Мини-коллайдер (варианты)



Мини-коллайдер (варианты)
Мини-коллайдер (варианты)
Мини-коллайдер (варианты)

 


Владельцы патента RU 2497206:

Мантуров Василий Васильевич (RU)

Заявленное изобретение относится к средствам для осуществления термоядерного синтеза. Заявленное устройство включает замкнутую кольцевую (тороидальную) полость, где обеспечивается непрерывное взаимодействие встречных потоков ускоренных частиц и ионов. При этом предусмотрено наличие двух полых индукционных ускорителей в виде концентрических труб-стенок, выполненных из непроводящего материала, например жаропрочного стекла или керамики, композита, и образующих две полости, из которых одна, межстеночная, заполняется проводником второго рода (и распорками для обеспечения их геометрии), а вторая, полость внутренней трубы, используется в качестве плазменного реактора. Указанные стенки изогнуты в виде полуколец с удлиненными цилиндрическими концами, соединяемыми бандажами, сечения которых аналогичны сечениям стенок труб. Верхние части бандажей выполняют из металла и используют для соединения с конденсатором через разрядник и проводником второго рода, образуя последовательную цепь, а внутренние части, так же, как и стенки, выполнены из непроводящего материала. Техническим результатом является возможность оптимизации размеров устройства и процесса преобразования ядерной энергии. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области ядерной физики и энергетики. И может найти применения в осуществлении управляемого термоядерного синтеза, для утилизации радиоактивных бета-распадных отходов и, возможно, для извлечения слабоядерной (слабые взаимодействия: позитронно-бета-распадной) энергии.

Человечество накопило богатейший опыт по извлечению тепловой энергии путем сжигания невозобновляемых энергоносителей таких как уголь, газ, нефть, сланцы. Но запасы их в недрах убывают, а их добыча становится все более затратной и менее эффективной. И экологически они, продукты их сгорания, уже опасны. Альтернативные (не ядерной природы) источники энергии не менее трудоемки. Использование же злаков, продуктов растениеводства для возгонки биотоплива - преступно при миллионах голодающих в мире людей.

Атомные электростанции (АЭС) в свое время показались приемлемым выходом из энергетического голода, но, как миллионы лет человек пользовался огнем, не понимая его природы, так и ядерщики до сих пор не проникли в сущность ядерных сил, и потому, в частности, происходят взрывы АЭС. И их по этой причине закрывают во многих странах.

Термоядерные устройства превратились не в долгожданный источник энергии, а в черную дыру, поглощающую интеллектуальные и материальные ресурсы вот уже более полувека и жаждущую все новых и гораздо более щедрых жертв, как мифологические монстры, динозавры. Дело в том, что чем большие усилия предпринимаются для доведения плазмы до необходимой температуры и давления, тем к большему хаосу и неустойчивостям это приводит.

Очередным бичом человечества стали бета-распадные отходы, как и в целом, радиоактивные отходы. Они появляются в основном в результате работы атомных электростанций, т.е. имеют техногенную природу. Часть этих отходов рационально использовать как источник энергии. Проф. Гареев из ОИЯИ г.Дубна в своем Обращении к ученым России (ИНТЕРНЕТ), в частности, писал: «…лауреат Нобелевской премии К. Ртяббиа в 1994 г. (Карло Руббиа (Carlo Rubbia) - ВМ) предложил использовать ускорительную технику в создании безопасных ядерно-энергетических установок и в уничтожении долгоживущих радиоактивных отходов. Сейчас ведутся интенсивные научные исследования в данном направлении …, но пока что мировая практика не имеет опыта создания таких ядерно-энергетических установок». С этой целью в водородно-литиевую (или аналогичную) плазму добавляют порошкообразные радиоактивные отходы.

Для реализации выше указанных целей предложено устройство в виде своеобразного миниколлайдера Фиг.1, бандажа Фиг.2 и варианта Фиг.3.

Коллайдер, по ВИКИПЕДИИ, - ускоритель на встречных пучках, предназначенный для изучения продуктов их соударений.

В настоящее время в числе действующих в мире коллайдеров состоят около десятка позитронно-электронных, один протонный (Tevatron) и самый знаменитый Большой адронный коллайдер (БАК). Одна только система сверхпроводящих магнитов на окружности 27 км чего стоит!

В предложенном изобретении, в отличие от известных, ускорению подвергают, причем впервые индукционным способом, одновременно все составляющие плазмы, что делает его пригодным и для извлечения ядерной энергии. Его новым достоинством является то, что он представляет собою два состыкованных полых индукционных ускорителя, аналогом которого избран пока единственный известный теперь полый индукционный (без дорогих и сложных в эксплуатации индукторов) ускоритель протонов В.В. Мантурова (№2422924), со следующими признаками:

- в качестве проводящих рабочих стенок используют проводники второго рода, а у оси формируют плазменный шнур;

- длина полуволны импульсного разряда не менее длины рабочей части ускорителя вдоль его оси;

- мощность импульсного разряда, диаметр плазменного шнура, плотность и прозрачность плазмы подбирают так, чтобы ускоряющее поле проникало к оси шнура с первого импульсного разряда;

- конструктивно он линейный (хотя может быть и нелинейным), состоит из двух соосных непроводящих труб, пространство между которыми заполняют проводником второго рода и заглушают металлическими шайбами, через разрядник подключенные к конденсатору, образуя последовательную с ним цепь.

Мини-коллайдер (Фиг.1) состоит из двух состыкованных своими удлиненными цилиндрическими концами полых индукционных ускорителей (1) и (2) предпочтительно положительно заряженных частиц и ионов, каждый из которых выполняют в виде (в плане) полуколец, состоящих из двух соосных стенок (3) и (4) из жаропрочного непроводящего материала, например стекла, керамики, композита и пр., причем поперечное сечение соосных стенок каждого ускорителя представляет собою два концентрических кольца (5) и (6), разнесенных по радиусу так, что образуют межстеночную полость (7), которую заполняют проводником второго рода (8), а полость (9) внутренней стенки-трубы используют в качестве плазменного реактора, и, наконец, для состыковки полуколец (1) и (2) используют бандажи (10) и (11), наружные части (12) которых изготавливают из металла и они выполняют роль электродов или содержат их для соединения с конденсатором (13) через разрядник (14), образуя с замкнутым проводником второго рода последовательную цепь (15), а внутренние (16), как и стенки, - из жаропрочного стекла и пр., повторяя тем самым функции и сечения труб-стенок.

Бандаж (Фиг.2) выполняют в виде двух цилиндрических по форме соосно расположенных и вложенных друг в друга частей (12) и (16), из которых внешнюю часть (12) изготавливают из металла, причем для стыковки и уплотнения внешних стенок полуколец (3) коллайдера, стыковочные полости с каждой стороны из них (12) выполняют конусными и для обжатия вводят конусное пружинное кольцо (17), которое имеет чередующиеся двухсторонние продольные по оси прорези, а для регулировки степени обжатия кольцо поджимают накидной гайкой (18); внутреннюю же часть (16) изготавливают из непроводящего материала, например из композита с кольцевым пазом (углублением) с каждой стороны; и обе части снабжают и соединяют, таким образом, соосными отверстиями, в которые вставляют или вворачивают штуцеры и проходные «колодцы» (19) для ввода и вывода воздуха, шлаков (отходов) жидкого проводника второго рода и электродов к нему, установки диагностических датчиков и т д.

Примечание: для удобства монтажа-стыковки полуколец в бандажи более целесообразным может оказаться заморозка воды, которой накануне монтажа заполняют межстеночные полости полуколец, затем после состыковки лед размораживают и воду устраняют и продувают. Если в качестве проводника второго рода изначально будет применен твердый электролит, то он и сослужит роль льда, но теперь уже без его удаления. Обычно при изгибе трубок применяют сухой песок. Но в данном случае его сложно будет извлекать.

Мне не известно ни одно устройство (бандаж) подобного рода. Вместе с тем в нем возможны многочисленные варианты изменения деталей. И потому нет резона защищать данный вариант бандажа патентом. Его основные функции и особенности описаны в п.1 Формулы изобретения.

Мини-коллайдер как вариант, в отличие от выше описанного, выполняют в виде целостной двустеночной трубы (1) с одним поперечным разрезом, служащим для стыковки с помощью лишь одного бандажа (10), а второй электрод последовательной цепи (15) выполняют в виде хомута (20) с встроенными в хомут шипами, пронизывающими внешнюю стенку-трубу (3) до соединения с проводником второго рода (8).

Примечание: для удобства монтажа и обеспечения герметичности стыковочного узла - бандажа, при изготовлении целостной двустеночной трубы целесообразно придать ей пружинящий в сторону ссужения стыковочного разреза характер.

Такой вариант конструкции мини-коллайдера может оказаться наиболее приемлемым в случае их серийного и даже массового изготовления и широкого потребления.

1. Мини-коллайдер, состоящий из двух состыкованных полых индукционных ускорителей, каждый из которых выполняют в форме (в плане) полуколец с удлиненными линейными цилиндрическими концами, составленных (полуколец) из двух стенок-труб из непроводящего материала, например жаропрочного стекла, керамики, композита и пр., образующих в поперечном сечении два соосных кольца, разнесенных по радиусу и создающих тем самым полость, которую заполняют проводником второго рода, а полость внутренней стенки-трубы используют в качестве плазменного реактора, при этом для состыковки полуколец с удлиненными концами применяют бандажи, наружные части которых выполняют металлическими для соединения с конденсатором через разрядник, образуя с замкнутым проводником второго рода последовательную цепь, а внутренние части, как и стенки - из непроводящего материала, продолжая тем самым функции и сечения, аналогичные стенкам-трубам.

2. Мини-коллайдер по п.1, отличающийся тем, что два полых индукционных ускорителя выполняют в виде одного двухстеночного элемента, изогнутого в форме, например, овала в плане с одним стыковочным разрезом и одним следовательно бандажом, а второй электрод устанавливают по оси симметрии коллайдера в виде хомута с шипами, пронизывающими внешнюю стенку-трубу.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к катализаторам сжигания водорода. Описан катализатор сжигания водорода, включающий каталитически активный металл, нанесенный на носитель катализатора, образованный неорганическим оксидом, при этом носитель включает органический силан по меньшей мере с одной алкильной группой из трех или менее атомов углерода, путем замещения присоединенной к концу каждой из определенной части или ко всем гидроксильным группам на поверхности носителя; и каталитически активный металл нанесен на носитель катализатора, включающий присоединенный к нему органический силан.

Изобретение относится к области термоядерного синтеза. .

Изобретение относится к области управляемого ядерного синтеза и может быть применено в системах для пневматической транспортировки тритийвоспроизводящих детекторов в канале наработки трития бланкета термоядерного реактора.

Изобретение относится к области управляемого ядерного синтеза и может быть применено в системах для пневматической транспортировки тритийвоспроизводящих детекторов в канале наработки трития бланкета термоядерного реактора.

Изобретение относится к области термоядерной энергетики и может быть использовано при разработке и создании станций теплоснабжения и электростанций, использующих термоядерную энергию.

Изобретение относится к области управляемого синтеза и может быть применено в защитной части модуля бланкета термоядерного реактора. .

Изобретение относится к композициям, необратимо аккумулирующим газообразный водород, и может быть использована, например, для улавливания водорода, освобождаемого при радиолизе в блоках радиоактивных отходов.

Изобретение относится к конструкциям мишеней для получения термоядерных реакций в реакторах для ядерного синтеза. .

Изобретение относится к области физики плазмы. .

Изобретение относится к физике высокотемпературной плазмы и может найти применение в управляемом термоядерном синтезе, в радиационном материаловедении, для исследований в физике космической плазмы. В заявленном изобретении используется механизм неиндукционной генерации тороидального затравочного тока за счет нагрева ионов малой добавки, движущихся по потато орбитам, при помощи широкополосного генератора излучения на ионно-циклотронной частоте в конечной области близи магнитной оси установки. Техническим результатом является создание затравочного тока, необходимо для создания стационарного токамака-реактора. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к способам аварийного энергообеспечения собственных нужд АЭС. При полном обесточивании, пар, генерируемый в паропроизводящей установке за счет остаточного тепловыделения активной зоны реактора, направляется в дополнительную паротурбинную установку, в которой вырабатывает необходимую электроэнергию для электроснабжения собственных нужд станции в течение времени, необходимого для восстановления связи с энергосистемой или штатной работы станции. Дополнительная паротурбинная установка подключена к котлу-утилизатору и к устройству парораспределения перед цилиндром высокого давления основной турбины посредством трубопровода, пароводородный перегреватель соединен с системой для получения водорода и кислорода, оборудование, входящее в состав парогазовой установки, выведено за территорию площадки АЭС. Техническим результатом является обеспечение электроснабжения собственных нужд АЭС при полном обесточивании, с возможностью расхолаживания водоохлаждаемых реакторов, в штатном режиме за счет использования энергии остаточного тепловыделения активной зоны реактора и парогазовой установки, эффективно используемой для повышения маневренности энергоблока АЭС в эксплуатационных режимах. 1 ил.

Заявленная группа изобретений относится к средствам для исследований протекания реакций ядерного синтеза с участием ядер изотопов водорода. В заявленном изобретении предусмотрено образование металлического кристаллического тела (МКТ) его конденсацией из паров металла, внедрение в МКТ атомов изотопов водорода так, чтобы хотя бы часть атомов с ядрами водорода оказывалась на наименьшем возможном расстоянии друг от друга. При этом внедрение атомов изотопов водорода осуществляется одновременно с образованием самого МКТ конденсацией паров металла в среде газообразных изотопов водорода, а также слиянием металлических микрокристаллов, полученных конденсацией паров металла в среде газообразных изотопов водорода и их отжигом в среде газообразных изотопов водорода. Заявленное устройство содержит следующие узлы, соединенные газопроводящим трубопроводом с вентилями: источник газообразных изотопов водорода; реактор с возможностью испарения металла и конденсации паров металла в МКТ в среде газообразных изотопов водорода, средство регулирования давления газовой среды в источнике газообразных изотопов водорода и в реакторе; средства контроля давления данной газовой среды, а также средства регистрации продуктов ядерных реакций. Техническим результатом является создание условий для повышения интенсивности протекания ядерных реакций. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к области энергетики. В заявленном способе предусмотрено осуществление ядерной или термоядерной реакции путем подрыва заряда внутри массивного металлического тела, размещенного в прочном корпусе, при этом энергия взрыва превышает энергию теплоты для расплавления металлического тела, а теплота, образующаяся в теле от взрыва, утилизируется через прочный корпус. При этом по мере остывания тела взрывы в нем периодически повторяются, и каждый следующий взрыв осуществляется в этом теле после перехода его в твердое состояние. Энергия взрыва заряда может быть достаточна для превращения расплава тела в пар. Техническим результатом является возможность оптимизации габаритов используемого устройства. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области ядерной энергетики и касается получения энергии за счет управляемой реакции синтеза легких ядер в высокотемпературной плазме с помощью установки типа «токамак». Реактор содержит тороидальную камеру с ядерным топливом, питающий генератор СВЧ, магнитные катушки, бланкет, защиту, систему подачи топлива и другие элементы. Для повышения стабильности плазменного шнура и времени его удержания при холодной настройке вдоль оси тороида устанавливают замкнутый проводник, который может быть выполненным из лития-6. Благодаря проводнику тороидальная камера для поля СВЧ становится коаксиальным резонатором с ТЕМ00n-типом колебаний. При повышении мощности СВЧ-генератора проводник испаряется, на его месте образуется плазменный шнур, не меняющий типа колебаний. Техническим результатом является возможность избежать срыва начавшейся термоядерной реакции. 1 ил.

Изобретение относится к области управляемого ядерного синтеза и может быть применено в устройствах для контроля нарабатываемого трития в бланкете термоядерного реактора. Устройство для контроля нарабатываемого трития содержит цилиндрический контейнер с торцевыми пробками, выполненный из малоактивируемого материала, в котором расположены с чередованием между собой капсулы с нейтронно-физическими детекторами и капсулы с тритийвоспроизводящим материалом. Капсулы выполнены из малоактивируемого материала и закрыты крышками из малоактивируемого материала. Капсулы с нейтронно-физическими детекторами размещены внутри капсул с тритийвоспроизводящим материалом. Крышкой для каждой капсулы, кроме последней капсулы с нейтронно-физическим детектором, является дно последующей капсулы. Крышкой для упомянутой последней капсулы служит торцевая пробка контейнера. Техническим результатом является уменьшение возмущения нейтронного потока при нахождении устройства для контроля в зоне воспроизводства трития за счет уменьшения объема устройства и количества конструкционного материала, используемого в нем. 1 ил.

Заявленное изобретение относится к области энергетических установок типа токомак и может быть использовано при создании и проектировании магнитных термоядерных установок с активной зоной в виде тора. В заявленном термоядерном реакторе активная зона выполнена в виде вихревого тора, при этом система охлаждения выполнена в виде проточно-испарительного теплообменника, имеющего также форму вихревого тора, эквидистантно расположенного относительно активной зоны. Часть магнитных ловушек размещена между витками вихревого тора. Техническим результатом является увеличение объема активной зоны, увеличение площади теплообмена, возможность создания условий для более эффективной стабилизации плазмы и предотвращения касания плазмы стенок активной зоны. 1 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к области энергетики, в частности термоядерным взрывным устройствам. Термоядерное взрывное устройство (2), выполненное из металла, включает размещенную внутри него капсулу (1) из дейтерия или смеси дейтерия и трития и любого иного термоядерного топлива. При этом в общей конструкции термоядерного взрывного устройства имеется прямолинейный канал (3), проходящий через капсулу, в который по каналам (4) и (5) направляются предварительно ускоренные ядра дейтерия и трития, взаимодействие которых далее предусмотрено в капсуле. Прямолинейный канал может быть не сквозным через капсулу, имея в центре ее перегородку из материала самой капсулы. Техническим результатом является возможность оптимизации габаритов взрывного устройства. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Заявленное изобретение относится к способу осуществления ядерных реакций. Заявленный способ характеризуется тем, что каналируемые ядерные частицы, ионы или излучения при каналировании фокусируются в определенном месте канала в кристаллической решетке фазы внедрения, нанотрубках или за их пределами. При этом в фазах внедрения или подобранных эндоэдральных структурах внедренные атомы также занимают эти же области в результате процессов адсорбции на выходе каналов, диффузии по каналам или предварительной имплантации в каналы. В случае предварительной имплантации в каналы имплантируемое ядро должно обладать некоторой энергией Е1, достаточной для того, чтобы после остановки попасть в место, где по условиям фокусировки пройдет следующее ядро с более высокой энергией. Следующее ядро, входящее в тот же канал с энергией Е2, превышающей энергию Е1 на величину большую, чем порог ядерной реакции, должно достигнуть точки, в которой остановилось первое ядро, с энергией, равной или большей порога ядерной реакции. Используемое в способе устройство мишени для нейтронной трубки включает закрепленную в корпусе (1) охлаждаемую мишень, имеющей слоистую конструкцию, в которой на охлаждаемой монокристаллической подложке (2) под тонким слоем монокристаллического палладия (4) располагается слой дейтерида лития-шесть (3); мишень бомбардируется ядрами трития. Техническим результатом является создание условий для повышения эффективности ядерных реакций. 2 табл., 7 ил.

Изобретение относится к способу осуществления управляемого термоядерного синтеза. Способ включает периодическое взрывание термоядерного взрывного устройства внутри реактора в виде прочного корпуса (1), в котором имеется вода (2), превращаемая в пар, используемый для потребных нужд, и отличается тем, что прочный корпус заполняется водой, которая при любом ее агрегатном состоянии остается должное время в пределах внутреннего пространства прочного корпуса, через который производится отбор утилизируемой теплоты, аккумулированной внутри этого корпуса. Способ реализуется в n-м количестве реакторов, взрывание термоядерного взрывного устройства (3) в которых производится в требуемой последовательности и в которых может быть разный тип реакции термоядерного синтеза. Периодически частично или полностью вода в реакторах заменяется новой водой, а удаленная вода из реакторов, где возникало нейтронное излучение в процессе взрыва термоядерного взрывного устройства либо происходило насыщение воды тритием, используется для выделения из нее компонентов, пригодных для реакции термоядерного синтеза. Техническим результатом является повышение эффективности преобразования полученной энергии и возможность возобновления ресурсов топлива за счет получения трития. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх