Спосіб здійснення вибухової реакції ядерної або термоядерної за сиротою

Реферат: UA 86306 U UA 86306 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до енергетики. Відоме рішення отримання енергії згідно патенту України 72022 Сироти спосіб здійснення вибухової реакції, в тому числі ядерної або термоядерної. Суть цього рішення полягає в тому, що спосіб здійснення вибухової реакції, в тому числі ядерної або термоядерної, шляхом періодичного підриву заряду всередині масивного металічного тіла, розташованого всередині міцного герметичного корпусу, який сприймає на себе і в себе створену від вибуху заряду енергію, котру відводять з корпусу для її належного використання. В результаті підриву заряду масивне металеве тіло розплавляється. Створений розплав металу всередині герметичного корпусу періодично випускають з цього корпусу, звільняючи його для наступного циклу вибухової реакції. Недоліком даного способу є достатньо непроста процедура випуску розплаву з міцного корпусу і відповідна заміна масивного металевого тіла. Цей недолік усувається рішенням, викладеним в патентні України 79846 Сироти спосіб здійснення вибухової реакції, в тому числі ядерної або термоядерної, яке повторює патент України 72022 з тою відміною, що розплав масивного металевого тіла не випускається з міцного корпусу, де він перебуває, а, по мірі охолодження цього розплаву в процесі утилізації теплоти з нього, в цьому розплаві періодично здійснюються вибухи чергових зарядів вибухівки. Це рішення приймаємо за прототип запропонованої корисної моделі. Одначе, в прототипі виникають суттєві негативи, які визначаються тим, що здійснювати всі необхідні процедури по розміщенню чергового заряду всередині розплаву метала, досить складна і небезпечна робота. Котра до того ж не виключає можливість відмови вибухового пристрою, що додатково ускладнює всю технологію цього способу. Усунення цього негативу визначило мету даної корисної моделі. Крім того, виник намір збільшити енергоємність запропонованого способу, зберігаючи, або, в усякому разі, мінімально змінюючи об'єм та матеріалоємність реактору, в котрому цей спосіб здійснюється. Мета досягається тим, що в способі здійснення ядерної або термоядерної реакції, шляхом підриву заряду всередині масивного металевого тіла, розташованого в міцному корпусі, при цьому енергія вибуху перевищує енергію теплоти для розплавлення металевого тіла, а теплоту, що утворюють в тілі від вибуху, утилізують через міцний корпус, причому, по мірі охолодження тіла, вибухи в ньому періодично повторюють, згідно корисної моделі, кожний наступний вибух здійснюють в цьому тілі після переходу його в твердий стан. Енергія вибуху заряду достатня для перетворення розплаву в пару. Суть корисної моделі пояснюється кресленням. На перших чотирьох фігурах показана послідовність стану реактора при нагріві масивного металічного тіла до стану розплаву. На других чотирьох фігурах те ж саме, але з умовою, що масивне металічне тіло нагрівається до стану його випаровування. Позиції всіх елементів запропонованого способу збережені одними і тими ж. Зокрема, маємо міцний корпус 1, в котрому розміщено масивне металічне тіло 2, всередині котрого мається заряд 3. Розглянемо перший варіант роботи запропонованого способу, представлений першими чотирма фігурами. На фігурі 1 показане початкове положення, де все готове для здійснення вибуху заряду 3. Після вибуху цього заряду відбувається розплавлення масивного тіла 2, яке перетворюється в розплав метала, що показано на фігурі 2. Від корпусу 1 відбирається теплота, акумульована в розплаві 2, до тих пір, поки розплав не перетвориться в тверде тіло потрібної температури див. фігуру 3. Потрібної в тому смислі, щоб можна було найбільш зручно і ефективно всередині металічного тіла підготовити наступний заряд 3 - див. фігуру 4. Тобто, ми завершили технологічний цикл, котрий починається з ситуації, представленої на фігурі 1, і ця циклічність буде повторюватись в подальшому в такій же послідовності. Другий варіант запропонованого рішення представлений на фігурах 5, 6, 7 і 8. Хоч це взагалі-то аналогічна послідовність технологічних процедур, що й на фігурах 1, 2, 3 і 4. Але все ж їх потрібно назвати, щоб більш чітко виявити різницю. Отже, на фігурі 5 показане початкове положення запропонованого способу. Повністю ідентичного положенню на фігурі 1. Але ось на фігурі 6, на відміну від фігури 2, тіло 2 після вибуху заряду 3 перебуває не в рідкому стані, а пароподібному. Після відбору від корпусу 1 відповідної теплоти, тіло 2 повертається в твердий стан, показаний на фігурі 7, котрий абсолютно ідентичний стану на фігурі 3. Аналогічна ідентичність між фігурою 8 і 4, коли всередину тіла 2 вставлений наступний заряд 3. Розглянемо детальніше, що відбувається в нашому способі. Для цього оперуємо більш конкретними факторами, що приймають участь і утворюються в цьому рішенні. Зокрема, маємо наступні умови. Тіло 2 зроблено з свинцю в формі куба об'ємом один метр кубічний, хоч може бути будь-яка інша форма, наприклад циліндр і інш. Отже маємо свинцеве тіло 2 масою 11300 кілограм. 1 UA 86306 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Температура плавлення 327, температура кипіння 1750 градусів Цельсію. Приймаємо температуру розплаву свинцю після вибуху вибухового пристрою 3 рівною 1500 градусів Цельсію. Щоб отримати таку температуру розплаву потрібно витратити 510300000 калорій теплоти. Це забезпечує термоядерна реакція синтезу дейтерію масою 2,87 грама, що відповідає теплотворній властивості 17860 кілограм нафти. Таким чином, отримуємо розплав свинцю температурою 1500 градусів Цельсію, котрий в свою чергу передає теплову енергію корпусу 1, від котрого здійснюється відбір теплоти будь-яким відомим технологічним прийомом, з подальшим використанням цієї теплової енергії для конкретної потреби. Наприклад, для отримання водяної пари, котра крутить турбіни теплової електростанції (ТЕС), або для отримання гарячої води, яка використовується для опалення або гарячого водопостачання будинків будь-якого призначення. Зрозуміло, що, по мірі відбору теплоти через корпус 1, температура цього корпусу і свинцю в ньому буде зменшуватись. Якщо цю температуру знизимо до потрібного рівня вже після затвердіння свинцю, ясно, що інтенсивність відбору теплоти буде нерівномірною, аж до припинення цього відбору. Отже, щоб запропонований спосіб був прийнятним для споживача цієї теплоти, необхідно вказану нерівномірність відбору теплоти усунути. І зробити це можна, маючи потрібну кількість таких теплових реакторівакумуляторів, коли при n-ій їх кількості іде послідовний процес здійснення запропонованого способу розподіленого на всі n реакторів-акумуляторів. Тобто, кожний реактор-акумулятор в цій послідовності відстає або випереджає сумісний реактор-акумулятор на потрібний проміжок часу в здійсненні запропонованого способу вибухової реакції. В результаті маємо рівномірне отримання теплової енергії в тому темпі, котрий потрібен в кожній конкретній ситуації, маючи на увазі потреби ТЕС або потреби теплозабезпечення для опалення будинків або чогось іншого. До цього треба додати, що сучасні засоби використання теплової енергії, разом з нашим способом здійснення вибухової реакції, дозволяють повністю використовувати цю енергію, не зважаючи на зниження температури свинцю до потрібної температури, наприклад кімнатної (20 °C). Йдеться про ретельно і всебічно відпрацьовану для практичного застосування технологію використання теплових насосів, котра якраз і забезпечує повне використання теплової енергії запропонованого способу вибухової реакції, після котрої температура розплаву свинцю знижується до вказаного рівня. Необхідно пояснити, чому саме температура 20 °C прийнятна в нашому способі? Хоч не виключаються і інші варіанти. Тому, що при цій температурі найбільш зручно і безпечно здійснювати всі необхідні процедури для перезарядки тіла 2, шляхом установки в ньому наступного вибухового пристрою 3. При цій температурі максимально комфортно персоналу, що виконує всі необхідні технологічні операції. Зрозуміло, що процес повинен бути максимально механізованим і автоматизованим. Але присутність людини безпосередньо в зоні виконання цих робіт, навряд чи можна повністю виключити. Навіть, якщо припустити крайній випадок, коли всі операції будуть повністю механізовані, автоматизовані і належним чином роботизовано, робота такої найскладнішої техніки, насиченої "найтоншою" і "найчутливішою" електронікою, забезпечити потрібну надійність цих пристроїв відносно сприйняття ними зовнішніх умов (температурних перш за все), можна при створенні такого температурного режиму. Що не виключає змінення цього режиму в сторону збільшення температури в розумних і припустимих межах. Але якщо повернутись до того, що (практично) можливість присутності персоналу в цій зоні все ж не вдасться усунути, враховуючи рівень відповідальності всього технологічного комплексу, що здійснює перезарядку тіла 2 новим вибуховим пристроєм 3, цілком зрозуміло, що температурний режим 20 °C з усіх точок зору, і фізіологічної перш за все, являється найбільш прийнятним. До цього слід додати, що, працюючи з свинцевим тілом 2, ми створюємо найбільш сприятливі умови для забезпечення та підтримання потрібного режиму в зоні здійснення робіт. Бо свинець м'який метал, що дозволяє створювати всі необхідні канали і пустоти в тілі 2, без підвищених витрат енергії. Тому, забезпечити і зберігати вказаний температурний режим значно простіше, ніж якби це був твердий метал. Хоч в принципі, застосування замість свинцю іншого металу не виключається, одначе все це потребує відповідної проробки та дослідження з врахуванням всієї множини обставин та умов, котрі повинні бути враховані в вирішенні поставленої задачі. Що ж в підсумку отримуємо в запропонованому рішенні в порівнянні з його аналогом та прототипом, які визначили постановку даної задачі, маючи в виду патенти України 72022 і 79846. І які можливості реалізації цього рішення при сучасному науково-інженерному рівні? Цілком очевидно, що технологічні переваги вказаних патентів зберігаються, а відмічені їх негативи повністю усуваються. Стосовно переваг, необхідно повідомити (в описі патентів це указано), що рішення обох патентів явились розвитком та вдосконаленням вибухової 2 UA 86306 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 дейтерієвої енергетики (ВДЕ), розробленої вченими-ядерниками з м. Снєжинськ Челябинської області (див. кн. Г.А. Иванов и др. ВЗРЫВНАЯ ДЕЙТЕРИЕВАЯ ЭНЕРГЕТИКА, Снежинск: Изд-во РФЯЦ-ВНИИТФ, 2004). Головна суть цього розвитку полягає в тому, що на відміну від снєжинської технології, що передбачає утворення так званих котлів вибухового спалювання (КВС - споруда висотою більше двохсот і діаметром понад 100 метрів, з товщиною стін більше 25 метрів, всередині котрої з періодичністю порядку півгодини здійснюються вибухи потужністю від 10 до 200 кілотонн в тротиловому еквіваленті), так от патенти 72022 і 79846 зводять цю страшенну гігантоманію до безпечного рівня, ідентичного параметрам цих факторів в звичайних теплових електростанціях. Не кажучи вже про те, що ліквідуються чисельні негативи, притаманні АЕС, в частині радіаційної безпеки. Що ж стосується позитивів запропонованого рішення в порівнянні з вказаними патентами, то вони випливають з вже вище сказаного, при постановці мети даної корисної моделі. Зокрема, усувається необхідність періодичного випуску з міцного корпусу розплаву свинцю, що забезпечує патент 72022. Разом з тим, ліквідується необхідність роботи при підвищеній температурі в процесі перезарядки вибухових пристроїв, котру необхідно здійснювати в рішенні патенту 79846. Таким чином, вказаний комплекс позитивів даної корисної моделі, дозволяє стверджувати, що створено рішення, яке дозволяє забезпечити цілі, над досягненням котрих більше шістдесяти літ б'ються ведучі науково-інженерні колективи всього світу, які безуспішно намагаються вирішити проблему керованого термоядерного синтезу. Повторимось, ми цю проблему вирішуємо, розвиваючи та вдосконалюючи технологію вибухової дейтерієвої енергетики, розробленої та дослідженої головним ядерним центром СРСР (нині Росія). Тому, практично всі проблеми і задачі, котрі необхідно осилити в нашій корисній моделі при здійсненні її проробки та дослідження в процесі впровадження в життя, так от необхідна науковоінженерна база для цього вже по суті створена. Хоч, як в будь-якій новій справі, природно виникають і нові задачі і проблеми, про котрі скажемо нижче, і котрі потребують додаткової надійності і довго тривалості міцного корпусу 1 (як мінімум) не поступаючись Снєжинському КВС, передбаченому на 50 років роботи. Не чіпаємо також питання матеріалів, які потрібні для створення корпусу 1, бо це тема робочого проектування, але в будь-якому випадку можна стверджувати, що всі необхідні задачі цього проектування вирішені не тільки в ядерному центрі Снєжинська, але значно раніше в багатьох проектах металургії, де температура і всі інші технологічні параметри не поступаються запропонованій корисній моделі. Хоч зрозуміло, певна специфіка в нашому рішенні мається, що і потребує спеціальної проробки та дослідження, про що вище було зазначено. При цьому необхідно зауважити особо, що не поступаючись Снєжинському КВС в надійності та довго тривалості робото спроможності, наше рішення має найважливіші переваги. В тому смислі, що Снєжинський КВС, після відпрацювання свого терміну експлуатації, має бути забороненим назавжди, з усіма наслідками всього, що так чи інакше матеріалізується чисельними як екологічними, так і соціально-матеріальними втратами, котрі ніхто навіть не намагався оцінити. Але котрі (цілком очевидно і сказано про це достатньо) будуть досить значними. Тому, не випадково чіпаємо соціальну сторону справи, бо Снєжинський проект в цьому смислі залишається на рівні існуючих АЕС, закриття котрих при вичерпанні терміну експлуатації (а цей час невблаганно наближається в усьому світі) являється важким ударом по цій галузі, де трудяться висококваліфіковані вчені і спеціалісти. Не кажучи вже про те, що самі об'єкти цього роду стають багато чисельними гігантським пам'ятниками людської нерозумності. Наша корисна модель усуває цей (в усіх смислах руйнівний) фактор, маючи на увазі, що захоронена Снєжинська електростанція, так же, як і захоронена АЕС, це заборонена для життя територія Землі, викреслена на багато тисячоліть. Так от, в нашому рішенні нічого цього не відбувається, бо, з вище сказаного про n-ну кількість запропонованих реакторів - тепло акумуляторів на теплоелектростанції, кожний такий реактор – тепло акумулятор (в відповідній послідовності) після вичерпання терміну своєї експлуатації демонтується з заміною його новим реактором даного типу. Бо ми, аналогічно Снєжинському проекту орієнтуємось на термоядерний синтез, на принципі котрого працює вибуховий пристрій 3. Але в Снєжинському рішенні термоядерний синтез здійснюється з ініціацією його ядерним вибуховим пристроєм, в результаті чого Снєжинська електростанція подібна до АЕС і стає забороненим, практично вічним пам'ятником. В нашому ж рішенні максимум негатива залишається на рівні передбачених токамаків, розробники котрих доводять, що час, так сказати "вивітрювання" наслідків радіації, внаслідок нейтронного опромінення, цілком прийнятний, щоб не хоронити виробничу площадку, на котрій розміщений токамак. От же повторимось, ясно, що певний негатив залишається і в нашому рішенні (внаслідок "вивітрювання" залишків радіації), але це ніщо, в порівнянні з наслідками площадок АЕС або Снєжинської ТЕС. 3 UA 86306 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Чи можна сьогодні уповати на чистий термоядерний синтез? І чому, з цього приводу (стосовно КВС) не мається інформації у фізиків ведучого ядерного центру Росії в Снєжинську? Почнемо з другого питання. Фізики з ядерного центру в Снєжинську ідею вибухової дейтерієвої енергетики базують на застосуванні термоядерних вибухів потужністю, яка вимірюється десятками і навіть сотнями кілотонн в тротиловому еквіваленті. Ініціація таких вибухів також потребує вибухових пристроїв потужністю, що вимірюється кілотоннами в тротиловому еквіваленті. Тому, навіть якщо заявляться чисті термоядерні вибухи, потужність котрих вимірюється тонами, десятками або сотнями тон в тротиловому еквіваленті, цей "мінімум" абсолютно не цікавий розробникам Снєжинського КВС. Не цікавий навіть для виконання функції вибуху ініціації для головного вибухового пристрою в КВС. Хоч відсутність інформації стосовно цього не доводить, що в Снєжинському ядерному центрі не ведуться відповідні розробки та дослідження даної проблеми. Тим більше, що є багато свідоцтв, які прямо чи побічно сповіщають, що розробки та дослідження чистих термоядерних вибухових пристроїв, і перш за все міні зарядів, ведуться всіма головними лабораторіями світу - перш за все стосовно до воєнної тематики. Щоб осмислити, наскільки це серйозно, необхідно відмітити, що пошук ведеться перш за все в відношенні забезпечення можливості термоядерного синтезу без застосування ініціюючого ядерного вибухового пристрою. Головна перевага віддається розробці компактних зверх потужних імпульсних джерел електромагнітної енергії, або розробці накопичувачів електричної енергії, достатньої для "підпалення" вибухового термоядерного синтезу. Причому пошуки в цьому напрямку ідуть вже досить давно. Як ілюстрації та пояснення суті рішення достатньо послатися на наступну інформацію. Ось наприклад дані з статті в Інтернеті ЭЛЕКТРОВЗРЫВ "НАОБОРОТ", В. Фефелов, КРАСНОЕ ЗНАМЯ 13 февраля 1981. Якщо через тонку циліндричну оболонку, котру показав мені на початку розмови Лучинський, пропустити потужний електричний струм, то вона миттєво вибухне. Але вибухне як би навпаки: величезне магнітне поле, що утворюється при пропусканні струму, так сильно здавить перетворену на плазму оболонку, що вона з швидкістю в сотні кілометрів в секунду спрямується до осі оболонки. При достатньо великій силі струму тиск всередині "схлопнувшийся" оболонки може досягти мільярдів атмосфери, а температура - десятків мільйонів градусів. В цих умовах в суміші важких ізотопів водню почнеться термоядерна реакція та відбудеться мікроскопічний термоядерний вибух. Вчених, звісно, цікавить випадок, коли виникаюча при вибуху енергія перевищує затрачену на "підпалення" реакції. Тільки при такій умові може йти мова про практичне використання цього процесу в енергетиці. Пройшло більше 30 років. Чи завершилось дане дослідження потрібним результатом, ми не знаємо, через відсутність інформації. Але сподіваємось, що ця тема в Росії не закрита, бо, як уже було зазначено, пошуки та дослідження в головних науково-дослідних центрах світу ведуться інтенсивно, і перш за все в воєнній сфері. В результаті, в Інтернеті з'являються повідомлення такого роду. Загалом, мільярди доларів витрачені самою передовою в технологічному відношенні країною на діяльність ядерних збройних лабораторій, не виключено, рано чи пізно приведуть до появи четвертого покоління ЯЗ - чисто термоядерного. Багато експертів вважають, що є певна міра вірогідності появи чисто термоядерної зброї раніше, ніж: буде освоєно промислове використання термоядерної енергії на економічно придатному рівні. Історія може повторитися, як це вже було з атомною зброєю - спочатку бомба, а потім енергетика. Але не тільки військові дослідження потрібно мати на увазі. Ось, зовсім недавня інформація "Сделан важный шаг на пути к управляемому термоядерному синтезу" 19-09-2012, 23:22, яка повідомляє, що вчені з Національної ядерної лабораторії Сандія в США (Sandia National Laboratories) зробили один з трьох важливих кроків на путі отримання енергії за допомогою керованого термоядерного синтезу. Це дослідження по суті виконується в тій же принципіальній постановці, що повідомлено вище про радянський ЭЛЕКТРОВЗРЫВ "НАОБОРОТ". Американці повідомляють, що здійснена робота не просто обнадіює, а дозволяє з впевненістю завершити рішення цієї проблеми на кінець 2013 року. Якщо це відбудеться, результат передбачається унікальний - вихід енергії може в тисячу разів перевищити ту, що буде витрачена початковою. А це говорить вже не просто про досягнення позитивного енергетичного балансу, але й про комерційне використання технології. Уповати, це значить не просто надіятися, а по суті і гарантувати можливість здійснення чистого термоядерного синтезу в нашому способі отримання теплової енергії. І ми стверджуємо про можливість гарантувати створення потрібного чистого термоядерного вибухового пристрою, бо найбільш потужні і компетентні науково-інженерні сили задіяні в вирішенні цієї проблеми, котрій вже присвячені декілька десятиріч, і актуальність потрібних результатів котрої постійно зростає. 4 UA 86306 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Причому, в вирішенні цієї проблеми задіяні не тільки технології інтенсифікації електромагнітного імпульсу, але й прискорювачі різних типів, де особливо актуальні компактні, малогабаритні. Ось приклад, що сповіщає журнал НАУКА И ЖИЗНЬ № 1, 2000. ЭНЕРГИЯ ИЗ УСКОРИТЕЛЕЙ, к.т.н. Л. Жиляков, Институт высоких температур РАН, характеризуючи схему установки для термоядерного синтезу в колайдері. Колайдер являє собою пару прискорювачів, що розганяють пучки іонів назустріч один одному. При зіткненні пучків відбувається реакція з появою нових частинок і виділення енергії. Якщо в прискорювачах розігнати іони дейтерію (D) і тритію (Т), то при їх взаємодії піде реакція синтезу з утворенням n-частинок - ядер гелію-4 (4Не), нейтронів (n) і енергії: О+Т=4Не+n+17,6 МэВ на один акт взаємодії. Тепло, що виділяється в колайдері, можна використовувати традиційним способом - для випаровування робочого тіла (наприклад води) з отриманням пари високого тиску. Найважливіша відміна методу зустрічних пучків від магнітного утримання в тому, що розмір прискорювача не грає принципіальної ролі для досягнення умов синтезу. Мінімальний розмір експериментальної установки буде визначатись тільки розмірами джерела іонів з потрібною енергією. А вони невеликі: джерело іонів на декілька com кілоелектронвольт, що застосовується в промисловості (наприклад, для іонної імплантації напівпровідників), займає площу не більше 2 10 м та коштує декілька тисяч доларів. В "нульовому" експерименті по ядерному синтезу розміри колайдера (об'єму, де зіштовхуються пучки), можуть бути дуже малі. Наприклад, при його довжині 2 см і діаметрі 0,4 см очікується виділення 25 Вт тепла, тобто питома потужність 3 установки виявляється 108 Вт/м (приблизно як у двигуна внутрішнього згорання). Досягнення таких параметрів і буде означати фізичне вирішення проблеми керованого термоядерного синтезу. Отримання потрібних потужностей - питання вже чисто технічне. Робочий об'єм реактора, скажімо,може мати необхідну кількість колайдерів - "термоядерних ТВЕЛів", тепловиділяючих елементів. Подібні пропозиції неодноразово висловлювались в науковій літературі, одначе до досліджень, на жаль, справа так і не дійшла. Між тим, вони передбачають просту експериментальну перевірку, причому на невеликому і недорогому лабораторному стенді. Багато фізико-технічних проблем такого експерименту воює вирішені. Оцінки показують, що витрати на проведення робіт будуть в 10-20 тисяч раз меншими, ніж: будь-які інші дослідження в цій галузі. А в випадку успіху відкривається можливість незрівнянно більш простого рішення проблеми керованого термоядерного синтезу, ніж: це обіцяють всі ті напрямки, котрі розробляються в даний час. Пройшло тринадцять років. Чи використані результати цих теоретичних досліджень в практичній постановці - створення компактних малогабаритних прискорювачів? Нічого не відомо ні з вітчизняних, ні з зарубіжних джерел інформації. Хоч сама тема не втрачає своєї актуальності. Бо, знову ж таки в наші дні Інтернет сповіщає 2012-06-15. "Настольный" ускоритель частиц презентовали российские физики Москва, Февраль 17 (Новый Регион, Роман Сирховский) - Вчені з Фізичного інституту ім. Лебедєва РАН (ФИАН) порадували світове наукове товариство новим відкриттям. їм вдалося розробити метод прискорення іонів і електронів до високих енергій за допомогою зверх коротких лазерних імпульсів. Завдяки цьому методу прискорення частинок, в деяких випадках може обійтися без гігантських електромагнітних прискорювачів, сповіщає прес-служба інституту ФИАН. Можливості використання лазера для отримання прискорених пучків заряджених частинок група вчених під керівництвом Валерія Биченкова почала вивчати на початку 21-го віку. Тоді співробітникам ФИАН вдалося вияснити, що зверх короткий лазерний імпульс, направлений в тверду мішень, "вибиває" з неї іони і електрони, розігнанні до коло світових швидкостей. При такому прискоренні енергія частинок досягає десятків мегаелектронвольт на нуклон. Отриманні пучки частинок можуть бути використані в якості ініціаторів термоядерної реакції в установках інерціального керованого термоядерного синтезу. Експерименти російських вчених показали, що електрони можуть прискорюватись до енергій 1,5 гігаелектронвольт на відстані всього близько сантиметра. При цьому сучасні фемтосекундні лазерні установки достатньо компактні. їх можна запросто змонтувати на лабораторному столі. Все вище сказане про дослідження фізиків-ядерників, дозволяє стверджувати, що запропонована корисна модель, що передбачає чистий термоядерний синтез в представленій постановці, цілком забезпечена достатніми науково-інженерними можливостями, що, як відомо, являється одним з необхідних атрибутів визнання будь-якого нового рішення. Більше того, наша корисна модель відкриває найбільш доцільні можливості і путі впровадження в енергетику саме цих вказаних науково-інженерних напрацювань фізиків-ядерників. Бо, як вже відмічалось, гігантоманія Снєжинських КВС ніяким чином не співпадає з цими напрацюваннями. А якби й співпадала (хоч нам не відомо відношення фізиків Снєжинського ядерного центру до таких 5 UA 86306 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 досліджень), то негайно виникає природне питання - яка взагалі потреба в цих КВС? І відповідь на це питання замикається на необхідності використання нашої корисної моделі, яка усуває всі мислимі негативи відомих КВС (достатньо розглянутих в різних джерелах інформації), і перетворює на кінець-то, більш ніж шести десятирічні пошуки (теоретично казково ефективного) керованого термоядерного синтезу, в реальну можливість усунення нині існуючих перешкод для здійснення цього науково-інженерного замислу в промисловій енергетиці. Тому прийняті нами аналог і прототип (патенти України 72022 й 79846) явились основою досягнення цієї бажаної мети, а дана корисна модель доводить його до досконалості, з котрим (в усіх смислах позитивності) не може конкурувати жоден з інших способів вирішення задачі керованого термоядерного синтезу. До цього необхідно додати наступне. Напрацьована науково-інженерна база компактних пристроїв для здійснення термоядерного синтезу не має реального значення в енергетиці (воєнну сферу не чіпаємо) з одної важливої причини. Перехід від температури в десятки, і навіть більше сотні мільйонів градусів, це (крім всієї іншої множини проблем відомих способів керованого термоядерного синтезу) одна з найскладніших та важливіших проблем, що не мають до сих пір надійного і ефективного рішення. В нашому ж технологічному підході ця перешкода усувається самим доцільним способом, який ліквідує проблему, так, як це робить Природа. Сонце являється найближчою ілюстрацією цього природного рішення, де термоядерний об'єкт мільярди років залишається в цілості, хоч його ядро має температуру півтора десятки мільйонів градусів, а поверхня менше шести тисяч градусів Цельсію. І, як бачимо, наша корисна модель є черговим доказом того, що штучні намагання перевищити Природу дуже сумнівна і ненадійна справа. Наш же спосіб, не порушуючи цей фундаментальний принцип Природи, дозволяє в Земних умовах реалізувати його максимально ефективно, забезпечуючи найбільш доцільне використання науковоінженерної бази, напрацьованих фізиками-ядерниками. Розвиток і підвищення ефективності котрого фіксують фігури 5, 6, 7 і 8. Фігура 5 повторює фігуру 1 в попередньому аналізі суті корисної моделі, тобто, тут показана та ж сама початкова ситуація, де в міцному корпусі 1 розміщено масивне металічне тіло 2 з вибуховим пристроєм 2 всередині нього. Технологія збережена, за виключенням того, що потужність вибухового пристрою 3 така, що вона дозволяє не тільки розплавити тіло 2 і нагріти його, але й перетворити його на пару. Що це дає? Зрозуміло, що, зберігаючи об'єм металічного тіла 2, потрібно збільшити міцність корпусу 1. Всі ці вимоги піддаються належному розрахунку і конструктивному здійсненню, тому нема потреби приділяти цьому спеціальну увагу. Але, що ми зобов'язані показати, так це те, заради чого все це необхідно робити. Щоб відповісти на це питання повідомляємо, що теплота плавлення свинцю 4,77 кДж/моль, а теплота його випаровування 177,8 кДж/моль. А це значить, що в один і той же свинцевий метр кубічний, котрий був представлений на фігурі 1 і такий же прийнятий на фігурі 5, так от при випаровуванні цього металічного тіла 2 можна закачати теплової енергії в самому грубому наближенні майже в 30 разів більше. Природно, для цього потрібно забезпечити належну надійність корпусу 1, як в відношенні міцності, так і температурному. Але повторимось, забезпечення цих вимог сучасними науково-інженерним рівнем знань та технологій гарантується. В підсумку, отримуємо можливість на дещо збільшеній площадці створювати теплоакумулятор ємкістю в тридцять разів більше. Все інше в технологічному смислі залишається аналогічним попередньому варіанту. Тобто, по мірі відбору через корпус 1 акумульованої в ньому теплоти. Свинцевий пара переходить в стан розплаву і потім стає твердим тілом, що зафіксовано на фігурі 7, яка повність аналогічна фігурі 3. За тим, відповідними процедурами реактор набуває початкового стану, показаному на фігурі 8, яка повністю аналогічна фігурі 1, після чого здійснюють черговий цикл запропонованого способу. Нема потреби доводити рівень позитивності викладеного фактору, що до того ж створює ще більший контраст між концентрацією гігантоманії Снєжинського КВС і нашим винаходом. Та й, в порівнянні з усіма іншими вішення керованого термояду, цей фактор являється багатократно ефективнішим, в усіх смислах. Бо, завжди в енергетиці в цілому, і тепловій зокрема, прогрес характеризувався перш за все компактністю пристрою. В цьому смислі наше рішення стосовно керованого термоядерного синтезу не має конкурентів. Причому необхідно відмітити, що вище вказана груба наближеність оцінки збільшення акумуляції теплоти випливає з умови незмінного тиску при прийнятті рівня теплоємкості, як теплоємкості плавлення свинцю, так і теплоємкості його випаровування. Але в реальності, (при здійсненні запропонованого способу) зовсім інша ситуація, де з збільшенням температури збільшується тиск свинцевої пари, збільшується і її теплоємкість. Але, чи може сучасний рівень знань здійснити чисельний аналіз цього фактору, тобто, провести розрахунок того, що нас цікавить? А саме - яка буде температура і тиск 6 UA 86306 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 свинцевої пари при випаровуванні розплаву свинцю. Прецеденту подібного роду ні в теорії, ні в практиці не було. Тому ми стверджуємо, що без відповідного експерименту на ці питання не можна отримати належну відповідь. Єдине, що ми можемо гарантувати, що відомий принцип збільшення теплоємкості свинцевої пари (при утворенні пари в закритому сосуді) буде значно вище, ніж показано при грубій прикидці. А от яке це перевищення, повторимося, без відповідного експерименту визначити не можна. Для обґрунтування цього ствердження необхідно навести наступний приклад. Ядро Землі значно гарячіше, ніж передбачалось 26.04.2013 13:39 Дмитрий Шевляков, Репортер UA Всередині Землі майже на 1000 градусів жаркіше, ніж передбачалось раніше. Температура коло центра Землі досягає приблизно 6000 градусів Цельсія, повідомляють французькі фізики. Ядро Землі складається в основному з товстого шару заліза, котре є рідким, як вода в океанах, одначе має температуру більше 4000 градусів. Всередині ядра температура та тиск ще вище, так що залізо стає твердим. Товщину шарів та тиск можна визначити за допомогою більш старих аналізів сейсмічних хвиль, спричинених землетрусами. Одначе температуру так визначити неможливо. Це дуже трудомісткий процес - визначати температуру плавлення заліза при різному тискові в лабораторіях, постільку матеріал при таких високих температурах, серед іншого, повинен бути добре ізольованим. З більш старими технологіями було важко визначати стан заліза за короткий час аналізу. В даний час використовуються рентгенівські промені. Завдяки їм, за менше ніж секунду можна визначити, при якому тискові залізо буде рідким, твердим або в перехідному стані. З нового експерименту стало ясно, що залізо плавиться при температурі приблизно 4800 градусів та тискові 2.2 мільйона атмосфери. За допомогою таких вимірювань дослідники вирахували температуру при тискові 3,3 мільйона атмосфери, котра існує на границі твердого внутрішнього та рідкого зовнішнього ядра. Вона становить приблизно 6000 градусів. Погрішність - плюс-мінус 500 градусів, сповіщає Berliner Morgenpost. Як бачимо, теорія (навіть високого рівня) далеко не всесильна - особливо в справах, котрі не проходили експериментального дослідження, ні до розробки теорії, ні після її розробки. Наш випадок підпадає саме під цю ситуацію. Тому, відповідні експериментальні дослідження необхідні. При цьому, особливо відмітимо наступне. Як було сказано, максимальна позитивність нашого рішення визначається доцільністю використання чистого термоядерного синтезу. В цьому смислі деяку подобу може створити ТОКАМАК, якщо, в кінці кінців, цей напрямок вийде на рівень практичної доцільності в енергетиці. Але навіть при чистому термоядерному синтезі проблема радіаційної небезпеки не усувається повністю, бо нейтронне опромінення реактора створює наведену радіацію, яка потребує певних втрат часу, на "вивітрювання" її з обладнання. Так от, в нашому рішенні цей негатив можна зменшити досить суттєво. Бо головним об'єктом опромінення стає свинцеве металічне тіло 2, в результаті чого опромінення корпусу 1 відбувається в меншій мірі, ніж, якби на путі нейтронного потоку не було цього тіла 2. Саме така несприятлива ситуація має місце в токамаках і інших пристроях термоядерного синтезу. А в нашому рішенні, щоб цей сприятливий фактор ще більше посилити, можна періодично свинцеве тіло 2, насичене дією нейтронів, випускати з корпусу 1, замінюючи його чистим свинцем. А випущений свинець з наведеною радіацією відправляти на відповідні площадки для регламентного природного звільнення від цієї радіації. Запропонована корисна модель вирішує задачу керованого термоядерного синтезу, котра більше 60 років не піддається вирішенню в будь-яких інших підходах. А, якщо, начебто вирішується в вибуховій дейтерієвій енергетиці (ВДЕ), представленої Снєжинськими КВС, так це рішення в силу багатьох факторів апріорі неприйнятне. Ми ж, зберігаючи здорове зерно Снєжинської ВДЕ, ліквідуємо всі її погрозливі негативи, перетворюючи ВДВ в те, до чого передова і найбільш обізнана, підготовлена та оснащена в усіх смислах науково-інженерного потенціалу наука прагне з кінця сорокових років попереднього століття. Все, що потрібно для здійснення запропонованої корисної моделі мається в необхідній і достатній кількості. Що одначе не виключає, а навпаки, потребує проведення спеціальних досліджень, мета котрих не перевірка або підтвердження правомірності науково-інженерної основи корисної моделі, а в рамках комплексного техніко-економічного обґрунтування, зобов'язаного здійснити практичну 7 UA 86306 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 реалізацію цієї корисної моделі найбільш ефективним чином, розуміючи під цим оптимальне рішення поставленої задачі. Скільки потрібно варіантів проробки запропонованої корисної моделі в цих дослідженнях, визначити можна тільки в процесі підготовки, проектування і здійснення цього процесу. Чим більше варіантів буде, тим краще для визначення бажаного оптимуму запропонованої технології, котра до того ж буде залежите від багатьох конкретних умов здійснення цієї технології. Щоб осягнути і відчути потенціал запропонованої корисної моделі, необхідно відмітити наступне. Вище було сказано, запропонована технологія термоядерного синтезу являється комплексом певної періодичності імпульсного здійснення вибухів, і забезпеченням належної рівномірності отримання теплової енергії за рахунок прийняття n-ї кількості реакторів - тепло акумуляторів. З чого випливає, що компактність і теплоємкість таких реакторів набуває найважливішого значення. Ми також вже відмічали, що запропоноване рішення дозволяє цей параметр забезпечити поза конкуренції будь-якому відомому рішенню. Щоб відчути смисл даного ствердження, достатньо проілюструвати його чисельним аналізом представленого на приведених кресленнях тіла 2, розмір котрого прийнятий рівним метру кубічному свинцю. Так от. Якщо здійснити випаровування цього кубометру свинцю, попереднім методом екстраполяції оцінка зводиться до того, що в цьому кубометрі свинцю можна акумулювати кількість теплової енергії еквівалентної енергії, яку отримуємо (як мінімум) при спалюванні тисячі тон нафти. Експериментальні дослідження, про необхідність котрих сказано неодноразово, покажуть наскільки цей параметр буде перевищений. Але навіть, якщо ми залишимось на цьому попередньому мінімумі, не важко показати, наскільки унікально потужне і унікально компактне це джерело енергії, що акумулює в себе енергію термоядерного синтезу. Нічого подібного не існує в жодному з відомих способів здійснення керованого термоядерного синтезу. Що дозволяє стверджувати, якби навіть ці відомі способи добрались до практичного здійснення, вони б програвали запропонованій корисній моделі по всіх факторах, що визначають доцільність та ефективність енергетики. Не кажучи вже про безпеку та екологічні фактори, які забезпечуються запропонованим способом так, як відомі способи не дозволяють навіть в малій мірі, бо жоден з них не має проміжного потужного захисту корпусу реактора від нейтронного опромінення. На звершення ще декілька міркувань, щоб попередити можливі питання. В запропонованому рішенні, що розвиває і вдосконалює аналог і прототип, зафіксовані патентами України 72022 і 79846, ми зберігаємо умови пристрою, як корпусу 1, так і тіла 2. Йдеться про те, що форма внутрішнього простору корпусу 1 і відповідно тіла 2 можуть мати різні варіанти. Тобто, не тільки форму паралелепіпеду (як показано на кресленні), але й інші, циліндр, куля і др. Все це питання для майбутньої проробки та дослідження. Не можна не сказати про проблему вибухового пристрою та спосіб її вибуху. Вище відмічено, що ми перш за все орієнтуємось на варіант чистого термоядерного синтезу, в котрому застосовуємо дейтерій або суміш дейтерію з тритієм, або зіткнення ядер того і другого в відповідному колайдері. Не виключаються і інші способи. В тому числі розробляємо власний спосіб чистого термоядерного вибухового пристрою, на котрий буде оформлена відповідна заявка на винахід. Технології цього типу досить інтенсивно досліджуються, розвиваються і вдосконалюються, що дозволяє обґрунтовано передбачати їх впровадження в практику, котра для нашої корисної моделі стає найбільш прийнятною та доцільною. Разом з тим. В самій назві нашого рішення сказано не тільки про термоядерний синтез, але й про ядерні вибухові реакції. Залишаємо такий варіант як можливий, але з умовою, що ядерна реакція буде виконувати в крайньому випадку ініціюючу функцію для запуску термоядерного синтезу. Дослідження в цьому напрямі також проводяться, при пошуку і розробці міні ядерних та термоядерних процесів. Навіть, якщо в нашій корисній моделі і виникне необхідність в ряді випадків орієнтуватись на ядерні вибухові пристрої, ми не тільки не виходимо за рамки існуючих технологій в відношенні радіації, але й зводимо ці негативи до мінімуму - саме внаслідок наявності в нашому реакторі захисту його корпусу від цих небезпек. Тим більше, що розплав тіла 2 можна періодично вилучати з реактора, замінюючи його чистим свинцем. Ця тема повинна бути належним чином досліджена, щоб ефективність корисної моделі була максимальною при мінімумі негативів, пов'язаних з радіацією. 55 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 60 1. Спосіб здійснення ядерної або термоядерної реакції, що включає підрив заряду всередині масивного металевого тіла, розташованого в міцному корпусі, при цьому енергія вибуху перевищує енергію теплоти для розплавлення металевого тіла, а теплоту, що утворюють в тілі 8 UA 86306 U 5 від вибуху, утилізують через міцний корпус, причому, по мірі охолодження тіла, вибухи в ньому періодично повторюють, який відрізняється тим, що кожний наступний вибух здійснюють в цьому тілі після переходу його в твердий стан. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що енергія вибуху заряду достатня для перетворення розплаву в пару. 9 UA 86306 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 10