Способ проведения плазмохимических реакций

 

Изобретение относится к плазмохимической технологии, в частности к прикладной неравновесной плазмохнмик. Целью изобретения является повышение рабочих давлений до атмосферного и выше и увеличение выхода продуктов реакции. В камеру, содержащую рабочую смесь газов, вводится релятивистский импульсно-пернодический пучок. Ток I пучка ограничивается величиной альфеновского тока . Ток I пучка, равновесный радиусу R пучка, длительность импульсов, их число п и скважность S выбирают такими , чтобы в среде генерировалось электрическое вихревое поле, напряженность которого такова, что обеспечивает при длительности одиночного импульса сц соотношение между джоулевыми потерями W и ионизационными потерями W; 1 5 Дж/см атм и Wg/W;. Полная длительность макроимпульса (группы п одиночных импульсов ) , где д - время протекания обратных реакций, а паузу между импульсами определяют исходя из скорости эвакуации продуктов 2R/C5, где Сд - скорость звука, и ток пучка выбирается из условия стабилизации резистивной шланговой неустойчивости. 1 з.п. ф-лы. i (Л 2

СС108 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

ИСПУ1ЬЛИН

А1

„„SU„„ I 507192 (51)5 Н 0 1 00

1 ОСУДАРСТВЕНКЫЙ КОМИТЕТ

fl0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ С8ИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (46) 23, 10. 90. Бюл. В 39 (21) 4015268/24-25 (22) 31.01,86 (72) Г,Э.Норман, Л.С.Полак, П.И.Сопин к Г.А,Сорокин (53) 533.3(088.8) (56) Русаков В.Д., Фридман А,A. Физика химически активной плазмы. M.:

Наука, 1984, с. 415.

Авторское свидетельство СССР

У 492245, кл. Н 05 Н l/00, 1976.

2 пучок. Ток I пучка ограничивается величиной альфеновского тока I < Т, Ток I пучка, равновесный радиус R пучка, длительность импульсов, их число и и скважность S выбирают такими, чтобы в среде генерировалось электрическое вихревое поле, напря женность которого такова, что обеспечивает при длительности одиночного импульса ц соотношение между джоулевыми потерями W и ионизациониыЕ

М ми потерями W, 1й И +И 5 Дж/см атм и Я /W; l. Полная длительность макроимпульса (группы и одиночных импульсов) nS с„с „, где а < - время протекания обратных реакций, а паузу между импульсами „ определяют исходя из скорости эвакуации продуктов с „ъ 2К/Су, где Св — скорость звука, и ток пучка выбирается из условия стабилизации резистивной шланговой неустойчивости. l з.п. ф-лы. (54) СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ ПЛАЗМОХИМИЧЕС"

КИХ РЕАКЦИЙ (57) Изобретение относится к плаэмохимической технологии, в частности к приклацной неравновесной плазмохимкк. Целью изобретения является повышение рабочих давлений до атмосферного и выше и увеличение выхода продуктов реакции. В камеру, содержащую рабочую смесь газов, вводится релятивистский импульсно-периодический

Изобретение относится к плаэмохимической технологии, в частности к прикладной неравновесной плаэмохимик. Цель изобретения — повышение рабочего давления до атмосферного и выше и увеличение выхода продуктов реакции, а также увеличение рабочего объема и уменьшение потерь частиц пучка на стенки реактора.

Способ осуществляется следукичкч образом.

Релятивистский импульсно-периодический электронный пучок ввжлпчся в камеру, наполненную рабочей смесью газов, при давлении выше атмосферного, Ток I пучка, его равновесный радиус R, форма, длительность импульса ьц, скважность S определяют соотношение ыежду иониэационными W„ и джоулевыми W> потерями. Величины и Ч определяются .также и тем, что в зависимости от величины тока I пучка возникают вихревые электрические поля Е. Задаваясь оптимальным значением отношения W /У; К и решая обратную з.зпзчу, находят соотношение между I, R, ", и S. Величина К эавиОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (, C ((2)

Энергия Е частиц пучка определяет длину L самофокусированной части пучка и тем самым. длину L активной воны реактора.

Ь сТ, =aI (KA) (5 (МэВ)+Ь) /(Ер), (3) где b=0 5 МэВ;

a=5 10 г/кА МэВ см

Z — - средний заряд ядер атомов рабочей среды;

Р— плотность рабочей среды (г/см ).

Стабилизация реэистивной шланговой неустойчивости пучка, приводящей к поперечному смещению пучка и выбрасыванию его на стенки камеры, достигается при установке

FL,/R 10р (4) -где Р=.Г21/1

Дополнительным средством стабилизации может служить внешнее магнитное поле. Пауза между макронмпульсами о должна выбираться исходя из (р скорости эвакуации продуктов реакций иэ активной зоны реактора „) 21 /С„ (5) где Сб -, скорость звука.

Условия (3), (4) определяют область допустимых значений тока I пучка и энергии электронов пучка, Наиболее эффективным спос бом использования энергии элктронного пучка является ее тр,(нсформэ(ия в энергию колебательноой степени с1айоды моЛЕкул го оно", ер.1(1. И((опя ич это3 1507 снт от состава рабочей смеси и иници,ируемого процесса, Токи пучка должны быть достаточно высокими, однако их значение не должно превышать величину альфеновского тока Т .

I а Т шс pg/e, (1) где с - скорость света;Р v/ñ; m, е, v — масса, заряд и скорость электронов пучке(у

|-рс.

Число иипупьсов пучка определяют из условия, чтобы энерговыход за время макроимпульса равнялся требуемому значению W, При этом полная длительность макронмпульса c =n((.„S не должна превышать время протекания обратных реакций (.

4 го параметры пучка выбираются такими, чтобы йри напряженности Е вихревого электрическоro поля величина

Е/N, где N — плотность молекул рабочей среды, обеспечивала такое соотношение между джоулевыми Ъ и иониЕ зационными W потерями, которое удовлетворяет соотношениям

1à W=W +1 а5 --L —- (6) см атм

192

10

W,/W; ú 1. (7)

Использование изобретения позволит осуществить неравновесное возбуждение плотного газа; добиться оптимального для инициирования плаз20 мохимических реакций распределения энергии, вложенной в среду, по различным степеням свободы молекул, которое достигается вариацией амплитуды и длительности микроимпульсов; увеличить sa счет использования эф 5 фекта самофокусировки рабочий объем реактора, 1

В результате выход продуктов реакций может быть повышен в 10 раз а по сравнению со способом проведения плазмохимических реакций по прототипу эа счет увеличения мощности реактора до 40-100 МВт (с учетом того, что в реакторе используется лишь та энергия, которая теряется пучком на длине Ь). формула изобретения

1, Способ проведения плазмохимических реакций, включающий инжекцню в газовую смесь импульсно-периодического пучка заряженных частиц, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения рабочего давления до

I атмосферного и вьппе и увеличения выхода продуктов реакции, ток I пучка, его равновесный радиус R, длительность импульсов у(.„р их число и, скважность S и паузу между макроимпульсами (,ц выбирают такими, чтобы величины энерговыходов эа счет дисснпацин индуцированных плазменных токов И и иониэационных потерь W;

55 удовлетворяли условиям

1 (Дж/cM ати) Я;+Я й5 Дж/см атм), Е

b величину тока 1 пучка выбирают иэ условия

Составитель. K. Клоповский

Техред Л.Олийнык Корректор 0.Кравцова

Редактор Е.Хорина

Заказ 4357 Тираж 679 Подписное

ВЯИИПЙГосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, й35, Раущская наб., д. 4/5

Производственно-издателЬский комбинат "Патент", г.уагород, ул. Гагарина, 101

1507192 6 электрониьй пучок, при этом область допустимых значений энергии 5 частиц пучка и тока пучка выбирают иэ услоТ<Х

4 вия выполнения режима самофокусировгде Т4 - альфеновский . ток;

5 ки на длине реактора L при этом полная длительность макро-! импульса с пЯ Фц не должна превышать L (c )

Ьо, 5!

26 ) 2R/С&Э, Р - плотность рабочей среды;

Z — средний заряд ядер атомов где Cs - скорость звука. ра оче среды, 2, Способ по п. 1, о т л и ч а- 15 и условия стабилизации пучка относию шийся тем, что, с целью увели- тельно реэистивной шланговой неустойчения рабочего объема и уменьшения чивости потерь частиц пучка на стенки реак- (й тора, исполь зуется релятивистский Ь, (2X /i „) /R 1 0 .