BRPI0308818B1 - método e dispositivo para compressão de substância por choque e cátodo de plasma para o tal dispositivo - Google Patents

Abstract

"método e dispositivo para compressão de substâncias por choque e cátodo de plasma para tal dispositivo". o método de compressão substância por choque nos diodos de vácuo relativistas, simétricos com relação ao eixo (dvr) com cátodo de plasma e anodo-concentrador, inclui a fabricacão do alvo simétrico com relação ao eixo feito duma substância condensada, que serve pelo ao menos de parte do anodo-concetrador, a disposição co-axial de eletrodos citados e descarga de impulso da fonte da energia por dvr. para comprimir uma parte essencial da substância do alvo até ao estado super-denso utilizam o cátodo de plasma na forma de haste que conduze a eletricidade com elemento dielétrico de topo, cujo perímetro de topo traseiro no plano perpendicular ao eixo da simetria abarca o perímetro da haste com um jogo contínuo e a área da superfície da emissão supera a área máxima da secção transversal do anodo-concetrador, instalam o anodo-concetrador em relação ao cátodo de plasma de modo que o centro de curvatura da superfície de trabalho do anodo-concetrador esteja situado dentro do espaço focal de feixe de elétrons, e exercem uma ação no anodo-concetrador com o feixe de elétrons com energia de elétrons de não menos de 0,2 mev, a densidade da corrente de não menos de 10^ 6^ a/cm^ 2^ e duração de não mais de 100 ns.

Description

Relatório descritivo da Patente de Invenção para: "MÉTODO E DISPOSITIVO PARA COMPRESSÃO DE SUBSTÂNCIA POR CHOQUE E CÁTODO DE PLASMA PARA O TAL DISPOSITIVO".

Campo da Invenção: A invenção refere-se: à um método para compressão por choque de uma substância condensada (líquida ou, preferivelmente, sólida) até o estado super-denso, quando podem transcorrer os processos 'picnonucleares e a fusão por confinamento inercial (mais adiante - a FCI), e à construção de dispositivos para a sua realização à base de diodos de vácuo relativistas (mais adiante - o DVR), incluídos cátodos de plasma para eles.

Esta tecnologia está predestinada principalmente para a transmutação de núcleos de átomos de uns elementos químicos em núcleos de outros elementos químicos com a finalidade de: obtenção experimental de isótopos principalmente estáveis de elementos químicos, incluindo a síntese de transurânicos estáveis, e ao reprocessamento de detritos radioativos, que contêm isótopos de longa duração, em materiais, que contêm isótopos de curta duração e/ou estáveis, o que é particularmente importante para a descontaminação de fontes de radiação gama, por exemplo, à base de isótopos radioativos de cobalto, que são vastamente utilizados na indústria e medicina.

No futuro, esta tecnologia pode servir para obter energia por via da FCI com utilização preferencial de alvos sólidos.

Para o propósito desta descrição, os seguintes termos referem-se aos seguintes conceitos: pelo termo "alvo" - usa-se para a dose de compressão por choque de pelo menos um isótopo arbitrário de pelo menos de um elemento químico, que serve de matéria-prima para a obtenção de produtos de transformações nucleares e, opcionalmente, um portador primário de energia para a produção de energia; pelo termo "a compressão por choque" - a ação de impacto isentrópica de uma auto-focalização convergindo a densidade de onda em pelo menos uma parte do alvo; pelo termo "o estado super-denso" - em tal estado pelo menos de uma parte do alvo sofre compressão por choque, em qual uma parte considerável da substância alvo transforma-se em plasma eletro-nuclear e plasma eletro-nucleônico; pelo termo "o processo picnonuclear" - tal interação de recombinação (em particular, a frio) entre os componentes do plasma eletro-nuclear e eletro-nucleônico da substância alvo comprimida até o estado super-denso, causando pelo menos uma mudança isotópica de composição do alvo ; pelo termo "o cátodo de plasma" - é a parte simétrica ao eixo do eletrodo negativo do DVR que é consumida, e é capaz (no inicio de impulso da descarga) de gerar uma camada de plasma (do material de camada subsuperficial) com trabalho eletrônico próximo a zero. pelo termo "o anodo-concentrador" - é a parte simétrica em relação ao eixo do anodo DVR renovável que pode ser produzida preferencialmente de material condutor (principalmente) e também usada como alvo nas demonstrações experimentais mais simples, ou tem a forma de pelo menos uma única camada interna de material resistente onde o alvo selecionado é fixado simetricamente fornecendo contato acústico, quando este anodo-concentrador é usado para fins industriais; pelo termo o "espaço focal" - tal parte do espaço da câmara de vácuo do DVR, a qual confina espacialmente um determinado comprimento de eixo comum geométrico de simetria de eletrodos do DVR e no qual (na ausência de obstáculos e para valores pré-determinados de área da superfície da emissão de cátodo de plasma, energia de elétrons e densidade da corrente), devido a auto-focalização coletiva de elétrons relativistas é possível o estreitamento do feixe de elétrons.

Estado da Técnica: É teoricamente conhecido (vide, por exemplo, documento de Patente US 4,401,618), que para realização de reações nucleares controladas é necessário e suficiente: primeiro, fabricar um alvo de tamanho microscópico, cuja massa geralmente varia de alguns microgramas a uns miligramas, segundo, fixar o alvo formado no espaço, terceiro, para transformar a substância alvo a um estado super-denso por sua compressão por choque uniforme na medida do possível, e quarto, reter a substância do alvo neste estado para o prazo suficiente para transmutação e/ou fusão de núcleos atômicos, que pode acompanhar-se por desprendimento ou absorção de energia. É preciso notar que limitações indicadas de massa do alvo são importantes, principalmente, para a FCI, tendo em vista que lmg do deutério ou mistura do deutério e trítio apresentam uma capacidade energética equivalentes aproximadamente a 20-30kg do tri-nitro-tolueno.

Também é teoricamente óbvio o fato da transmutação e/ou a fusão nuclear, em prática, ocorre simultaneamente com a obtenção do estado super-denso. Portanto os esforços de pesquisadores especializados em física nuclear até agora foram dirigidos para a criação de métodos e meios mais efetivos da compressão por choque de uma substância. E, finalmente, também é teoricamente óbvio: que tal compressão é possível só em caso de geração de impulso mecânico potente que apresente duração de algumas dezenas de nanosegundos e focalização deste impulso na parte essencial (até toda) a superfície do alvo, fixado no volume seguramente isolado do meio ambiente, que para isto é preciso ter tais meios de compressão no espaço e tempo de fluxo energético para este propósito, tais como a fonte primária de energia, pelo menos um armazenador de energia, pelo menos a un transformador de energia acumulada no impulso mecânico de choque e um percussor mecânico para transmissão praticamente isentrópica deste impulso para o alvo, e que o problema de conjunto suficiente destes meios e interações entre elas pode ser resolvido de diferentes maneiras conforme as finalidades de experiências de compressão por choque de uma substância contanto que (quando conectado a rede de fornecimento de eletricidade) o primeiro, porem não único armazenador de energia, é habitualmente o dispositivo à base de circuito LC (vide, por exemplo: a coletânea de artigos "ENERGY STORAGE COMPRESSION AND SWITCHING" editado por W.H. Bostick, V. Nardy and O.S.F. Zucker, Plenum Press, New York e London).

Durante muitos anos, tentativas de realizar em prática as suposições teóricas indicadas foram dirigidas somente a FCI, já que o seu domínio industrial parecia ser a condição suficiente da passagem da humanidade ao "paraíso energético".

Por esta razão, somente foram utilizados inicialmente como substâncias ativas o deutério gasoso ou o deutério e trítio gasoso, e os alvos eram fabricados na forma de esferas herméticas ocas enchidas de porções microscópicas (aproximadamente de 0,lmg) de isótopos de hidrogênio. Então, os condutores de feixes de luz laser eram direcionados a cada um destes alvos, de uma forma sincrônica e uniforme de várias direções. 0 aquecimento do invólucro provocava uma ablação (evaporação parcial) da sua parte externa. A expansão do material evaporado gerava as forças reativas, que provocavam a implosão, quer dizer, a compressão uniforme da parte interna do invólucro e da substância ativa do alvo na direção do centro da esfera (vide, por exemplo: (1) documento de patente US 4,401,618; (2) J. Lindl, Phys. of Plasmas, 1995; (3) K. Mima et al., Fusion Energy, 1996, IAEA, Vienna, v.3, p.13, 1996).

Este esquema de FCI parecia irrepreensível. Efetivamente, a duração de impulsos da radiação de laser pode ser aproximadamente de 1 ns. Isto assegura uma compressão efetiva do fluxo energético no tempo, e diminuição brusca da área da superfície do alvo serve de pré-requisito para a compressão espacial deste fluxo.

Lamentavelmente, o rendimento de laser não ultrapassa uns 5%, e este fato desde o princípio despertava dúvidas na efetividade do direcionamento do laser, levando em conta o critério de Lawson (J.D. Lawson, Proc. Phys. Soc., B.70, 1957). Agora bem, para a sincronização de conexão de laser necessita-se um sistema complexo do controle automático. E, afinal, a ablação acompanha-se com perdas essenciais de energia para o aquecimento do invólucro e o alvo em conjunto. Por isso até agora ninguém pôde levar a substância gasosa do alvo ao estado super-denso e obter o rendimento positivo para a energia para superar o seu gasto necessário para iniciar a FCI.

Sabe-se de tentativas de criar pressão e temperatura, que são suficientes para iniciar a reação de fusão por meios de um direcionador acústico, em particular, líquido (documentos de Patente US 4,333,796; 5,858,104 e 5,659,173). Assim, na publicação internacional WO 01/39197 estão descritos: (1) Um reator termonuclear de cavitação, que possui: pelo menos uma fonte de oscilações mecânicas ultra- sônicas, preferivelmente, uns condutores de som, que podem transmitir estas oscilações no regime de ressonância ao volume fechado do alvo com aumento da densidade de fluxo da energia pela unidade da área, e um meio de retirar calor em forma de ume um sistema de trocador de calor; e (2) Tal método de uso do reator descrito, que inclui: a fabricação de alvos que são maus condutores de som por meio de prensagem de material combustível, necessário para a fusão nuclear, em particular, o deutereto de titânio, ou o deutereto de lítio, ou o dideutereto de gadolínio, etc., numa matriz sólida feita de metal refratário, condutora de som, do tipo do titânio, tungstênio, gadolínio, ósmio ou molibdênio, a introdução de pelo menos de uma matriz com pelo menos um alvo em contato acústico com pelo menos um condutor de som, que está conectado à fonte de oscilações mecânicas ultrassônicas, a ação sobre esta matriz de uma série de impulsos supersônicos no regime de ressonância, que por causa de transformação de energia cinética de oscilações mecânicas em calor provoca a destruição mecânica e química de deuteretos e fluidização de alvos e, simultaneamente e essencialmente, induz cavitações nos alvos "líquidos" por causa da "evaporação" do deutério de alvos, por exemplo, com o aparecimento de bolhas e seu colapso sob pressão de todo o material, e terminado o processo, a reação da síntese nuclear com liberação de energia dentro dos alvos está completa.

Utilização de alvos sólidos (em estado inicial) e impulsos mecânicos supersônicos para a sua compressão por choque parecer muito atraente. Lamentavelmente, as fontes de ultra-som, assim como os raios laser, têm um rendimento pequeno. E mais ainda, diferentemente de raios de laser estas fontes dão pequena densidade de pctência no impulso, o que constrange introduzir o sistema de "fonte de ultra-som - alvo deutereto" no modo de ressonância. Porém, neste regime, a parte principal da energia é gasta para aquecer alvos e dissipa-se. Por isso, a compressão por choque de uma substância até o estado super-denso não foi atingida mesmo para um prolongado bombeamento de energia em alvo.

Por tudo isso, o problema da criação de métodos praticáveis e meios para a compressão por choque de uma substância a um estado super-denso continua urgente. A aproximação de perspectiva para a sua solução está baseada na utilização de DVR, que são conhecidos desde o começo do século XX (vide, por exemplo: (1) C.D. Child, Phys. Rev., v.32, página 492, 1911; (2) I. Langmuir, Phys. Rev. , v.2, página 450, 1913).

Cada DVR compreende uma câmara de vácuo, com cátodo e anôdo fixados dentro dela, que são ligados ao armazenador de carga elétrica através do descarregador de impulso. Com uma carga muito grande e uma pequena duração do impulso de descarga tais diodos são capazes de assegurar uma emissão explosiva de elétrons da superfície do cátodo e a aceleração dos elétrons até ás velocidades relativísticas com eficiência de mais de 90%.

Precisamente nesta função de geradores e aceleradores de feixes potentes de elétrons os diodos de vácuo relativistas foram objeto de atenção de físicos durante todo o século XX, e numerosos aperfeiçoamentos da construção destes diodos em geral, e, em particular, de cátodos para eles foram orientados a comprimir a energia concentrada em feixes eletrônicos no espaço e tempo, e comunicar a estes feixes uma forma espacial exigida. A tentativa de criar um método de compressão por choque de substância em DVR com a finalidade da FCI é conhecida do documento de patente US 3,892,970. Este método inclui: primeiro, a fabricação do alvo em forma de um grão simétrico da substância condensada (em particular, sólida), que pode ser um combustível gelado para a síntese termonuclear (quer dizer, o deutérío ou mistura do deutério e trítio), segundo, a colocação do alvo no espaço entre os eletrodos do DVR, ao qual está aberta a saída do meio de geração do plasma do anodo, e terceiro, a injeção praticamente sincrônica do anodo de plasma e compressão do alvo com um impulso de choque anular (a 10 ns) com utilização da corrente elétrica potente (da ordem de 100 TW) com energia de aproximadamente de 1 MJ, por meio de um curto-circuito através do plasma de anodo.

Porém, tal método não proporciona a compressão da substância alvo a um estado super-denso e manter a substância neste estado durante um tempo, suficiente para a fusão de átomos com desprendimento de energia, já que as dimensões do alvo são notavelmente menores que o comprimento de percurso dos elétrons com energia aproximadamente de l,5MeV. Por isso, a energia cinética dos elétrons praticamente instantaneamente converte em energia térmica todo o volume do alvo provocando a explosão térmica espacial do combustível nuclear. Ademais, é extremamente difícil no método conhecido sincronizar o impacto do alvo que voa livremente no centro do cátodo anular do DVR, com a descarga da fonte de energia, e com a criação do anodo plano de plasma. Conseqüentemente, a focalização da corrente de elétrons no alvo pode atingir-se de modo casual, não obstante a regulação de voltagem de descarga e densidade do anodo de plasma.

Como se sabe desta mesma patente, o dispositivo para a compressão de choque de uma substância à base de DVR possui uma câmara de vácuo esférica com sistema de trocador de calor, que tem um canal para alimentação dos alvos, dois cátodos anulares que estão instalados simetricamente com relação ao plano central da câmara de vácuo, um dispositivo auxiliar para injetar o plasma, instalado entre os cátodos, que forma um anodo plano de plasma no momento que antecede a descarga do circuito alimentador. E afinal, o cátodo que é conhecido desta mesma patente, tem uma parte para conduzir a corrente e uma extremidade de cabo de focalização, que foi feita na forma de um anel com uma borda afiada para aumentar o gradiente do campo elétrico. No tempo de descarga a borda de tal cátodo cobre-se com uma capa própria de plasma. É praticamente impossível para tal DVR transmitir uma parte considerável da energia de feixe de elétrons anular ao alvo, já que no momento de sua formação ele está no princípio do "pinch" e está instável (sobretudo em combinação com anodo de plasma, cujos parâmetros variam notavelmente durante cada impulso e também de um impulso para o outro).

Por isso é desejável que o anodo seja sólido e sirva de alvo ou conecte-se o alvo, e que no processo de descarga simultaneamente previna-se o "pinch" no espaço entre os eletrodos e ocorra a auto-focalização de feixe de elétrons na superfície do anodo. É estranho que segundo os dados existentes, no desenvolvimento de tais meios a atenção principal foi dedicada somente ao perfil de emissores de DVR e com a utilização de anodos praticamente planos. Um exemplo vivo desta aproximação é a fonte de impulso de elétrons à base de DVR, cujo cátodo de plasma tem uma lâmina com perfil especial feita de material dielétrico e uma placa de material condutor de eletricidade que tem o mesmo perfil, para uma parte da superfície de lâmina citada (documento SU 1545826 Al) . Este cátodo complexo no tempo de descarga de impulso pode gerar um feixe de elétrons sem o fenômeno de "pinch" e com o perfil que corresponde ao perfil de lâmina dielétrica.

Porém para a FCI e processos picnonucleares é necessário assegurar uma compressão mais uniforme do alvo, cuja realização não é possível com perfil especial de feixe de elétrons. Por isso o descrito DVR, assim como os seus análogos, praticamente não pode ser usado nos processos de compressão de choque de uma substância até o estado super-denso. A dificuldade de eliminação do efeito "pinch" no espaço entre os eletrodos e realização de auto-focalização de feixes de elétrons em superfície de alvos resultou em grande pessimismo entre os físicos e muitos deles chegaram à conclusão de que o DVR em princípio não pode usar-se como condutor para processos de transmutação e a FCI (vide, por exemplo: (1) James J. Duderstadt, Gregory Moses, Inertial Confinement Fusion. John Wiley and Sons, New York, 1982; (2) E.P. Velikhov, S.V. Putvinsky. Fusion power. Its Status and Role in the Long-Term Prospects. In 4.2.2. Drivers for Inertial Controlled Fusion/ http://relcom.website.ru/wfs-moscow. e muitos outros). Não obstante, as pesquisas nesta direção continuaram.

Assim, o método e o dispositivo que em sua essência técnica são os mais próximos à invenção, e que em princípio podem usar-se para a compressão de choque de uma substância, foram apresentados na conferência internacional dedicada ao problema de aceleradores de partículas (S. Adamenko, E. Bulyak et al. Effect of Auto-focusing of the Electron Beam in the Relativistic Vacuum Diode. In: Proceedings of the 1999 Particle Accelerator Conference, New York, 1999) e em um artigo posterior (V.I. Vysotski, S.V. Adamenko et al. Creating and Using of Superdense Micro-beams of Relativistic Electrons. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 455, 2C00, pp.123-127). 0 método da compressão de choque de uma substância que pode ser facilmente percebido por especialistas de fontes indicadas inclui: a fabricação de alvo em forma de tal peça simétrica com relação ao eixo e feita de uma substância condensada, que serve pelo menos de uma parte de anodo dc DVR (a saber - em forma de uma extremidade de cabo semi-esférico de anodo-concentrador tendo diâmetro de alguns micrometros), a instalação do alvo no DVR, que possui também um cátodo de plasma simétrico em relação ao eixo, fixado praticamente no mesmo eixo geométrico com anodo-concentrador citado e com uma separação de uns milímetros, e a descarga de impulso da fonte de energia através do DVR em regime de auto-focalização do feixe eletrônico na superfície do anodo-concentrador. 0 dispositivo para a compressão de choque de uma substância com utilização deste método está fabricado à base de DVR. Ele compreende: um corpo resistente impermeável aos gases com uma parte fabricada de um material que conduz a eletricidade, é simétrica em relação ao eixo e limita a câmara de vácuo, e um cátodo de plasma e anodo-concentrador que são simétricos em relação ao eixo e fixados nesta câmara praticamente no mesmo eixo geométrico, dos quais pelo menos o cátodo de plasma está ligado à fonte de alta voltagem de impulso. 0 cátodo foi feito segundo o esquema clássico de "haste (como regra, metálica) condutora de eletricidade e converge em direção ao anodo - elemento de topo de material dielétrico», o perímetro e a área de topo de trabalho não supera, respectivamente, o perímetro e a área da seção transversal da haste citada (Mesyats G.A. Cathode Phenomena in a Vacuum Discharge: The Breakdown, the Spark and the Arc.- Moskow: Nauka Publishers, 2000, p.60). A fabricação de ambos eletrodos em forma geométrica específica permite reprimir o "pinch" no espaço entre os eletrodos do DVR, aguçar o feixe eletrônico e assegurar a sua auto-focalização numa parte pequena da superfície do anodo-concentrador.

Porém, tal ponto essencialmente age no anodo-concentrador, é útil só para demonstração da possibilidade de aplicar o DVR para obter a compressão de choque de uma substância, mas não pode garantir uma compressão de substância até ao estado super-denso na parte essencial de volume do alvo para cada seguinte descarga de impulso.

Breve descrição da Invenção: Por causa do acima citado à base da invenção está formulada a seguinte tarefa: primeiro, mudando as condições de execução de operações, criar tal método de compressão de choque, que possa assegurar a compressão de uma parte essencial da substância alvo até o estado super-denso para cada seguinte descarga de impulso através do DVR, segundo, mudando a forma e a disposição reciproca de eletrodos no DVR criar tal dispositivo para compressão de choque de substância, que assegure a realização prática de método, e terceiro, mudando a forma e proporção de dimensões da parte que conduz a eletricidade e a parte dielétrica criar tal cátodo de plasma simétrico em relação ao eixo, que assegure a realização prática de método com máxima economia. A tarefa formulada na primeira parte está solucionada de tal forma que no método da compressão de choque de uma substância com utilização de DVR, que tem uma câmara de vácuo simétrica em relação ao eixo com paredes que são condutores da eletricidade, um cátodo de plasma simétrico em relação ao eixo e um anodo-concentrador simétrico em relação ao eixo, que inclui: a fabricação de um alvo na forma de uma peça simétrica em relação ao eixo feita de um material condensado, que serve pelo menos de uma parte de anodo-concentrador, a instalação de anodo-concentrador em DVR com um jogo em relação ao cátodo de plasma, praticamente em um eixo geométrico com ele e uma descarga de impulso de fonte de energia através do DVR em regime de auto-focalização de feixe eletrônico na superfície de anodo-concentrador, de acordo com a invenção o cátodo de plasma simétrico em relação ao eixo é usado na forma de uma haste que conduz a eletricidade com um elemento de topo feito de material d.ielétrico, com o perímetro de topo traseiro pelo menos em plano perpendicular ao eixo de simetria de cátodo, que abarca o perímetro da haste citada com jogo contínuo, e a área da superfície da emissão supera a área máxima da seção transversal do anodo-concentrador, anodo-concentrador é instalado com tal jogo em relação ao cátodo de plasma, quando o centro de curvatura da superfície de trabalho do anodo-concentrador está situado dentro do espaço focal de feixe eletrônico que auto- focaliza-se de forma coletiva, e exercem uma ação no anodo-concentrador com o feixe eletrônico com energia de elétrons de não menos de 0,2MeV, a densidade da corrente de não menos de 106A/cm2 e duração que não supera lOOns.

Os resultados da realização deste método ficaram muito inesperados para o mesmo inventor, que se empenhou em recebê-los mais de 10 anos. Assim, com utilização de alvos mais simples monometálicas feitos do cobre, tantálio e outros materiais extrapuros, o inventor conseguiu estabelecer experimentalmente o seguinte: uma parte considerável da massa de cada alvo depois de compressão de choque voava-se em diferentes direções e na forma de aglomeração de produtos de transmutação precipitava-se nas paredes da câmera de vácuo do DVR e/ou em um anteparo descrito mais adiante; algumas aglomerações tiveram de preferência uma composição de elementos homogênea; nas aglomerações foram descobertas não só os isótopos estáveis de elementos químicos que agora estão conhecidos, que não eram presentes na substância alvo como misturas, mas também isótopos relativamente estáveis de elementos transurânicos não conhecidos até agora e ainda não identificados; a composição isotópica de produtos de transmutação da substância alvo distinguia-se essencialmente de dados referenciais sobre a composição isotópica destes mesmos elementos na crosta terrestre; e não foi possível fixar o rendimento positivo da energia térmica da zona de transmutação.

Esta é a diferença principal entre a transmutação segundo a invenção e a transmutação tradicional que é resultado de bombardeio de alvos sólidos (feitos, por exemplo, do mesmo cobre ou molibdênio) pelos íons (por regra, deuteroíons), recebidos de fontes com plasma de anodo suspendida no campo magnético e acelerados com utilização de aceleradores de impulso complexos e perigosos em funcionamento até a obtenção de fluxos de potência de aproximadamente IkW com energia de íons de mais de 5MeV (vide, por exemplo, documento de patente US 5,848,110). Em realidade, nestes processos é possível receber só isótopos notoriamente conhecidos, e principalmente, radiativos de elementos químicos notoriamente sabidos, por exemplo: Zn65, Mo", I123, O15 etc., enquanto o método segundo a invenção é útil praticamente, como um mínimo, para a síntese de elementos transurânicos nas quantidades suficientes para investigações químicas.

Os resultados da realização do método segundo a invenção indicados mais acima e descritos detalhadamente mais adiante, permitem supor, que o feixe eletrônico auto-focaliza-se de uma forma coletiva na parte essencial da superfície do anodo-concentrador e gera na sua camada sob-superficial um impulso da densidade mecânica parecida a um solitão convergente no eixo da simetria do alvo. Este impulso transmite isentropicamente a energia recebida de feixe eletrônico a uma parte da substância do alvo nas proximidades do seu eixo da simetria. A frente dianteira deste impulso tende a obter uma forma esférica. Por isso, à medida que o impulso parecido a solitão aproxima-se a um pequeno volume com o centro no eixo da simetria do alvo, a sua frente dianteira põe-se mais abrupta e a densidade de energia na frente aumenta até ao valor suficiente para obter o estado super-denso da substância que permite a passagem de processos picnonucleares. Por isso que com um acelerador de elétrons muito simples (e, que é importante, praticamente seguro em funcionamento), do tipo de DVR com o gasto mínimo da energia é possível, como mostramos mais adiante, assegurar a reação nuclear de transmutação com obtenção de um espectro amplo de isótopos,, A primeira diferença suplementar consiste em que na composição de DVR usa-se tal cátodo de plasma, que tem a haste que conduz a eletricidade aguçada, e elemento dielétrico de topo tem uma abertura para sua colocação na haste citada, a parte para colocação junto da ponta está instalada dentro de abertura citada. Isto permite pelo menos em parte, regular o jogo entre os eletrodos em DVR e estabilizar o funcionamento de cátodo de plasma, o que é especialmente importante para otimização experimental do processo de compressão de choque. A segunda diferença suplementar consiste em que o alvo forma-se como um elemento para colocá-lo na parte central do anodo-concentrador de DVR, e o seu diâmetro varia dentro de limites de 0,05 até 0,2 da dimensão transversal máxima do anodo-concentrador. Isto permite utilizar como objeto o qual deve estar comprimido até o estado super-denso, qualquer material independente da sua condutibilidade elétrica e utilizá-lo nos estados ambos sólido e liquido. Naturalmente, o liquido primeiramente deve estar encapsulado ou diretamente em um invólucro sólido do anodo-concentrador, ou em um invólucro separado o qual, depois de sua hermetização, coloca-se dentro de anodo-concentrador, assegurando um bom contato acústico. A terceira diferença suplementar consiste em que, pelo menos aquela parte de anodo-concentrador que está voltada ao cátodo de plasma, tem uma forma esferoidal. Isto permite concentrar o impulso de densidade mecáinico parecido ao solitão em um volume microscopicamente pequeno, e inclusive com um mínimo gasto da energia (de ordem de 300-1000J) dentro de DVR para um "tiro" assegurar uma compressão de choque da substância de cada alvo seguinte até ao estado super-denso e obter 1017-1018 átomos como produtos de transmutação. A quarta diferença suplementar consiste em que o alvo está formado como um corpo esferoidal, instalado estreitamente dentro de anodo-concentrador de modo que os centros de esferóides interno e externo praticamente coincidem. Desta maneira é possível aumentar visivelmente a produção de material transmutado. A quinta diferença suplementar consiste em que o anodo-concentrador está influenciado por feixe eletrônico com energia de elétrons de até aos l,5MeV, com a densidade de corrente que não supera os 108A/cm2 e duração que não supera os 50ns. Estes parâmetros são suficientes para obter os processos picnonucleares em alvos compostos dos átomos mais estáveis de elementos químicos da "parte central" da tabela periódica de elementos. A sexta diferença suplementar consiste em que a densidade da corrente no feixe eletrônico equivale a não mais de 107A/cm2, o que é suficiente para chegar à compressão de choque efetiva da maioria de alvos condensados. A sétima diferença suplementar consiste em que a pressão restante na câmara de vácuo de DVR está mantida no nivel de não mais de Q,lPa, o que é mais que suficiente para excluir a possibilidade de descarga gasosa entre os eletrodos do DVR. 0 segundo aspecto do problema está solucionado de tal forma que no dispositivo para a compressão de choque de uma substância à base do DVR, que inclui: o corpo resistente impermeável aos gases, uma parte do qual está feita de material que é condutor da eletricidade, é simétrica em relação ao eixo e limita a câmara de vácuo, e o cátodo de plasma e o anodo-concentrador simétricos em relação ao eixo, instalados na câmara de vácuo com um jogo e praticamente no mesmo eixo geométrico, dos quais pelo menos o cátodo está conectado à fonte de alta voltagem de impulso, de acordo com a invenção o cátodo de plasma está fabricado na forma de uma haste que conduz a eletricidade com elemento de topo de material dielétrico, com o perímetro de topo traseiro pelo menos em plano perpendicular ao eixo de simetria de cátodo, abarca o perímetro da haste citada com jogo contínuo, e a área da superfície da emissão supera a área máxima da seção transversal do anodo-concentrador, pelo menos um dos eletrodos do DVR possui um meio de regulação do jogo entre os eletrodos, e a distância do eixo geométrico comum do cátodo de plasma e anodo-concentrador citados até a parte interior da parede que conduz a eletricidade da câmara de vácuo supera 50dmax, onde dmax é a máxima dimensão transversal do anodo-concentrador. 0 DVR que possui uma combinação das características mencionadas, pelo menos é útil para a transmutação de núcleos de uns elementos químicos em núcleos de outros elementos químicos, como está divulgado acima nos comentários relativo a este assunto do método, de acordo com a presente invenção. A primeira diferença suplementar consiste em que a haste, condutora de eletricidade, do cátodo de plasma é pontiaguda, e o elemento dielétrico de topo tem uma abertura para sua colocação na haste citada, cuja parte para colocação junto da ponta está instalada dentro da referida abertura. Com esta construçã.o, deslocando o elemento dielétrico em relação à haste que conduz eletricidade, é possível estabilizar o funcionamento do cátodo de plasma e pelo menos em parte, regular o jogo entre os eletrodos em DVR. A segunda diferença suplementar consiste em que o anodo-concentrador tem uma forma redonda na sua seção transversal e está feito inteiramente de um material que é condutor da eletricidade na sua massa principal e que está sujeito à transmutação. Isto permite demonstrar o efeito de transmutação e, em particular, obter elementos transurânicos usando as amostras mais simples de metais ou ligas de metais puros. A terceira diferença suplementar consiste em que o anodo-concentrador tem uma estrutura complexa, está composto pelo menos de um invólucro sólido de uma camada e um alvo que está colocado dentro deste invólucro e abrangido estreitamente pelo invólucro (casco), o referido alvo está feito do material condensado arbitrário e tem a forma do corpo de rotação e o diâmetro dentro de limites (0,05-0,2) .dmax, onde dmax é a máxima dimensão transversal do anodo-concentrador. Isto permite realizar a compressão de choque de uma substância não só com a finalidade de transmutação de núcleos de átomos, mas também com a finalidade de obter energia na zona de realização de processos picnonucleares com superação essencial (pelo menos de uma ordem) do critério de Lawson., A quarta diferença suplementar consiste em que na parte caudal do anodo-concentrador está instalado pelo menos um anteparo de um material que, fundamentalmente, conduz a eletricidade. Ele pode captar uma parte de produtos de processos picnonucleares, recebidos durante a compressão de choque até o estado super-denso do alvo principal, e servir de alvo suplementar para interações entre os núcleos enquanto espalhados para diferentes partes de partículas do anodo-concentrador. A quinta diferença suplementar consiste em que o anteparo citado está feito na forma de um corpo de- rotação com paredes finas, o seu diâmetro é igual a não menos de 5dmax e está afastado do topo deste anodo mais próximo ao cátodo de plasma a uma distância de até aos 20draax, aqui dmax é a máxima dimensão transversal do anodo-concentrador. Sob estas condições o anteparo que é condutcr da eletricidade contribui à auto-focalízação do feixe eletrônico na parte maior da superfície de anodo-concentrador e capta uma parte considerável de produtos de processos picnonucleares. A sexta diferença suplementar consiste em que o referido corpo de rotação possui paredes finas e tem uma superfície plana ou côncava da parte do anodo-concentrador. Isto atrasa consideravelmente o processo de precipitação dos produtos de processos picnonucleares nas paredes da câmara de vácuo de DVR. A tarefa formulada na terceira parte suplementar está solucionada de tal forma que no cátodo de plasma simétrico em relação ao eixo, que tem uma haste que conduz a eletricidade para a conexão à fonte de alta voltagem de impulso e elemento dielétrico de topo, segundo a invenção, pelo menos no plano perpendicular ao eixo da simetria do cátodo, o perímetro de topo traseiro do elemento dielétrico abrange o perímetro da haste citada com jogo contínuo. 0 elemento dielétrico de topo de tal cátodo durante a sua colapso na superfície praticamente instantaneamente cobre-se com plasma. A função de trabalho do elétron em tal plasma aproxima-se de zero. Por isso a corrente no jogo entre os eletrodos do DVR e, por tanto, a energia total de elétrons em feixe eletrônico praticamente coincidem com valores máximos fisicamente admitidos destes parâmetros. É por isso que o cátodo de plasma segundo a invenção é utilizado preferivelmente nos dispositivos à base de DVR para compressão de choque de uma substância. A primeira diferença suplementar consiste em que a haste, condutora da eletricidade, do cátodo de plasma é pontiaguda, e o elemento dielétrico de topo tem uma abertura para sua colocação na haste citada, a parte para colocação junto da ponta está instalada dentro de abertura citada. Como já foi dito acima, esta construção permite usar o cátodo de plasma pelo menos como um dos meios para ajustar a lacuna entre os eletrodos no DVR. A segunda diferença suplementar consiste em que o elemento dielétrico de topo tem uma abertura bem fechada, o que é preferível para a regulação do jogo entre os eletrodos em DVR. A terceira diferença suplementar consiste em que o elemento dielétrico de topo tem uma abertura de um extremo a outro, o que é preferível para a regulação de formação da nuvem de plasma durante o colapso e estabilização do funcionamento de DVR. A quarta diferença suplementar consiste em que o elemento dielétrico de topo é feito de um material, escolhido do grupo de polímeros com cadeia de carbono com ligações simples carbono-carbono, materiais de composição com agregativos orgânicos de tipo de hetinax ou textolite, madeira de ébano, mica natural ou sintética, óxidos puros de metais de grupos III-VII da tabela periódica de elementos, vidros inorgânicos, cerâmica ce vidro (citall), cerâmicos dielétricos e feltro de fibra basáltica.

Esta lista de preferências permite escolher materiais dielétricos tendo em conta diferentes exigências. Por exemplo, os materiais orgânicos mencionados e feltro da fibra basáltica são desejáveis tendo em vista as conveniências de fabricação de elementos dielétricos de topo e manipulações com eles para regular a lacuna entre os eletrodos de DVR, mas outros materiais inorgânicos indicados são desejáveis tendo em vista resistência contra desgaste e a influência mínima à pressão restante na câmara de vácuo de DVR depois de cada seguinte "tiro". A quinta diferença suplementar consiste em que o elemento dielétrico de topo tem uma superfície desenvolvida, o que facilita a formação de uma nuvem de plasma durante o colapso. A sexta diferença suplementar consiste em que a dimensão mínima transversal do elemento dielétrico citado Cde min =(5-10).ccr maxcc e o comprimento deste elemento Ide = (10-20).che max r aqui ccr max - é a dimensão máxima transversal da haste que é condutor da eletricidade. Com estas dimensões relativas de partes do cátodo de plasma a possibilidade do efeito "pinch" no jogo entre os eletrodos de DVR exclui-se completamente e assegura-se a auto-focalização de feixe eletrônico na parte essencial do anodo-concentrador.

Deve-se entender que: na seleção das concretizações específicas na invenção, combinações arbitrárias de tais características adicionais com os conceitos inventivos primários são possíveis, estes conceitos inventivos podem ser suplementados e/ou especificados dentro do escopo definido pelas reivindicações usando conhecimento geral por aqueles habilitados na técnica, e concretizações preferidas da invenção descritas abaixo não estão intencionadas em limitar o escopo da presente invenção. A breve descrição de desenhos: Mais adiante a essência da invenção (tendo como exemplos as transmutações de núcleos nos processos picnonucleares) será detalhada através da descrição do dispositivo e método da compressão de choque de uma substância com referências aos desenhos anexos, onde estão representados: Figura 1 - disposição do diagrama de eletrodos no esquema de construção de colocação recíproca de eletrodos no DVR com indicação de parâmetros geométricos ajustáveis;

Figura 2 - diagrama de bloco de fonte de alta voltagem de impulso;

Figura 3 - estrutura preferencial de um cátodo de plasma simétrico em relação ao eixo (na seção longitudinal ao eixo da simetria);

Figura 4 - vista da extremidade traseira do cátodo de plasma simétrico em relação ao eixo no plano IV-IV (com seção transversal da haste que conduz a eletricidade);

Figura 5 - um anodo-concentrador simétrico em relação ao eixo usado diretamente como o alvo para demonstrar a compressão de choque de uma substância até ao seu estado super-denso (na seção longitudinal pelo eixo da simetria);

Figura 6 - trata-se de um anodo-concentrador oco, simétrico em relação ao eixo com o alvo de forma esferoidal que está colocado dentro dele, designado, por exemplo, pelo menos para uma transmutação parcial de isótopos radiativos de longa vida de elementos químicos escolhidos nos isótopos estáveis de, principalmente, outros elementos químicos (na seção longitudinal pelo eixo da simetria);

Figura 7 - gráfico da variação da voltagem e corrente no impulso de descarga de DVR;

Figura 8 - o gráfico da distribuição absoluta (% em peso) de elementos químicos pelas massas de núcleos atômicos nos produtos de transmutação do cobre quimicamente puro;

Figura 9 - o gráfico da distribuição relativa dos mesmos elementos químicos pelas massas de núcleos atômicos nos produtos de transmutação do cobre quimicamente puro;

Figura 10 - o gráfico da distribuição absoluta (% em massa) de elementos químicos pelas massas de núcleos atômicos nos produtos de transmutaς:ão do tantálio quimicamente puro;

Figura 11 - o gráfico da distribuição relativa de mesmos elementos químicos pelas massas de núcleos atômicos nos produtos de transmutação do tantálio quimicamente puro;

Figura 12 - o gráfico da distribuição absoluta (% em massa) de elementos químicos pelas massas de núcleos atômicos nos produtos de transmutação do chumbo quimicamente puro;

Figura 13 - o gráfico da distribuição relativa de mesmos elementos químicos pelas massas de núcleos atômicos nos produtos de transmutação do chumbo quimicamente puro;

Figura 14 - o espectro de massa referencial de isótopos de níquel, recebido à base de investigação de amostras do níquel natural e que coincide com a difusão natural destes isótopos na crosta terrestre;

Figura 15 - o espectro de massa da distribuição relativa de isótopos do níquel em uma de aglomerações no anteparo de cobre, obtidos como resultado de processos picnonucleares no alvo de cobre inteiro (amostra η2 1);

Figura 16 - o mesmo espectro de massa, como o da figura 15, obtido durante a investigação de outra aglomeração de átomos do níquel no mesmo anteparo;

Figura 17 - microfotografia do produto da compressão de choque de uma substância até ao estado super-denso em forma de uma hemisfério férrico com cavidades esféricas, direcionado no anteparo de cobre e parcialmente atacado por feixe de ions.

Melhor maneira de desempenhar a invenção: 0 dispositivo, de acordo com a invenção (vide figura 1) , está feito à base do DVR. As suas partes essenciais são: um corpo resistente impermeável aos gases 1 com uma parte fabricada de um material que conduz a eletricidade (por exemplo, o cobre ou aço inoxidável) e é simétrica em relação ao eixo e limita a câmara de vácuo, que é fechada no estado do funcionamento por uma tampa dielétrica de topo 2 e conectada na medida da necessidade através de pelo menos um bocal de união, que não está designado de uma forma especial, à bomba de vácuo; uma haste 3 que conduz a eletricidade, é simétrica em relação ao eixo e não tem desgaste, cuja forma na seção transversal é preferivelmente circular e preferivelmente cônica na seção longitudinal, que está fixa rigidamente e hermeticamente na tampa 2 e serve para conectar o DVR à fonte de alta voltagem de impulso descrito abaixo; o cátodo de plasma simétrico em relação ao eixo e substituível (na medida do desgaste) que tem: - uma haste 4 que conduz a eletricidade, cuja extremidade está fixa na haste 3, e - elemento dielétrico de topo 5 ligado rigidamente à haste 4, com área de topo de trabalho que: supera a área da seção transversal da haste 4; o anodo-concentrador 6 simétrico em relação ao eixo, que pode ser inteiro ou incluir o alvo 7 e cuja área máxima da seção transversal sendo menor que a área da superfície da emissão do elemento dielétrico de topo 5; opcionalmente, o anteparo 8 que é preferivelmente feito de um material, que conduz a eletricidade, que está instalado na extremidade do anodo-concentrador 6; e pelo menos um meio (que não está indicado concretamente e condicionalmente está designado só com um par de ponteiros sob a imagem do cátodo de plasma 4, 5 e anodo-concentrador 6) para regular o jogo entre os eletrodos, quer dizer, o espaço entre o ponto de interseção da superfície de topo do elemento dielétrico 5 de cátodo de plasma com o eixo da sua simetria e o ponto semelhante no topo de anodo-concentrador 6, os dois pontos estão praticamente em um eixo geométrico. A fonte de alta voltagem de impulso do DVR (figura 2) no caso mais simples pode estar representado como um sistema bem conhecido por especialistas, que inclui pelo menos um armazenador de energia de capacidade ou de indutância com pelo menos dois interruptores de plasma (ou outros) da corrente. Mas são preferíreis tais fontes "híbridas" de energia elétrica (vide, por exemplo: (1) P.F. Ottinger, J.Appl.Phys., 56, No.3, 1984; (2) G.I. Dolgachev et al. Physics of Plasma, 24, No. 12, pág. 1078,1984), que compreendem os seguintes elementos conectados em série (vide figura 2): um transformador de entrada 9 com um meio de conexão à rede elétrica industrial e com enrolamento de saída de alta voltagem, um circuito LC 10 de acumulação, que tem incluídos condensadores e elementos de indutância adequados que não são indicados de uma forma especial, e um bloco 11 de interrupção de plasma da corrente da descarga no circuito LC, que inclui uns canhões de plasma bem conhecidos por especialistas, situados simetricamente em um plano, cujo número (em particular até aos 12) como regra é igual ao número de condensadores no circuito LC. É natural, que além dos referidas unidades de energia indicadas, as fontes da alta voltagem de impulso de DVR também incluem uns meios de medição de correntes de impulso e voltagens não indicados de uma forma especial, como pelo menos uma faixa de Rogovsky e pelo menos um divisor da voltagem de capacidade. A fonte deste tipo foi usada para alimentar o DVR nas experiências descritas abaixo de compressão de choque de uma substância até ao estado super-denso. Esta fonte pôde assegurar os valores limites de parâmetros controlados: Modo de energia elétrons em feixe: de 0,2 até aos 1,6 MeV; Duração do feixe eletrônico: até aos lOOns;

Potência do feixe eletrônico: de 2.1Q9 até aos 0,75.1012 W; Corrente de descarga de alta voltagem: de lOkA até aos 5 0 0 kA.

Para realização efetiva do método da compressão de choque de uma substância durante a fó.bricação de umas partes do DVR e alvos recomenda-se observar uma série de condições complementares.

Assim, é importante que a distância do eixo geométrico comum de cátodo de plasma 4, 5 e anodo-concentrador 6 até à parte interior da parede que conduz a eletricidade de corpo 1 seja maior de 50dmax , onde dmax é a dimensão transversal máxima do anodo-concentrador 6. É desejado que o cátodo de plasma (vide figura 3) tenha uma haste pontiaguda que conduz a eletricidade 4 e elemento dielétrico de topo 5 com abertura fechada, ou de um extremo a outro. Este elemento 5 deve estar colocado na haste 4 com um pequeno estiramento de tal maneira que a parte da haste 4 que serve para colocá-la, junto da ponta estejam dentro da abertura citada. Com este, a forma desta abertura e a da seção transversal da haste 4 {com observação de condições de simetria em relação ao eixo) na seção transversal pode ser não redonda (por exemplo, pode ser oval, elíptica, na forma de estrela, como esta indicado na figura 4, etc.). É também desejável que o perímetro de topo traseiro do elemento dielétrico 5 (vide figura 4) pelo menos no plano perpendicular ao eixo da simetria do cátodo de plasma, abranja o perímetro da haste que conduz a eletricidade 4 com lacuna contínua. É compreendido que esta condição pode ser realizada com diferentes formas de contornos das secções transversais da haste 4 e elemento 5. É muito desejável que o elemento dielétrico de topo 5 de cátodo de plasma tenha uma superfície externa desenvolvida, por exemplo, inicialmente áspera, como está indicado na figura 4, ou especialmente canelada pelo menos numa direção arbitrária. Em particular, podem ser usados elementos 5, que tem na seção transversal uma forma de estrela de muitos raios, que é simétrica ao eixo. É desejável que a dimensão mínima transversal Cde min do referido elemento dielétrico de topo 5 seja escolhido no intervalo (5-10) ,ccr max, e o comprimento Ide deste elemento encontre-se no intervalo (10 -20)*ccr max, onde ccr max - é a dimensão transversal máxima da haste 4 que conduz a eletricidade. 0 elemento 5 de cátodo de plasma pode ser fabricado de qualquer material dielétrico que, com forma e dimensão escolhidas, é capaz a sofrer colapso com a voltagem escolhida de trabalho na lacuna entre os eletrodos de DVR. É preferível que tal material seja selecionado do grupo de polímeros com cadeia de carbono com ligações simples carbono-carbono (por exemplo, polietileno ou polipropileno), materiais de composição com agregativos orgânicos do tipo hetinax ou textolite, madeira de ébano, mica natural ou sintética, óxidos puros de metais dos grupos III-VII da tabela periódica dos elementos, vidros inorgânicos, cerâmica de vidro (citall), feltro de fibra basáltica e dielétricos cerâmicos. 0 anodo-concentrador simétrico em relação ao eixo, 6, como já foi citado acima, pode ser: ou inteiro (vide figura 5) e compor-se de um material arbitrário, sólido, que é, como regra, condutor da eletricidade em toda a massa, e preferivelmente, metálico (incluindo metais puros e ligas de metais), por exemplo, cobre, tântalo, chumbo, etc.; ou ter (vide figura 6) pelo menos um invólucro 6 preferivelmente esférico, de uma camada, preferivelmente do material condutor da eletricidade, e um alvo 7 simétrico em relação ao eixo, que está colocado e bem fixado neste invólucro, o alvo está feito de uma substância arbitrária condensada (sólida ou liquida), que é sujeita a compressão de choque. É desejável escolher o diâmetro máximo do alvo 7 simétrico em relação ao eixo e colocado por dentro, nos limites de (0,05-0,2) .dmax, aqui dmax é a dimensão transversal máxima do anodo-concentrador 6 inteiro. Independentemente da forma geométrica do corpo do alvo 7 o último deve estar fixado dentro de anodo-concentrador 6 de tal maneira que o centro da curvatura da sua superfície praticamente coincida com o centro da curvatura da superfície efetiva de trabalho do anodo-concentrador 6. É muito importante que a densidade de deslocações no material do anodo-concentrador 6 e no material do alvo 7 seja a mínima possível e que um contato acústico exista entre estas peças. O anteparo 8, colocado na extremidade do anodo-concentrador 6, habitualmente fabrica-se de um material que é condutor da eletricidade e tem no fundamental a forma do corpo de rotação com paredes finas. O diâmetro de tal anteparo 8 deve ser não menos de 5dmax, e a sua separação de topo de trabalho do anodo-concentrador 6 não deve superar 20dmax, onde dmax é a dimensão transversal máxima do anodo-concentrador 6. É desejável que o anteparo 8 do lado do topo de trabalho do anodo-concentrador 6 tenha a superfície plana ou côncava (vide as figuras 5 e 6} . 0 método da compressão de choque de substância com o uso do dispositivo descrito nas palavras gerais inclui o seguinte: a) a conexão da haste que conduz a eletricidade 4 do cátodo de plasma descrito acima à haste não-consumível condutora de eletricidade, 3; b) a fabricação de reserva de anodos-concentradores 6 simétricos em relação ao eixo e substituíveis, com topos de trabalho preferivelmente arredondados em um de dois variantes, a saber: ou na forma de peças inteiras de material sujeito à compressão de choque (e transmutação ou alguma outra transformação nuclear), ou na forma de invólucros que consistem, preferivelmente, de uma camada, com alvos 7 colocados estreitamente dentro deles, feitos de material (como requerido, previamente encapsulado) sujeito à compressão de choque (e transmutação ou alguma outra transformação nuclear); c) opcionalmente, instalação de anteparos 6 fabricados de materiais que conduzam a eletricidade, a saber, do cobre, chumbo, nióbio, tântalo etc,, pelo menos, para uns anodos-concentradores 6; d) a instalação de cada seguinte anodo-concentrador 6 na câmara de vácuo do corpo 1 de DVR praticamente no mesmo eixo com o cátodo de plasma 4, 5; e) ajuste da lacuna entre os topos de trabalho do elemento dielétrico de topos 5 do cátodo de plasma e do anodo-concentrador 6 de modo que o centro da curvatura da superfície de trabalho do anodo-concentrador 6 no tempo da descarga de impulso da fonte de energia através de DVR, esteja dentro do espaço focal do feixe eletrônico auto-focalizado de modo coletivo; f) fechar a câmara de vácuo com instalação de tampa de topo 2 feita de material dielétrico em flange do corpo 1 de DVR, que é resistente, impermeável aos gases e feito de material que conduz a eletricidade; g) evacuação da câmara no corpo 1 do DVR, em que é realizado: antes do primeiro "tiro" pelo menos duas vezes (primeiramente tiram o ar, depois pelo menos uma vez limpam a câmara com jato de nitrogênio puro e seco e outra vez fazem o vácuo até à pressão restante de gases de não mais de 0,IPa), e antes de cada seguinte "tiro" - pelo menos uma vez, caso a pressão restante supera o valor indicado; h) a conexão da fonte externa de alta voltagem de DVR à rede elétrica através do transformador de entrada 9 e acumulação da reserva de energia no circuito LC 10 que é necessária para o experimento; i) a descarga do circuito LC 10 através do bloco 11 da interrupção de plasma do impulso da corrente, a haste 3 que conduz a eletricidade, é simétrica em relação ao eixo e não consumivel, a haste 4 que conduz a eletricidade e é substituível, e o elemento dielétrico de topos 5 ao anodo-concentrador 6 de DVR, durante a qual forma-se um feixe eletrônico com elétrons de energia de não menos de 0,2MeV, e densidade da corrente de não menos de 106A/cm2 (mas preferivelmente de não mais de 108A/cm2 e ainda mais preferível é a densidade da corrente que não supere 107A/cm2) e duração de não mais de lOOns (mas preferivelmente de não mais de 50ns); j) a remoção dos produtos obtidos após a compressão de uma porção da substância alvo a um estado superdenso da câmara de vácuo do corpo 1 de DVR e o estudo destes produtos com utilização de métodos e meios geralmente aceitos. ' Os alvos experimentais eram intencionados a: demonstrar o efeito de transmutação à compressão de choque da substância até ao estado superdenso - os anodos- concentradores inteiros 6 segundo a figura 5; e avaliar a possibilidade de neutralização de materiais radiativos - os anodos-concentradores ocos 6 com alvos 7 colocados dentro deles (com observação de condições de bom contato acústico e coincidência prática de centros de curvaturas de superfícies de trabalho) (vide figuras 1 e 6) · Os anodos-concentradores inteiros 6 tiveram o raio médio de curvatura de topos de trabalho, como regra, no intervalo de 0,2 até ao 0,5mm. Foram feitos, em particular, de metais quimicamente puros como o cobre, o tântalo e o chumbo. Pode-se armazenar estes anodos-concentradores 6 ao ar. 0 filme de óxido que aparece na superfície (em particular, do cobre e chumbo) não previne, mas, segundo algumas observações, favorece a sua aplicação como está indicado acima.

Os alvos inseridos, 7, tiveram a forma de cápsulas, foram fabricadas de isótopo de Co60 que está em mercado, e de misturas artificiais de Co56 e Co58, obtidas segundo o método de radiação de níquel natural em ciclotron U-120 no Instituto de Pesquisas Nucleares da Academia Nacional de Ciências da Ucrânia.

Durante a utilização destes alvos, dentro de câmaras de vácuo de DVR foram instalados invólucros suplementares de policaprolactam (capron) que não estão indicados de algum modo especial. Estes invólucros envolvem ambos os eletrodos de DVR e diminuem essencialmente o perigo de precipitação de restos de cobalto radioativo nas paredes do corpo 1 e tampa 2 de DVR.

Os valores de radioatividade iniciais e obtidos depois de transmutação de isótopos de cobalto usados, foram controlados com a utilização de gama-detectores notórios de germânio e lítio.

Antes de começar as experiências úteis da compressão de choque de uma substância até ao estado superdenso, foram feitas mais de mil experiências de ajustamento das experiências. À base de seus resultados foram escolhidas e precisadas as larguras da lacuna entre os eletrodos em DVR, que asseguram (tendo em conta as dimensões de peças do cátodo de plasma e do anodo-concentrador e regimes concretos de descarga) localização de centros de curvatura dos alvos no espaço focal de feixe eletrônico de DVR.

As experiências foram feitas em séries. 0 número de experiências variavam em diferentes séries e variavam de 50 (para transmutação do cobalto radioativo) a umas centenas. A numeração de todas as experiências foi continua.

Os dados iniciais de alvos utilizados, parâmetros de descarga e resultados obtidos foram inscritos nos livros de laboratório sob os números consecutivos. A forma de impulsos de voltagem e corrente na lacuna entre os eletrodos de DVR, e também a duração real da existência do feixe eletrônico foi controlada por oscilogramas de voltagem e corrente. Os exemplos típicos destes oscilogramas estão mostrados na figura 7. Vemos nestes e em outros oscilogramas que a duração do feixe eletrônico não supera lOOns. É importante notar que a corrente de feixe eletrônico (apesar de uma queda brusca de voltagem no cátodo de plasma do DVR) diminui um pouco em comparação com o valor máximo. Isto prova da eficiência da utilização de cátodos de plasma segundo a invenção.

Após o processamento estatístico dos resultados de ajustes experimentais com relação aos parâmetros controlados do processo de geração de feixe de elétrons, dimensões aproximadas para a lacuna dos eletrodos e valores aproximados para o volume do espaço focal foram determinados (vide tabela 1 anexa).

Seguindo estes limites para a lacuna entre os eletrodos de DVR nos experimentos operacionais assegura: Primeiro, o centro de curvatura da superfície de trabalho dos anodos-concentradores inteiros 6 (e em caso da utilização de alvos 7 - também os centros da curvatura de suas superfícies) está situado dentro do espaço focal de feixe eletrônico que se auto-focaliza de forma coletiva, e segundo, o efeito de transmutação observa-se em cada descarga de impulso da fonte de energia ao DVR.

Além disso, em caso de observação de parâmetros indicados na Tabela 1, foi possível estabelecer o valor da densidade da corrente na superfície da extremidade de trabalho do anodo-concentrador 6 no intervalo de 106A/cm2 até a 108A/cm2. Na maioria de experiências de compressão de choque este parâmetro foi mantido no intervalo de 106A/cm2 até a 107A/cm2.

Resultados de todas as experiências operacionais eram uniformes, a saber: de uma parte (em média cerca de 30% da massa) do material inicial eram gerados os produtos de transmutação na forma de um espectro amplo de isótopos normalmente estáveis de diferentes elementos químicos (leves, pesados e inclusive transurânicos super-pesados); e estes produtos e resíduos não-modifiçados de composição química dos anodos-concentradores inteiros 6 (e alvos colocados dentro deles, 7) se movimentavam do volume da compressão de choque inicialmente em direção oposta ao cátodo de plasma e precipitavam como aglomerações de diferente forma e dimensão, semelhantes a gotas, nas paredes da câmara de vácuo do DVR e/ou nos anteparos 8 caso eles foram utilizados.

Os produtos indicados foram coletados para os estudos.

Para detecção dos agregados separados dos produtos de transmutação e determinação da sua localização no substrato (em particular, nos anteparos 8) com o propósito do estudo subseqüente da composição isotópica e do elemento (e em certos casos - para registrar a forme, exterior destes produtos) utilizou-se microscópios analisadores eletrônicos do tipo REMMA-102, Tesla e Cameca. Para estudar a composição do elemento e isotópica dos referidos produtos -foi utilizado também o espectrômetro Auger, modelo Jamp 10S da firma japonesa JEOL, o espectrômetro de massa a laser para tempo de vôo, da ação de impulso, criado na Universidade Nacional T.G. Chevtchenko de Kiev (Ucrânia), analisador de micro-sonda iônica, modelo IMS-4f da firma CAMECA e espectrômetro de massa de alta sensibilidade, modelo VG9000 da firma FINNIGAN.

Como resultado de todas as experiências operacionais de compressão de choque de anodos-concentradores inteiros 6 até ao estado super-denso foi evidenciada uma discrepância essencial entre a composição inicial (praticamente um elemento químico para todos os alvos em cada série) e a composição isotópica e do elemento de produtos de transmutação.

Para obter certeza nisto, podemos analisar as figuras de 8 a 13, onde pelas linhas verticais tracejada está marcada a carga elétrica do núcleo do elemento químico inicial.

Deve ser notado, que a presença nos produtos de transmutação de isótopos de elementos químicos ausentes na composição do material inicial do alvo, está marcada nas figuras 8, 10 e 12, a saber: com pequenos círculos claros de acordo com a sua concentração nos produtos citados de processos picnonucleares, e com pequenos quadrados negros de c.cordo com a sua concentração na crosta terrestre. Não é difícil determinar as cargas elétricas de núcleos destes isótopos e a sua fração de massa e % em peso guiando-se pelas designações numéricas no eixo de abscissa e eixo de ordenadas, respectivamente.

Nas figuras 9, 11 e 13 com triângulos claros e símbolos químicos adjacentes são mostrados os desvios relativos Y de concentrações (% em peso) de determinados elementos químicos de ocorrência natural, calculados pela fórmula: Onde : A - è a fração do isótopo determinado do elemento químico determinado em produtos de transmutação, e B - è a fração deste mesmo isótopo do mesmo elemento químico na crosta terrestre.

Das figuras 8, 10 e 12 é evidente que a transmutação do cobre, tântalo e chumbo iniciais resulta em aparecimento do espectro amplo de isótopos de diferentes elementos químicos com cargas pequenas e elevadas de Z em comparação a carga nuclear de elementos de origem.

Porém, quanto maior é a carga nuclear do material alvo, mais alta é a possibilidade de aparecimento de elementos químicos estáveis transurânicos (entre eles uns elementos ainda não identificados) com massas atômicas de mais de 250 u.m.a (e nos casos especiais, sujeitos a verificação complementar - até 600 u.m.a. e maior). A presença de átomos com tais massas, descobertos primeiramente pelo método de espectrometria de massa iônica, mais tarde foi verificada pelos métodos de dispersão inversa de Coulomb de partículas alfa e prótons, bem conhecidos por especialistas na esfera da física atômica.

Mais ainda, nas figuras 9, 11 e 13 percebe-se claramente, que a concentração da parte essencial de elementos químicos em produtos de transmutação supera (mais de três vezes, e para alguns elementos de 5 a 10 vezes mais) a sua concentração normal na crosta terrestre (vide áreas marcadas com cor de cinza escurs, no intervalo de valores de Y de 0,5 até ao 1,0). Isto é uma evidência clara da origem artificial destes produtos de processos picnonucleares.

Os resultados semelhantes de mudança da composição isotópica e do elemento foram obtidos também em experiências com alvos de cobalto radioativo. Porém, nestes casos a atenção fundamental foi dedicada à diminuição de radioatividade em produtos de desintegração de alvo como resultado de transmutação de núcleos radiativos de cobalto naquelas partes do alvo, que ficaram no espaço focal, em isótopos não-radiativos estáveis de outros elementos químicos.

Tal diminuição em diferentes amostras foi muito diferente, o que pode explicar-se por diferenças na densidade de contato acústico entre as paredes internas de cavidades em anodos-concentradores e marerial de alvos 7 colocados no espaço interior (veja dados do livro de laboratório do aplícante na tabela 2 anexa).

Em realidade, em resultado de transmutação a amostra η2. 2479 foi desativada só a 2,2%, enquanto as amostras n2. 2397 e n2. 2588 perderam mais de 45% da atividade.

Além disso, foi estabelecido exatamente que a distribuição de isótopos em aglomerações de átomos de cada elemento químico, observados em produtos de processos picnonucleares, distingue-se essencialmente de distribuição destes mesmos isótopos na crosta terrestre. 0 exemplo mais claro de resultados deste tipo é a discrepância drástica entre a distribuição normal de isótopos de níquel em amostras naturais (figura 14) e em duas aglomerações de átomos de níquel, obtidos como resultado de transmutação do cobre (figuras 15 e 16) . Ainda, até 70% da massa do níquel natural forma o isótopo Ni58, enquanto em produtos de transmutac:ão de cobre (com predomínio do alvo de isótopo Cu63) a fração de Ni58 mal superou uns 10%. De forma análoga, houve notória diminuição de praticamente duas vezes na concentração de isótopos Ni60, enquanto a concentração de Ni62 aumentou bruscamente. E por fim, uma evidência clara da compressão de choque da substância até ao estado super-denso pelo método de acorod com a presente invenção é a ejeção do espaço focal do DVR de corpos relativamente grandes, cuja forma testemunha a existência neste espaço de condições para aparecimento para curto prazo de plasma pelo menos eletro- nuclear e, possivelmente, eletro-nucleônica.

Assim, na figura 17, apresentando essencialmente um hemisfério de ferro, que contem 93% de Fe (% em massa) com misturas de isótopos de silício e cobre.

Evidentemente, este hemisfério é um fragmento do corpo esferoidal, que se formou de uma parte essencial do anodo-concentrador inteiro de cobre 6 (amostra n°. 4908, de acordo com o livro de laboratório do titular). O seu diâmetro exterior é aproximadamente de 95μτη e tem uma cavidade interna praticamente concêntrica esférica de diâmetro aproximadamente de 35μιη. Irregularidades na maior parte de topo na forma de anel de hemisfério são o resultado de divisão da esfera inicial. Não é difícil supor que na experiência com a amostra n2. 4908 o centro do espaço focal de feixe eletrônico praticamente coincidiu com o centro de curvatura do alvo. Neste caso o impulso da densidade parecido a solitão, se auto-focalizou em volume, que em produto descrito está apresentado por cavidade esférica. A aplicação industrial: O dispositivo proposto para a compressão de choque da substância pode ser realizado com utilização de peças comercialmente disponíveis, e à base do método oferecido pode ser elaborado e realizado em processos tecnológicos altamente econômicos e inofensivos para a ecologia: primeiro, o processo da síntese de e:lementos químicos transurânicos estáveis, o que é excepcionalmente importante para ampliar o nosso conhecimento de natureza; segundo, o processo de transmutação de núcleos de elementos químicos conhecidos para obtenção experimental de seus isótopos estáveis e para neutralização de materiais radiativos (incluindo resíduos atômico-industriais) , que contem os isótopos radiativos de longa vida; e terceiro, o processo da síntese termonuclear inercial com utilização de elementos químicos amplamente difundidos na natureza e suas composições como combustível.

Tabela 1 - Dependência da lacuna entre os eletrodos e o volume do espaço focal de outros parâmetros de processo de geração de feixe eletrônico: Tabela 2 - A diminuição de radioatividade em produtos de desintegração de alvo de cobalto REIVINDICAÇÕES

Claims (22)

1. Método de compressão de choque de substância com utilização de diodo de vácuo relativista (DVR), que tem uma câmara de vácuo (1) simétrica em relação ao eixo com as paredes condutoras de eletricidade, cátodo de plasma (4,5) e anodo-concentrador, que inclui: a fabricação de alvo (7) na forma de uma peça simétrica em relação ao eixo, feita de substância condensada, que serve pelo menos de uma parte de anodo-concentrador (6), a colocação do anodo-concentrador (6) dentro do DVR com uma lacuna em relação ao cátodo de plasma (4,5) e praticamente no mesmo eixo geométrico com ele e a descarga de impulso de fonte de energia ao DVR em regime de auto-focalização de feixe eletrônico na superfície de anodo-concentrador (6), em que utiliza o cátodo de plasma simétrico em relação ao eixo (4,5) na forma de uma haste que conduz eletricidade (4) com uma extremidade feita de material dielétrico (5), caracterizado por ter o perímetro da extremidade traseira pelo menos em plano perpendicular ao eixo geral de simetria de cátodo, que abrange o perímetro da haste (4) citada com a lacuna contínua, e a área da superfície da emissão supera a área máxima da seção transversal do anodo-concentrador (6), o anodo-concentrador (6) é instalado em tal lacuna em relação ao cátodo de plasma (4,5), quando o centro de curvatura da superfície de trabalho do anodo-concentrador (6) está situado dentro do espaço focal de feixe eletrônico que auto-focaliza-se de forma coletiva, o anodo-concentrador (6) é acionado com um feixe eletrônico com uma energia de elétrons de não menos de 0,2 MeV, a densidade da corrente de não menos de 106 A/cm2 e duração não maior que 100 ns.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de utilizar o cátodo de plasma (4,5) dos diodos de vácuo relativistas (DVR) que possui uma haste condutora de eletricidade pontiaguda, e o elemento dielétrico da exterminada deste cátodo tem uma abertura para sua colocação na haste citada (4), a parte para colocação junto da extremidade está instalada dentro da referida abertura.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o alvo (7) ser formado no formato de ser inserido na parte central do anodo-concentrador (6) do DVR, e o seu diâmetro varia dentro de limites de 0,05 até a 0,2 da dimensão transversal máxima (dmax) do anodo-concentrador (6) .

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de pelo menos a parte do anodo-concentrador (6) que está voltada ao cátodo de plasma (4,5), possuir uma forma esférica antes de instalá-la no DVR.

5. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de o alvo (7) ser formado no formato de um corpo esférico fixado estreitamente dentro do anodo-concentrador (6) de modo que os centros dos esferóides interno e externo praticamente coincidirem.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de influenciar o anodo-concentrador (6) com feixe eletrônico com energia de elétrons de até 1,5 MeV, densidade de corrente que não supera uns 108 A/cm2 e duração que não supera 50 ns.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pela densidade da corrente no feixe eletrônico não superar 107 A/cm2.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a pressão residual na câmara de vácuo (1) do diodo relativistico ser mantido em um nivel não maior que 0,1 Pa.

9. Dispositivo para a compressão de choque de uma substância à base de DVR, que inclui: o corpo resistente impermeável aos gases, uma parte do qual está feita de material que é condutor de eletricidade, é simétrica em relação ao eixo e limita a câmara de vácuo (D, e o cátodo de plasma (4,5) e o anodo-concentrador (6) simétricos em relação ao eixo, instalados na câmara de vácuo (1) com uma lacuna e praticamente no mesmo eixo geométrico, dos quais pelo menos o cátodo (4,5) está conectado à fonte de alta voltagem de impulso, o cátodo de plasma (4,5) é feito na forma de uma haste condutora (4) de eletricidade com elemento da exterminada de material dielétrico (5), caracterizado por possuir o perimetro da extremidade traseira pelo menos em plano perpendicular ao eixo de simetria de cátodo, abrangendo o perimetro da haste (4) citada com a lacuna continua, e a área da superfície da emissão supera a área máxima da seção transversal do anodo-concentrador (6), pelo menos um dos eletrodos do DVR possui um meio de regulação da lacuna entre os eletrodos, e a distância do eixo geométrico comum do cátodo de plasma (4,5) e anodo-concentrador (6) citados até a parte interior da parede condutora de eletricidade da câmara de vácuo (1) supera 50dmax, onde dmax é a máxima dimensão transversal do anodo-concentrador (6).

10. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a haste (4), condutora de eletricidade, do cátodo de plasma (4,5) é pontiaguda, e elemento dielétrico (5) de topo tem uma abertura para sua colocação na haste citada, cuja parte para colocação junto da ponta está instalada dentro de abertura citada.

11. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de o anodo-concentrador (6) ter uma forma circular na sua seção transversal e está feito inteiramente de um material que é condutor de eletricidade na sua massa principal e que está sujeito à transmutação.

12. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de o anodo-concentrador (6) ser feito de composição e compreender pelo menos um invólucro sólido de uma camada e um alvo (7) inserido abrangido fixamente neste invólucro, sendo o referido alvo (7) no formato de um corpo de revolução e constituído de um material condensado arbitrário com diâmetro na faixa de (0,05 a 0,2).dmax, onde dmax é a máxima dimensão transversal do anodo-concentrador (6) .

13. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por possuir pelo menos um anteparo preferivelmente constituído de material condutor de corrente elétrica que está montado sobre a parte extrema do anodo-concentrador (6).

14. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de o referido anteparo ser um corpo como um corpo de revolução com paredes finas e diâmetro não menor que 5dmax, e está afastado da extremidade deste anodo mais próximo ao cátodo de plasma (4,5) a uma distância de até 20dmax, onde dmax é a máxima dimensão transversal do anodo-concentrador (6).

15. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de o referido corpo de revolução com paredes finas ter uma superfície plana ou côncava da parte do anodo-concentrador (6).

16. Cátodo de plasma (4,5) simétrico em relação ao eixo para o DVR, contendo uma haste (4) que conduz a eletricidade para conectar à fonte de alta voltagem de impulso, e tem uma extremidade de elemento dielétrico (5) , caracterizado por apresentar um perímetro traseiro do elemento dielétrico (5) que abrange o perímetro da referida haste (4) com lacuna contínua pelo menos no plano perpendicular do eixo simétrico do cátodo.

17. Cátodo, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de a haste condutora (4) de eletricidade ser pontiaguda e o elemento dielétrico (5) da extremidade ter uma abertura para fixação da referida haste (4), a parte para colocação junto da ponta está instalada dentro da referida abertura.

18. Cátodo, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de o elemento dielétrico da extremidade ter uma abertura cega.

19. Cátodo, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de o elemento dielétrico de extremidade ter uma abertura de um extremo a outro.

20. Cátodo, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo elemento dielétrico (5) da extremidade ser feito de um material selecionado de um grupo de polímeros com cadeia de carbono com ligações simples carbono-carbono, materiais de composição como agregativos orgânicos de tipo de hetinax ou textolite, madeira de ébano, mica natural ou sintética, óxidos puros de metais dos grupos III-VII da tabela periódica de elementos, vidros inorgânicos, cerâmica de vidro (citall), feltro de fibra basáltica e cerâmicas dielétricas.

21. Cátodo, de acordo com a reivindicação 16, 17 ou 18, caracterizado pelo fato de o elemento dielétrico (5) da extremidade ter uma superfície desenvolvida.

22. Cátodo, de acordo com a reivindicação 16 ou 17, caracterizado pela dimensão mínima transversal do elemento dielétrico citado Cde min = (5-10) .Ccrmax, e o comprimento deste elemento Ide = (10-20) .Ccr max, onde Ccr max é a dimensão máxima transversal da haste (4) condutora de eletricidade.