от друга, т.е. дейтерия и трития, которые при сближении друг с другом посредством импульсов магнитного поля, сходящихся в одну точку пространства, образуют нестабильное ядро гелия, которое расщепляется (после спада импульса магнитного поля) на первоначальные ядра самих изотопов. В этом процессе высвобождается большое количество энергии, значительно превышающее энергию, необходимую для создания импульсного магнитного поля. Энергия, высвобождаемая в результате преобразования малой массы ядер, участвующих в процессе полусинтеза, преобразуется из кинетической энергии в тепловую энергию, которая затем используется. Авторы также разработали устройство для реализации этого процесса. Устройство включает в себя,по существу, внешний контейнер, в которой создан высокий вакуум. Реактор установлен внутри контейнера, где положительное импульсное магнитное поле создается посредством отдельных импульсов магнитного поля, которые все сходятся в одну точку пространства. Реактор снабжен удобными системами отвода тепловой энергии. Процесс и способ, отвечающие изобретению, находят свое применение там, где требуется управляемая выработка энергии. Таким образом, задачей настоящего изобретения является процесс выделения энергии, характеризующийся генерацией положительного концентрического импульсного магнитного поля посредством импульсов магнитного поля, сходящихся только в одну точку пространства, в присутствии ионизированного водяного пара, содержащего изотопы водорода, в котором импульсы магнитного поля генерируются с частотой и интенсивностью, обеспечивающими временное слияние ядер изотопов водорода и их последующее высвобождение. Изотопами водорода предпочтительно являются дейтерий и/или тритий. В одном варианте осуществления процесса, отвечающего изобретению, энергия преобразуется в тепловую энергию и удобно отводится и переносится. Другой задачей изобретения является герметичный реактор, состоящий, по существу, из стенок и внутренней камеры, которая снабжена соединениями с системой откачки для создания внутри высокого вакуума, и средства для подачи деминерализованной воды, в необязательном порядке обогащенной изотопами водорода; электрических разъемов, подключенных к электромагнитам, вставленным перпендикулярно и герметично в стенки реактора, причем электромагниты обращены к центру внутренней камеры, так что концы положительной полярности электромагнитов все находятся на одинаковом расстоянии от центральной точки внутренней камеры, образуя идеальную сферу. Реактор предпочтительно имеет сферическую форму, и электромагниты радиально вставлены в стенку самого реактора, так что концы положительной полярности образуют совершенную идеальную сферу, центр которой совпадает с центром самого реактора. Еще одной задачей изобретения является устройство для временного слияния и последующего высвобождения ядер изотопа водорода, включающее:b) средство отвода тепловой энергии;c) выпрямитель тока, поступающего из электрической системы, способный одновременно подавать-1 013912 питание на все электромагниты;d) средство, способное модулировать и распределять электрические импульсы между электромагнитами, способное гарантировать тонкую настройку самих электромагнитов и, таким образом, сильное положительное импульсное магнитное поле во внутренней камере реактора, позволяющее запускать и поддерживать временное слияние и последующее высвобождение ядер изотопа водорода. Предпочтительно реактор устройства снабжен двойными стенками, которые образуют вторую камеру, которая охватывает внутреннюю камеру, и которая содержит циркулирующий хладагент для отвода тепловой энергии. Такая вторая камера не сообщается ни с внутренней камерой реактора, ни с внутренним пространством контейнера. В альтернативном варианте осуществления в устройстве для временного слияния и последующего высвобождения ядер изотопа водорода по меньшей мере один реактор содержится в герметичном сосуде, в котором циркулирует средство отвода тепловой энергии. Специалисту в данной области понятно, что количество реакторов в устройстве может варьироваться и что все эти варианты осуществления отвечают объему изобретения. Перейдем к описанию реактора и устройства согласно конкретным вариантам осуществления, не ограничивающим объем притязаний изобретения, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых фиг. 1 - вид в вертикальном разрезе варианта осуществления реактора, отвечающего изобретению; фиг. 2 - схема системы генерации электрической энергии с использованием энергии, вырабатываемой реактором, показанным на фиг. 1; фиг. 3 - вид в вертикальном разрезе другого варианта осуществления реактора, отвечающего изобретению; фиг. 4 - вид в вертикальном разрезе цилиндрического сосуда, содержащего несколько реакторов,отвечающих варианту осуществления, показанному на фиг. 3; фиг. 5 - схема системы генерации электрической энергии с использованием энергии, вырабатываемой реакторами, показанными на фиг. 3 и 4. Согласно фиг. 1 устройство состоит из сферического контейнера 1 ядерного реактора, выполненного в виде двух полусферических крышек, соединенных друг с другом посредством периферийных болтов 1 а по горизонтальной окружности, и уплотнительного кольца 11 для гарантированной возможности образования высокого вакуума в самом контейнере. Контейнер 1 удерживается на опорах, прикрепленных к нижней крышке. В верхней части верхней крышки предусмотрены крюки 25 для ее монтажа и, таким образом, открытия и закрытия сферического контейнера 1. В контейнере 1 установлено сферическое тело, образованное внешней сферической камерой 2 и внутренней камерой 3, соединенными друг с другом трубками 4 а, направленными к центру внутренней камеры 3. Промежуточное пространство между двумя сферическими камерами 2 и 3 полностью отделено и изолировано от внутреннего пространства центральной сферы 3 и сферического контейнера 1. Все сферическое тело в контейнере 1 удерживается на месте опорными распорками 5, прикрепленными к стенке сферической камеры 2. Радиально к внутреннему сферическому телу, все обращенные к центру сферы 3, закреплены дополнительные электромагниты 4, размещенные на равных расстояниях вокруг сферического тела. Они проходят через трубчатый корпус 4 а, который соединяет сферическую камеру 2 с внутренней камерой 3. Таким образом, концы положительной полярности электромагнитов 4 все располагаются на одинаковом расстоянии от центра камеры 3, образуя идеальную сферу. Каждый электромагнит 4 снабжен микрометрическим регулировочным устройством для конца положительной полярности, гарантирующим, что все концы располагаются на одинаковом расстоянии от центра камеры 3. Каждая обмотка каждого электромагнита 4 электрически присоединена к своему разъему 10, закрепленному в герметичной прорези в сферической стенке контейнера 1, через удлиняемые электрические кабели, что позволяет открывать верхнюю крышку контейнера 1. Поскольку пространство сферического контейнера 1 сообщается с пространством сферической камеры 3, высокий вакуум создается в обоих отсеках посредством соединения 8. Через впускную трубу 7 и выпускную трубу 8 в промежуточном пространстве между камерой 2 и камерой 3, а следовательно, вокруг сферической камеры 3 циркулирует хладагент, который отводит тепловую энергию, выделяющуюся в самой сферической камере 3 вследствие ядерной реакции. По трубе 9,которая проходит через сферическую стенку контейнера 1 с герметичными уплотнителями, и посредством трубчатого корпуса 9 а через сферическую камеру 2 в реакционную камеру 3 поступает деминерализованная вода, в конечном итоге обогащенная изотопами водорода, необходимыми для ядерного полусинтеза. Такая труба 9 имеет возможность удлинения, что позволяет открывать верхнюю крышку контейнера 1. На фиг. 2 показана схема электростанции. Простая сфера в разрезе 12 обозначает в целом реактор ядерного полусинтеза, согласно фиг. 1. Выпускная труба 13 для хладагента направлена с насосом 16 рециркуляции (посредством соединения с трубой 6, показанной на фиг. 1), от реактора к теплообменнику-парогенератору 17. От последнего хладагент поступает обратно в реактор через трубу 14, присоединенную к трубе 7, показанной на фиг. 1. Вырабатываемый пар направляется на турбину 18, присоединенную к электрогенератору 19. Отработанный пар,выходящий из турбины, конденсируется в конденсаторе 20, и сконденсированная вода возвращается в парогенератор 17 посредством насоса 24. Вакуумный насос 15 создает высокий вакуум в сферическом-2 013912 контейнере 1 через соединение 8, показанное на фиг. 1. Измерительный насос 26 через трубу 9, показанную на фиг. 1, подает в реактор деминерализованную воду (в конечном итоге обогащенную изотопами водорода), необходимую для ядерного полусинтеза. Электромагниты 4, показанные на фиг. 1, электрически соединены, через разъемы 10, показанные на фиг. 1, с электрическими кабелями 23, которые в свою очередь соединены с модулятором и распределителем электрических импульсов 22 постоянного тока. Кабели 23 подключены к электромагнитам 4, так что магнитное поле положительно в направлении к центру сферической реакционной камеры 3. Модулятор/распределитель 22 импульсов получает питание от выпрямителя тока 21, который в свою очередь потребляет ток, поступающий из электрической системы. Модулятор/распределитель 22 посредством удобных измерительных приборов и устройств управления гарантирует в любой момент равенство напряженности импульсного магнитного поля, создаваемого каждым электромагнитом 4, тем самым, компенсируя неизбежные производственные допуски самих электромагнитов 4. Другими словами, модулятор/распределитель 22 обеспечивает настройку всех электромагнитов 4 для максимизации импульсного магнитного поля в центре реакционной сферической камеры 3 и способствует полусинтезу ядер изотопа водорода, присутствующих в ионизированном паре. Удобные измерительные приборы и устройства управления, опущенные для простоты представления (температура в реакционной камере 3, температура хладагента, расход воды, питающей ядерный полусинтез, температура сферических тел, напряженность магнитного поля и т.д.), обеспечивают через модулятор/распределитель 22 управление частотами и интенсивностями импульсов магнитного поля для управления энергией, выделяемой ядерным реактором. Другой вариант осуществления, изображенный на фиг. 3, предусматривает сферическую реакционную камеру 27. Электромагниты 28 закреплены радиально к сферической реакционной камере 27, причем все обращены к центру самой камеры и размещены на равных расстояниях вокруг сферической реакционной камеры 27. Концы положительной полярности всех электромагнитов 28 располагаются на одинаковом расстоянии от центра сферической реакционной камеры 27, образуя идеальную сферу. Каждый электромагнит 28 снабжен микрометрическим регулировочным устройством для конца положительной полярности, гарантирующим, что все концы располагаются на одинаковом расстоянии от центра сферической камеры 27. Электромагниты 28 проходят через трубчатые корпуса 28 а, приваренные к реакционной камере 27 и со своей крышкой 29, привинченной в верхней части самих трубчатых корпусов 28 а, гарантируют хорошую герметичность сферической реакционной камеры 27 также посредством уплотнительных колец 30. Это позволяет создавать высокий вакуум в сферической реакционной камере 27 через вытяжную трубу 35. Обмотки электромагнитов 28 электрически соединены посредством электрических кабелей 36 с разъемами 37, которые обеспечивают электрическое соединение с внешним оборудованием. Согласно фиг. 3 и 4 каждая реакционная камера 27 снабжена впускной трубой 31, по которой в реакционную камеру поступает деминерализованная вода (в конечном итоге обогащенная изотопами водорода),необходимая для. ядерного полусинтеза. Каждая сферическая реакционная камера 27 снабжена в своей нижней части внешним блоком 32, который соединяется посредством штыкового соединения с опорной пластиной 33, показанной на фиг. 3 и 4. Каждую сферическую реакционную камеру 27 можно снять с опорной пластины 33 или вновь установить на нее посредством верхней ручки 44, образующей единое целое со сферической камерой 27. Впускная труба 31 для деминерализованной воды (в конечном итоге,обогащенной изотопами водорода), вытяжная труба 35 для высокого вакуума и трубки 45, несущие электрические кабели, подключенные к электромагнитам 28, целиком покрывают съемной пластиной 34. Более подробно, на фиг. 4 очень схематично показано устройство согласно варианту осуществления изобретения, который предусматривает цилиндрический сосуд 38, устойчивый к высокому давлению,снабженный внутри горизонтальной неподвижной пластиной 33, поддерживающей сферические реакционные камеры 27. Неподвижная пластина 33 имеет цилиндрические отверстия по всей своей поверхности, обеспечивающие восходящий поток хладагента, который обтекает все сферические реакционные камеры 27, тем самым отводя тепловую энергию, выделяемую самими реакционными камерами вследствие ядерного полусинтеза. Пластина 34, размещенная над сферическими реакционными камерами 27, также снабжена отверстиями, обеспечивающими восходящий поток хладагента, и может быть удалена посредством крюка 43, что позволяет удалять и устанавливать сферические реакционные камеры 27 для обеспечения обслуживания и замены деталей. На этой пластине 34 смонтированы все трубы 31, 35 и 45, показанные на фиг. 3, всех сферических реакционных камер 27, и они выходят из цилиндрического сосуда 38 через герметичный фланец. Хладагент под давлением поступает в цилиндрический сосуд 38 через впускные каналы 40 и выходит через выпускные каналы 41. Цилиндрический сосуд 38 имеет в своей верхней части съемную крышку 39, открывающую доступ к его внутреннему пространству. На фиг. 5 показана схема электростанции, содержащая реакторы, отвечающие вариантам осуществления, представленным на фиг. 3 и 4. Простой цилиндр в разрезе 38 обозначает реактор в целом. Выпускная труба 46 для хладагента направлена с насосом 47 рециркуляции (посредством соединения с выпускными каналами 41, показанными на фиг. 4), от реактора к теплообменнику-парогенератору 48. От последнего хладагент поступает обратно в реактор через трубу 45, присоединенную к впускному каналу 40,-3 013912 показанному на фиг. 4. Вырабатываемый пар направляется на турбину 49, присоединенную к электрогенератору 50. Отработанный пар, выходящий из турбины, конденсируется в конденсаторе 51, и сконденсированная вода возвращается в парогенератор 48 посредством насоса 52. Вакуумный насос 53 создает высокий вакуум в сферических реакционных камерах 27 через соединение с трубками 31, показанными на фиг. 3. Измерительный насос 54, присоединенный к трубам 35, показанный на фиг. 3, подает во все сферические реакционные камеры 27 деминерализованную воду (в конечном итоге обогащенную изотопами водорода), необходимую для ядерного полусинтеза. Электромагниты 28, показанные на фиг. 3 электрически соединены через разъемы 37, показанные на фиг. 3, через несущие трубки 45, через фланец 42, показанный на фиг. 4, и через несущую трубку 44,показанную на фиг. 5, с модулятором и распределителем электрических импульсов 55 постоянного тока. Электромагниты 28 запитываются так, чтобы магнитное поле было положительным в направлении к центру каждой реакционной камеры 27. Модулятор/распределитель 55 импульсов запитывается от выпрямителя тока 56, который в свою очередь потребляет ток, поступающий из электрической системы. Модулятор/распределитель 55 посредством удобных измерительных приборов и устройств управления гарантирует в любой момент равенство напряженности импульсного магнитного поля, создаваемого каждым электромагнитом 28, тем самым, компенсируя неизбежные производственные допуски самих электромагнитов 28. Другими словами, модулятор/распределитель 55 обеспечивает настройку всех электромагнитов 28 каждой сферической реакционной камеры 27 для максимизации импульсного магнитного поля в центре каждой реакционной сферической камеры 27 и способствует полусинтезу ядер изотопа водорода, присутствующих в ионизированном паре. Удобные измерительные приборы и устройства управления, опущенные для простоты представления (температура в реакционных камерах 27, температура хладагента, расход воды, питающей ядерный полусинтез, температура сферических тел реакционных камер 27, напряженность магнитного поля и т.д.), обеспечивают через модулятор/распределитель 55 управление частотами и интенсивностями импульсов магнитного поля для управления энергией, выделяемой ядерным реактором. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Герметичный реактор, состоящий, по существу, из стенок и внутренней камеры, которая снабжена соединениями с системой откачки для создания внутри высокого вакуума, и средства подачи деминерализованной воды, в необязательном порядке обогащенной изотопами водорода, электрических разъемов, подключенных к электромагнитам, вставленным перпендикулярно и герметично в стенки реактора,в котором электромагниты представляют собой прямые элементы и обращены к центру внутренней камеры, так что концы положительной полярности электромагнитов находятся на одинаковом расстоянии по радиусу от центральной точки внутренней камеры, и противоположные концы электромагнитов имеют отрицательную полярность. 2. Реактор по п.1, имеющий, по существу, сферическую форму, и в котором электромагниты радиально вставлены в стенку реактора, так что концы положительной полярности образуют совершенную идеальную сферу, центр которой совпадает с центром самого реактора. 3. Реакторная система, включающая:a) контейнер, снабженный средством герметизации, содержащий внутри, по меньшей мере, реактор по п.1 или 2,b) средство отвода тепловой энергии,c) выпрямитель тока, поступающего из электрической системы, позволяющий одновременно подавать питание на все электромагниты,d) средство модулирования и распределения электрических импульсов между электромагнитами,обеспечивающее возможность тонкой настройки самих электромагнитов и, таким образом, обеспечивающее возможность формирования положительного импульсного магнитного поля во внутренней камере реактора. 4. Реакторная система по п.3, в которой реактор снабжен двойными стенками, которые образуют вторую камеру, которая охватывает внутреннюю камеру, и внутри которой обеспечивается возможность циркуляции хладагента для отвода тепловой энергии, и в котором вторая камера не сообщается ни с внутренними камерами реактора, ни с внутренним пространством контейнера. 5. Реакторная система по п.3, в которой по меньшей мере один реактор содержится в герметичном сосуде, в котором обеспечивается возможность циркуляции средства отвода тепловой энергии. 6. Применение реактора по п.1 или 2 или реакторной системы по любому одному из пп.3-5 для производства энергии. 7. Применение по п.6, в котором энергия производится при помощи генерации положительного концентрического импульсного магнитного поля посредством импульсов магнитного поля, сходящихся только в одну точку пространства, в присутствии ионизированного водяного пара, содержащего изотопы водорода. 8. Применение по п.6, в котором изотопами водорода являются дейтерий и/или тритий.-4 013912 9. Применение по п.6, в котором энергия преобразуется в тепловую энергию и подходящим образом отводится и переносится.