Способ возбуждения экзотермических реакций ядерного синтеза

 

Сущность изобретения: способ включает подгонку среды с последующим ее вводом в реакционную зону, в которой на сформированный в ней поток среды оказывают внешнее воздействие, и возбуждение в потоке среды реакции ядерного синтеза. Среду непрерывно по мере поступления ее в реакционную зону переводят в состояние с избыточным электрическим зарядом и создают условия для возникновения процесса релаксации к условиям внутреннего равновесия, учитывающим наличие в составе среды в объеме реакционной зоны избыточного заряда. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Настоящее изобретение относится к средствам экспериментального исследования, а более точно касается способа возбуждения экзотермических реакций ядерного синтеза, и может быть использовано для разработки базовых научно-технических обеспечений решения проблемы освоения энергии ядерного синтеза для нужд общей и специальной энергетики.

Практические потребности в удовлетворении все возрастающего энергопотребления делают необходимым уже сейчас решительно пересмотреть номенклатуру фундаментальных научных исследований, переместить центр тяжести приоритетных научно-технических разработок в области энергетики на изыскание и реальное освоение новых видов и источников энергии. Ядерный синтез в этой связи представляет особый интерес.

Реальные пути и общие перспективы освоения ядерного синтеза для нужд общей или специальной энергетики до сих пор не выяснены. Традиционно развиваемые направления поиска путей освоения ядерного синтеза (вне зависимости от конкретных особенностей их методического или аппаратурного оформления) так или иначе связываются с развитием технологий получения и последующего сохранения (в течение практически значимого для протекания реакции синтеза времени) материальных образований с уровнями температур порядка ≈10⁸-10⁹ К. Эти условия, однако, наиболее благоприятны для возникновения различного рода плазменных неустойчивоcтей и чрезвычайно трудны для реализации. Ощущаемый в последнее время пессимизм в оценке перспектив освоения энергии ядерного синтеза на этом пути наилучшим образом характеризует общий ресурс потенциальных возможностей традиционного подхода.

Известны экспериментальные наблюдения холодного ядерного синтеза, реализуемого при низких температурах, и попытки разработки способов возбуждения реакций холодного синтеза, ориентированные на использование характерных для наблюдений условий реализации.

Известна группа изобретений, относящихся к ядерной энергетике, а более конкретно к источникам энергии, использующим энергию синтеза ядер (Заявка РФ 95120227/25, МКИ: G21B 1/02, "Управляемый источник энергии на использовании низкотемпературного ядерного синтеза и способ осуществления низкотемпературного ядерного синтеза"). В состав управляемого источника энергии, предназначенного для осуществления экзотермических ядерных реакций, входит турбогенератор, основной генератор нейтронов, излучающий нейтроны при облучении тяжелой воды гамма-излучением, исходящим от реагента, умножитель нейтронов, ядерный реактор синтеза ядер, систему защиты и обслуживающие системы. В качестве реагентов используются: литий-7, бор-11, азот-15, фтор-19, натрий-23, магний-24, алюминий - 27, кремний-28, фосфор-31, сера-32, хлор - 35, калий - 39, кальций - 40, скандий - 45. В ядрах указанных элементов при облучении нейтронами, прошедшими через замедлитель, происходит захват нейтрона, бета минус распад и образование ядер с большим атомным числом, чем у исходного ядра, и объединение пунктов в четверки с выделением энергии. Способы осуществления низкотемпературного ядерного синтеза заключаются в облучении исходного материала, загруженного в ядерный реактор, тепловыми нейтронами. При протекании внутриядерных реакций в ядрах исходного материала происходит захват нейтронов, увеличение атомного числа и объединение нуклонов в четверки с выделением энергии. Изобретения направлены на получение внутриядерной энергии при осуществлении экзотермических ядерных реакций низкотемпературного синтеза.

Известен реактор управляемого ядерного синтеза (заявка РФ 98100365/06, МКИ: G21B 1/02), состоящий из "N"-канальных реакторов, работающих циклически в тактовом режиме на общий теплообменник и производящих детерминированную последовательность микровзрывов малых доз рабочей смеси водородного или иного происхождения, возникающих в результате реакции ядерного синтеза, отличающийся тем, что в основу работы каждого канального реактора заложен принцип осуществления реакции в виде поддержанно-самостоятельного разряда при усиленной ионизации и превращении в адиабатическом режиме холодной плазмы в горячую без ее магнитного удержания, при этом каждый канальный реактор строится состоящим из рабочей камеры, дозатора рабочей смеси, системы зажигания и удержания холодной плазмы и вспомогательных элементов с образованием одного центрального и "m-1" вспомогательных подканалов холодной плазмы из "m" квазиплазматронов-коллиматоров, струи плотной холодной плазмы которых в рабочей камере сводятся в один центральный подканал, где они в адиабатическом режиме ионизируются и инвертируются в горячую плазму путем гальванической синхронной подачи на центральный и вспомогательные подканалы импульсов электроэнергии высокой плотности от выпрямителей промышленной частоты на управляемых вентилях, образующих общую последовательность микровзрывов с частотой 0-300(0-360) Гц или 0-100(120) Гц при выполнении условия - энергия, выделяемая в результате ядерной реакции синтеза при единичном микровзрыве и установившемся режиме работы реактора превосходит электроэнергию, затрачиваемую на инициацию и поддержание реакции за один период общей последовательности микровзрывов.

Известен реактор для проведения контролируемой термоядерной реакции (международная заявка PCT/IB 96/00711, МКИ: G21B 1/02), содержащий устройство для создания в реакторе вакуума, устройство для подачи в реактор газообразного водорода и высоковольтный источник электроэнергии. Реактор содержит две расходящиеся камеры, угол между которыми составляет не менее 90^o. В каждой камере размещены отрицательный и положительный электроды, расстояние между которыми одинаково для обеих камер и равно расстоянию от отрицательного электрода до точки схождения труб. Способ, реализуемый в данном реакторе, включает подготовку среды с последующим ее вводом в реакционную зону каждой камеры, в которой на сформированный поток среды, например водорода, оказывают внешнее воздействие наложением на него с помощью электродов электрического поля. При работе в реакторе создают глубокий вакуум и подают в него газообразный водород. На электроды подают напряжение, зависящее от характеристик реактора. На короткое время отключают источник напряжения для наблюдения термоядерной реакции. Регулируют скорость подачи водорода для достижения в реакторе заданного давления (до десятых долей Ра). При самоподдерживающейся реакции отвод энергии производят коллектором.

Общими недостатками указанных изобретений являются низкие, затрудняющие отвод энергии из реакционной зоны давления ориентация на использование сложных, трудноуправляемых и недостаточно надежных по характеру технологических приемов и установок для их реализации, применение токсичных реагентов, наличие трудноподавляемых вредных воздействий на живые организмы и окружающую среду.

Известные наблюдения холодного ядерного синтеза, как и предлагаемые на их основе способы его возбуждения, характеризуются недостаточными (низкими с точки зрения потребностей практической энергетики) плотностями энерговыделения. Возможности же их повышения до практически значимых уровней затруднены, прежде всего, в связи с отсутствием физического понимания природы холодного ядерного синтеза, который в рамках общепринятых в настоящее время физических представлений представляется необъяснимым (В.А. Царев. "Низкотемпературный ядерный синтез", УФН. 1990 г., т. 160, 11, с. 1-53; В.А. Царев. "Аномальные эффекты в твердом теле ("холодный синтез"): вопросы еще остаются". УФН. 1992 г., т. 162, 10, с. 63-91).

В основу настоящего изобретения положена задача создания способа возбуждения экзотермических реакций ядерного синтеза в плотных низкотемпературных потоках водородосодержащих газовых сред, обеспечивающего формирования эффективных управляющих воздействий на среду для возбуждения в ее составе реакций холодного ядерного синтеза за счет изменения условий внутреннего энергетического равновесия материальных образований.

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом способе возбуждения экзотермических реакций ядерного синтеза в плотных низкотемпературных потоках водородосодержащих материальных сред, включающем подготовку среды с последующим ее вводом в реакционную зону, в которой на сформированный в ней поток среды оказывают внешнее воздействие, и возбуждение в потоке среды экзотермической реакции ядерного синтеза, согласно изобретению среду непрерывно по мере поступления ее в реакционную зону переводят в состояние с избыточным электрическим зарядом и создают условия для возникновения процесса релаксации к условиям внутреннего равновесия, учитывающим наличие в составе среды в объеме реакционной зоны избыточного заряда.

Внешнее воздействие на выделенный участок потока согласно изобретению обеспечивают, например, наложением на поток с контролируемыми и управляемыми характеристиками течения потока с помощью помещаемых в поток электродов электрического поля в направлении движения среды от внешнего источника и последующим возбуждением в выделенном участке потока ограниченного по силе тока, объемного по характеру продольного электрического разряда и/или наложением на выделенный участок потока в поперечном движению потока направлении внешнего магнитного поля и возбуждением таким образом в объеме выделенного участка среды индуцированной продольной (холловской) составляющей электрического поля.

Условия для возникновения процесса релаксации создают путем ограничения вкладываемой в поток мощности. Для ограничения по вкладываемой в поток мощности при электрическом воздействии на выделенный участок потока среды обеспечивают совпадение направлений векторов скорости потока среды и напряженности электрического поля, отрицательную вольт-амперную характеристику на участке электрической цепи между электродами для ограничения силы тока и вводимой в поток мощности разряда, предусматривают также контроль и регулирование характеристик течения потока.

Известные способы управляемого ядерного синтеза, в том числе и рассматриваемый в качестве прототипа (международная заявка PCT/IB 96/00711, МКИ: G21B 1/02), используют для возбуждения контролируемых реакций синтеза внешние воздействия на среду, изначально ориентированные на нагрев среды в реакционной зоне до температур ядерного взаимодействия. Возбуждение реакции синтеза в этом случае в связи с высокими уровнями температур начального ядерного взаимодействия необходимо предварять переводом среды в высокоионизированное плазменное состояние, что делает принципиально невозможным осуществление перевода среды в состояние с избыточным электрическим зарядом при обеспечении значимых уровней относительного нарушения квазинейтральности, исключает возможность сколь-нибудь значимых изменений условий внутреннего энергетического равновесия среды в связи с введением в ее состав избыточного электрического заряда, делает невозможным эффективное использование "зарядового канала" для управления состояниями материальных сред в целом, в том числе и, особенно, в целях возбуждения экзотермических реакций ядерного синтеза.

Согласно предлагаемому изобретению внешние воздействия с целью возбуждения в составе низкотемпературной водородосодержащей среды экзотермических реакций ядерного синтеза оказывают в потоке при контролируемых характеристиках течения этого потока, а сами воздействия изначально ограничивают по вкладываемой в поток мощности так, что они не приводят к сколь-нибудь значимому разогреву среды к моменту возбуждения в ее составе реакций холодного ядерного синтеза (характерный диапазон ожидаемого разогрева среды в связи с внешними управляющими воздействиями для возбуждения в потоке реакций синтеза, как правило, не превышает 100-200^oС и момент возбуждения реакций синтеза не предваряется таким образом какой-либо существенной ионизацией среды). Начальная температура среды на входе в реакционную зону определяется в этом случае лишь внешними условиями и может отвечать комнатным условиям (допустим соответствовать приблизительно 300 К).

Внешними воздействиями на поток с учетом указанных ограничений согласно предлагаемому изобретению осуществляют перевод среды в состояние с избыточным зарядом при поддержании высоких относительных уровней нарушения квазинейтральности среды (ниже чем обеспечивают принципиально значимые изменения по отношению к традиционным условиям внутреннего энергетического равновесия среды, неизбежно возникающей релаксацией среды к учитывающему наличие в ее составе избыточного заряда внутреннему равновесию возбуждают в составе среды реакции ядерного синтеза.

В варианте магнитных воздействий выбором характеристик течения, параметров электромагнитного взаимодействия потока с накладываемым на поток магнитным полем и собственно характеристик магнитного поля также ограничивают уровни вкладываемой воздействиями в поток мощности, обеспечивают тем самым формирование эффективных "зарядовых" воздействий для управления состояниями материальных сред. В принципе реализуем и вариант использования комбинированных по природе (электрических и магнитных) первичных воздействий на поток для эффективного управления состояниями материальных сред в потоках.

В качестве среды используют водород или водородосодержащие газовые смеси на основе водорода и дейтерия, в состав которых могут входить, например, гелий, азот, аргон. Оптимальный состав среды (критерий - энергетический эффект) определяется сложным комплексом характеристик: давлением, характеристиками источника, конструктивными особенностями рабочего узла, скоростью потока. Одним из приемлемых составов используемой среды является, например, смесь водорода (50%) и дейтерия (50%).

Авторами настоящего изобретения разработана модель представлений о холодном синтезе, базирующаяся на нетрадиционных (ранее неизвестных) физических положениях. В рамках модели явление холодного синтеза обосновывается результатами релаксации, необходимо возбуждаемой в составе материальных образований с избыточным электрическим зарядом (аквазинейтральных или АК-образований) непосредственно с момента их формирования, в связи с возникновением традиционно не учитываемых (ранее неизвестных) изменений в условиях внутреннего энергетического равновесия среды, обуславливаемых введением в ее состав избыточного заряда (Pintchuk V.A. The nature and energy sources of the Ball Lightning //24^th International Electric Propulsion Conference. Paper IEPC-95-233: - Moscow. September 19-23. 1995; Pintсhuk V.A. The phenomenon of Ball Lightning and Cold Nuclear Synthesis //Proceedings of the 2-nd International Symposium on energy, environment & economic. - Kazan. Russia. 7-10 September 1998. Vol.2. P. 199-213).

При формировании представлений о холодном ядерном синтезе в рамках указанной модели обращалось внимание, прежде всего, на обнаруживаемое наблюдениями присутствие в реакционной зоне холодного синтеза избыточного электрического заряда (В.А. Царев. "Низкотемпературный ядерный синтез", УФН. 1990 г. , т. 160, 11, с. 1-53; В.А. Царев. "Аномальные эффекты в твердом теле ("холодный синтез"): вопросы еще остаются", УФН. 1992 г., т. 162, 10, с. 63-91).

В этой связи было высказано предположение, что наблюдаемая реакция синтеза, с позиций теории, могла бы быть обоснована существованием традиционно не учитываемых (ранее неизвестных) закономерностей в условиях внутреннего энергетического равновесия (между различными по физической природе энергетическими состояниями) материальных образований с нескомпенсированным электрическим зарядом (АК или аквазинейтральных), как определяющих необходимость возбуждения в их составе с момента образования процессов релаксации, отвечающих в том числе и условиям реализации холодного синтеза.

Было установлено далее, что общий характер внутреннего энергетического равновесия АК-образований среды отвечает выражению: Здесь: ε_act - энергия активации учитываемой реакции (в пренебрежении членами второго порядка малости), определяемая обычным образом; ψ - относительный мольный вклад нескомпенсированной электронной компоненты в учитываемую реакцию, например, применительно к реакции ионизации, определяемый как ψ = (n_e-n_i)/n_i; Ω - электростатический потенциал пространства (может быть определен наибольшей отрицательной работой, произведенной собственно АК-средой по введению в ее состав заряда); с_j - показатель степени, определяемый, например, для реакции вида А+В=АВ, как: Общий характер уравнения (1) указывает таким образом, что функция распределения заселенностей химических связей и электронных энергетических состояний в составе среды АК-образований с момента их образования необходимо преобразуется (или по крайней мере испытывает деформацию) к форме: Если в рамках традиционного описания и с учетом (1) ввести в рассмотрение T*_exc - температуру возбуждения заселенностей химических связей и электронных энергетических состояний уровня в аквазинейтральной среде, то ее соотношение с Т - температурой заселенностей энергетических состояний механической природы (поступательных, колебательных, вращательных - ниже условно "поступательной") соответственно определится выражением
Выражения (1)-(3) предусматривают условия, когда T_exc ^*>T (или даже T_exc ^*<0).

Уравнение (1) отличается по существу от традиционно принимаемого в расчет закона действующих масс лишь наличием дополнительного члена eψΩ в показателе экспоненты. Степень ожидаемых отличий внутреннего энергетического равновесия среды в состоянии с избыточным электрическим зарядом от традиционно учитываемого (отвечающего квазинейтральному состоянию среды) согласно (1) определяется, таким образом, и формируемой величиной степени нарушения квазинейтральности среды:

и при прочих равных условиях может существенно варьироваться в том числе и в зависимости от конкретного значения степени ионизации (температуры) среды. Последнее конкретно указывает на наличие температурных ограничений сверху условий эффективного использования "зарядового канала" для управления состояниями материальных сред и, особенно, возбуждения реакций ядерного синтеза и учитывается в предлагаемом изобретении.

В дальнейшем предлагаемое изобретение поясняется описанием конкретного примера его выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых:
фиг. 1 изображает блок-схему экспериментальной установки для возбуждения экзотермических реакций ядерного синтеза в плотных низкотемпературных потоках водородосодержащих газовых сред;
фиг. 2 - графики изменения в зависимости от времени температуры возбуждения заселенностей химических связей и электронных энергетических состояний и вероятности реализации высокознергетических реакций (в том числе и холодного синтеза) на стадии релаксации среды в составе АК-образований непосредственно с момента их образования.

Предлагаемый способ возбуждения экзотермических реакций ядерного синтеза осуществляют с помощью установки, в составе которой предусматривается:
- система хранения и подготовки рабочей среды необходимого состава;
- система подачи рабочей среды в разрядный узел;
- выделенный электродами разрядного узла участок потока - реакционная зона;
- система энергообеспечения реакционной зоны;
- система запуска установки;
- система измерений стандартных параметров;
- система контроля и управления агрегатами автоматики установки.

Система хранения и подготовки рабочей среды предназначена для подготовки смесей газовых сред заданного состава (предусматривается возможность широкого варьирования составов сред с содержанием N₂, Не,...., Н₂, D₂).

Система подачи рабочей среды предназначена для подачи рабочей среды в разрядный узел установки. Предусматривается контроль и регулирование расходов и состава газа или газовой смеси, возможность оперативного изменения этих параметров.

Магистраль подачи рабочей среды к разрядному узлу (конечный отрезок магистрали) выполняется из электрически непроводящего материала (прочность изоляции конечного участка магистрали - фланца стыковки магистрали к фланцу камеры смешения порядка 10⁸-10⁹ Ом). Магистраль подачи оснащена аппаратурой для измерения температуры, давлений в характерных точках магистрали и расхода среды. Управление запорными агрегатами автоматики дистанционное.

Разрядный узел представляет собой ограниченный стенками трубы из неэлектропроводного материала участок потока. Труба может оснащаться, например, окнами из оптического кварца. В приводимом варианте разрядный узел оснащается, кроме этого, введенными во внутренний канал силовыми и желательно измерительными электродами.

Ввод рабочей среды в разрядный узел осуществляют через камеру смешения, позволяющую производить подготовку (и/или корректировку) требуемого состава среды в динамическом режиме. Камера смешения оснащается измерительными преобразователями и, кроме этого, обеспечивает выравнивание по сечению канала узла скорости газового потока.

Силовыми электродами (А и К) канал делится на три участка:
- участок между камерой смешения и силовым электродом - анодом служит, в основном, для электрической изоляции анодного участка канала от "земли";
- рабочий участок разрядного узла - реакционная зона установки - участок между силовыми электродами - анодом и катодом. Расстояние между силовыми электродами и их геометрия в каждом конкретном варианте исполнения узла могут варьироваться.

- выходной участок разрядного узла между силовым электродом - катодом и приемной камерой среды энергопреобразователя, оснащаемой системой отбора проб и измерительными преобразователями для уточнения состава, теплофизических, газодинамических и прочих характеристик среды на выходе.

Система энергообеспечения
Система энергообеспечения установки включает регулируемый по мощности и напряжению высоковольтный источник постоянного электрического тока. Диапазон рабочих напряжений ΔV∈(6-100) кВ, при этом допустимы увеличения верхнего и нижнего уровней границ. Рекомендуемая величина рабочего тока (отвечающего верхнему уровню рабочих напряжений) составляет порядка 1А. На земле - катод.

Подключение источника к силовым электродам разрядного узла учитывает необходимость оптимизации характеристик процесса энерговвода. Оптимизация процесса (в числе прочих факторов) предполагает необходимым:
- совпадение направлений векторов u_a скорости потока и Е электрической напряженности в разрядном узле, которое обеспечивается подключением положительного полюса источника к первому по течению потока электроду - аноду, отрицательного полюса - ко второму по течению потока электроду - катоду);
- обеспечение отрицательной вольт-амперной характеристики на участке электрической цепи между электродами. Отрицательная характеристика обеспечивается путем включения в цепь анода балластного сопротивления R_бал. Для источника с рабочим напряжением 35 кВ величина R_бал≈35kΩ. Более рационально использовать источник с отрицательной вольт-амперной характеристикой;
- возможность изменения режимов течения среды в широком диапазоне. Для источника с рабочим напряжением 35 кВ желаемый диапазон регулирования скорости может быть определен, например, диапазоном от 50 до 150 м/с;
- дистанционное управление, контроль и измерение электрических параметров источника и уровней энерговложений;
- обеспечение безопасности при работе с источником в процессе обслуживания экспериментальной установки и проведении исследований.

Система запуска установки
Предусматривает выполнение традиционных и специального характера мер по инициированию разряда в потоке и обеспечение условий для его удержания при выходе установки на рабочий режим (запуск).

Рекомендуемый вариант предусматривает возможность понижения давления (включением эжектора) в рабочей секции канала на стадии запуска и доведение за счет этого удельных напряженностей Е/p в канале до требуемых для первичного инициирования разряда (пробоя). Последующим регулированием расхода среды (скорости потока) достигается квазиоднородное заполнение рабочего объема рабочей секции канала разрядной зоной.

Система измерений стандартных параметров
Реализуется в рамках общепринятых представлений.

Система контроля и управления агрегатами автоматики
Уточняется на этапе разработки пневмогидравлической схемы установки с учетом ее целевого назначения и конкретных особенностей использования.

Водородосодержащая материальная среда - газ либо смесь газов (азот, гелий, водород, дейтерий) из камеры 1 смешения через конфузор-проставку 2, обеспечивающую перевод режима течения газа в дозвуковой, вводится в разрядный узел 3, выполненный в виде кварцевой трубы, оснащенной силовыми электродами - анодом 4 и катодом 5. Кроме того, разрядный узел может быть оснащен измерительными электродами (на фиг.1 не показаны). Подключением к силовым электродам 4 и 5 внешнего источника 6 на сформированный в реакционной зоне поток среды накладывается электрическое поле, обеспечивающее в процессе эксперимента разряд в потоке среды.

Проследим некоторые особенности способов реализации разряда применительно к условиям осуществления продольного электрического разряда в потоке среды.

При осуществлении продольного разряда в потоке условного состава трехжидкостной среды, содержащей нейтральные молекулы - "а", ионы - "i" и электроны -"e", устанавливающийся в системе ток может оцениваться выражением:
j_Σ = -en^*_e(u_a-μ_eE)+en^*_i(u_a+μ_iE), (5)
где u_a - скорость потока;
Е - напряженность электрического поля;
μ - подвижность компоненты.

С учетом параметров состояния плазменной среды:

Связанное с изменениями определяющих параметров приращение ψ может быть определено, таким образом, выражением:

где коэффициенты влияния:
\\62


Из рассмотрения выражений (8)-(11) для коэффициентов влияний следует, что развитие неустойчивостей в распределении заряда по объему плазмы при осуществлении разряда в потоке отвечающий их характеристикам уровень параметра ψ зависит от характера взаимной направленности потока и напряженности электрического поля. Наиболее благоприятные условия наблюдаются в случае, когда направления векторов скорости потока u_а и напряженности электрического поля Е совпадают, что и учитывается в предлагаемом варианте установки, реализующей предлагаемый способ.

Характер выражений для коэффициентов влияния позволяет ожидать существенную зависимость степени развития неустойчивостей в распределении электрического заряда по объему от соотношения между величинами векторов u_а и μ_eE. При этом приближение величины μ_eE к уровню скорости u_a способствует интенсификации процесса развития неустойчивостей в распределении заряда по объему среды.

Отмеченное принималось во внимание при разработке методики экспериментальной реализации способа, направлений поиска, схемного решения и аппаратурного наполнения экспериментальной установки.

В процессе реализации предлагаемого способа предусматривается возможность понижения давления в разрядном узле 3 и доведения за счет этого при известных параметрах источника удельных напряженностей E/p до требуемых для первичного инициирования разряда (пробоя). Понижение давления осуществляется подключением к каналу воздушного эжектора 7, включаемого в работу лишь в начальный период эксперимента. Отключением эжектора 7 режим течения среды в канале переводится на повышенное (в данном случае атмосферное) давление. Регулированием расхода среды (скорости потока) достигается однородное заполнение рабочего объема измерительной секции канала разрядной зоной, обеспечивается разрядный режим типа "тлеющего". При этом в объеме разрядного (рабочего) промежутка канала непрерывно существует избыточный электрический заряд. В составе среды, непрерывно поступающей в рабочий узел 3 в процессе течения, необходимо возбуждаются отражающие процесс релаксации реакции ядерного синтеза.

Действительно, если в каждый конкретный момент релаксации АК-образования к новому квазиравновесному состоянию (в связи с предполагаемым воздействием на среду "зарядовым фактором") вероятность реализации той или иной реакции (в том числе и реакции холодного ядерного синтеза) оценивать выражением:

т. е. разностью между температурой возбуждения заселенностей химических связей и электронных энергетических состояний (уровня энергии активации реакции релаксации) и поступательной, отнесенной собственно температуре возбуждения T_exc*, то обоснованность утверждения становится очевидной.

Согласно (12) вероятность реализации высокоэнергетических реакций (в том числе и отвечающих ядерному синтезу) в низкотемпературных материальных средах (с низким уровнем ионизации в начальный момент) в начальный момент релаксации исключительно велика:
t = 0: T^*_exc<0(ψΩ→+∞), P_εn→1.
Более того, температура возбуждения химических связей и электронных энергетических состояний в процессе релаксации претерпевает разрыв типа -∞, +∞ (фиг.2, где t - время релаксации). Последнее указывает на развитие в этих условиях неустойчивостей атомно-молекулярной структуры вещества, наиболее благоприятной для реализации и реакций холодного синтеза.

Иными словами, если внешними воздействиями того или иного характера (в рамках представлений о "зарядовом канале управления" состояниями материальных сред) формируются образования с избыточным зарядом, то на стадии релаксации АК-образования к учитывающим наличие в составе среды избыточного заряда условиям внутреннего энергетического равновесия вероятность реализации высокоэнергетических реакций, в том числе и реакций ядерного синтеза, весьма высока.

Оптимизация характеристик процесса возбуждения реакций ядерного синтеза по предлагаемому способу может быть обеспечена соответствующим выбором характеристик источника энергообеспечения, состава смеси, конструкции и геометрических характеристик рабочего участка канала установки, термогазодинамических параметров течения среды в канале.

Исследованиями как на базе сред-имитаторов, так и при использовании содержащих рабочие компоненты сред, возможности формирования эффективных управляющих зарядовых воздействий на среду с целью возбуждения в ее составе высокоэнергетических реакций холодного синтеза (в том числе и возможности эффективного использования "зарядового канала" для управления состояниями материальных сред в целом) получили предварительные экспериментальные подтверждения.

Формула изобретения

1. Способ возбуждения экзотермических реакций ядерного синтеза в низкотемпературных потоках водородсодержащих материальных сред, включающий подготовку среды с последующим ее вводом в реакционную зону, в которой на сформированный в ней поток среды оказывают внешнее воздействие, и возбуждение в потоке среды реакции ядерного синтеза, отличающийся тем, что внешнее воздействие на среду осуществляют путем наложения на поток через помещаемые в поток среды электроды электрического поля с возбуждением в участке потока, заключенного между электродами, объемного по характеру продольного разряда и/или путем наложения на поток среды в реакционной зоне в поперечном направлении внешнего магнитного поля с возбуждением в объеме выделенного участка среды индуцированной продольной составляющей электрического поля, обеспечивая перевод среды непрерывно по мере поступления ее в реакционную зону в состояние с избыточным электрическим зарядом и создание условий для возникновения процесса релаксации к условиям внутреннего равновесия, учитывающим наличие в составе среды реакционной зоны избыточного заряда.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что условия для возникновения процесса релаксации создают путем ограничения вкладываемой в поток мощности.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что обеспечивают совпадение направлений векторов скорости потока среды и напряженности электрического поля и отрицательную вольт-амперую характеристику на участке электрической цепи между электродами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2