CZ2004940A3 - Tepelný reaktor pracující v oblasti spektra infracerveného zárení, jehoz primárním zdrojem energie je vysokoteplotní plazma - Google Patents
Tepelný reaktor pracující v oblasti spektra infracerveného zárení, jehoz primárním zdrojem energie je vysokoteplotní plazma Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2004940A3 CZ2004940A3 CZ20040940A CZ2004940A CZ2004940A3 CZ 2004940 A3 CZ2004940 A3 CZ 2004940A3 CZ 20040940 A CZ20040940 A CZ 20040940A CZ 2004940 A CZ2004940 A CZ 2004940A CZ 2004940 A3 CZ2004940 A3 CZ 2004940A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- reactor
- heat
- protective barrier
- thermal
- channel
- Prior art date
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 title 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 29
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 25
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 6
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 1
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 235000012245 magnesium oxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052574 oxide ceramic Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011224 oxide ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000005393 sonoluminescence Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
Primárním zdrojem energie tepelného reaktoru, pracujícího v oblasti infracerveného zárení je vysokoteplotní plazma. V uzavreném válcovém prostoru (1)tepelného reaktoru ohraniceného ochrannou bariérou (4) je otocne podle osy (o) ulozeno rotacní válcové teleso (5) reaktoru, opatrené na své vnejsí válcové plose tepelneabsorpcním plástem (5.1) a protilehlými podstavnými izolacními stenami (5.5, 5.6). Mezi vnejsí plochou tepelneabsorpcního pláste (5.1) a vnitrní plochou ochranné bariéry (4) je vytvorena tepelná interakcní mezera (5.2) a uvnitr rotacního válcového telesa (5) reaktoru je umísten plazmatický zdroj (6), opatrený prívodem (9) plynu aelektrickým prívodem (8) plazmatického zdroje. Navýstup (6.1) generovaného plazmatu je napojen konický divergencní kanál (5.3) kuzelového tvaru a/nebo divergencní kanál (5.3.1) konvexního tvaru, jehoz výstupní zóna (6.2) je privrácena k vnitrní plose ochranné bariéry (4) vytvárející tak aktivne ohrívanou zónu (3) ochranné bariéry. Vnitrní konicképlochy divergencního kanálu (5.3) kuzelového tvaru i vnitrní konické plochy divergencního kanálu (5.3.1) konvexního tvaru jsou opatreny magnetickou cockou (5.4). Tepelný reaktor podle resení lze vyuzít predevsím v oblasti energetiky a to jak v prumyslu, tak i v privátní sfére.
Description
Oblast techniky
Vynález se týká tepelného reaktoru pracujícího v oblasti spektra infračerveného záření, jehož primárním zdrojem energie je vysokoteplotní plazma a který je určen ke konverzi tepelné energie o velmi vysoké teplotě na energii mechanickou prostřednictvím běžně používaných tepelných strojů.
Dosavadní stav techniky
Z českého užitného vzoru CZ 14621 U je znám tepelný reaktor, jehož finálním produktem je elektromagnetické záření v oblasti infračerveného spektra emitované vnější stěnou ochranné bariéry do vnějšího prostoru reaktoru, kde je toto infračervené záření jímáno teplosměnnými plochami běžně užívaných tepelných strojů sloužících k výrobě elektrické energie prostřednictvím generátorů. Primárním energetickým zdrojem tepelného reaktoru je zářivá energie získávaná z různých zdrojů umístěných uprostřed dutiny tělesa reaktoru. Těleso ochranné bariéry je vyrobeno z keramických materiálů vyznačujících se žáruvzdornými vlastnostmi. Ke stavbě tělesa bariéry je možno použít systém sendvičové konstrukce o libovolné síle mezivrstev s meziprostory vyplněnými například sypkým materiálem nebo mezidutinami. Důležitá je žáruvzdornost vnitřního povrchu bariéry, který je nejvíce zatížen vysokou teplotou. Lze použít keramické materiály, jako například mullit s dostatečnou pevností a žáruvzdorností až do 1700 0 C. Ještě odolnější jsou oxidové keramiky, což je obecné označení slinutých oxidů s vysokou žáruvzdorností, které se zpracovávají keramickou technologií. Patří sem keramika berylnatá do teploty 2200 ° C, zirkoničitá do teploty 23000 C, periklasová do teploty 2200 ° C a korundová nad 1300 ° C. V každém případě existuje určitá hranice teploty, která limituje maximálně dosažitelnou energetickou hustotu zářivé energie ve vnitřním prostoru tepelného reaktoru.
Dále existují energetické zdroje, které dosahují velmi vysokých teplot. Lze uvést například generátory plasmy, ve kterých dosahuje teplota řádově několik desítek tisíc °C. Např. firma Vortex Industries in Vencouver , Canada, vyvinula lampu, která vytváří kontinuální proud světla prostřednictvím plasmy o teplotě ca 12 000 °K, tedy více než dvojnásobek teploty
9*99
4
9 9 «9 44 · · 9 • ·· 9 • 9 9 949 • · 9 • 9 99
9 9 9 • 4 9999 • * · 99 4 existující na povrchu slunce, t.j. 5800 °K. Proto je tato lampa nazývána „Artificial Sun“ a je popsána v publikaci „Popular Science“, February 1991. Umístíme- li před tuto lampu kousek oceli, po zapnutí lampy se tato ocel okamžitě roztaví. Tato lampa nahrazuje v mnoha případech používání laseru za podstatně ekonomičtějích podmínek.
Ve vědecké oblasti se pracuje na vývoji dalších zdrojů, které by měly v budoucnu poskytovat vysokoteplotní potenciál, jako je například využití sonoluminiscence, studené fúze a další. Nevýhody výše uvedených vysokoenergetických zdrojů tepla spočívají především v tom, že prakticky žádný z nich nemůže být použit k výrobě elektrické energie v běžně používaných tepelných strojích standardních konstrukcí, protože by došlo k jejich okamžitému zničení. Cílem vynálezu se stává realizace dalšího vývojového stupně tepelného reaktoru, který by umožňoval konverzi tepla z výše uvedených vysokoenergetických zdrojů na mechanickou resp. elektrickou energii s vysokou účinností a výkonem, u něhož je oproti zařízení popsaném v užitném vzoru CZ 14621 U využito výše uvedených plazmatických zdrojů tepla o velmi vysoké energetické hustotě a teplotě zároveň s cílem dosažení trvalého provozu procesu konverze této energie na nízkopotenciální infračervené záření, vhodné pro pohon běžně užívaných tepelných strojů k výrobě mechanické energie. Podrobný popis fyziky plazmy a jejího ovládání je popsán v publikaci „Energie pro 21.století“, Heřmanský, Štoll, ČVUT 1992, ISBN 80-01-008817-7.
Podstata vynálezu
Shora uvedené nevýhody odstraňuje a účel vynálezu ve velké míře splňuje tepelný reaktor pracující v oblasti infračerveného záření, jehož primárním zdrojem energie je vysokoteplotní plazma, sestávající z uzavřeného válcového prostoru tepelného reaktoru odděleného od vnějšího prostoru nejméně jednou ochrannou bariérou ve formě skruže, na jejíž vnější straně příslušející vnějšímu prostoru je okolo celé její válcové vnější plochy umístěna soustava na sebe navazujících jednotlivých segmentů kompoudních tepelných pohonných jednotek opatřených přijímacími fokusačními poli, případně jiných teplosměnných ploch příslušejících jiným tepelným strojům, podle technického řešení, jehož podstata spočívá vtom, že v uzavřeném válcovém prostoru tepelného reaktoru ohraničeném ochrannou bariérou je otočně podle osy uloženo rotační válcové těleso reaktoru opatřené na své vnější válcové ploše tepelněabsorbčním pláštěm a protilehlými podstavnými izolačními stěnami, přičemž mezi vnější plochou tepelněabsorběního pláště a vnitřní plochou ochranné bariéry je vytvořena tepelná interakční mezera a přičemž uvnitř rotačního válcového tělesa reaktoru je umístěn • · · · · · · ··· • · · · · · · · · · · • · · · · · ··· · · · ··· · · · ···· ··· plazmatický zdroj, na jehož výstup generovaného plazmatu je napojen konický divergenční kanál kuželového tvaru a/nebo konický divergenční kanál konvexního tvaru, jehož výstupní zóna je přivrácena k vnitřní ploše ochranné bariéry vytvářející tak aktivně ohřívanou zónu ochranné bariéry a přičemž vnitřní konické plochy divergenčního kanálu kuželového tvaru i vnitřní konické plochy divergenčního kanálu konvexního tvaru jsou opatřeny magnetickou čočkou. Rotační válcové těleso reaktoru je s výhodou tvořeno keramickým porézním materiálem a magnetická čočka je tvořena soustavou elektromagnetů opatřenou přívodem elektrické energie magnetické čočky.
Výhody provedení tepelného reaktoru podle vynálezu spočívají především vtom, že celé zařízení je konstruováno bez použití běžné infrastruktury, jako jsou potrubní rozvody a příslušná periferní zařízení, kde přenos tepelné energie se děje pouze prázdným prostorem a bez pracovního média pracujícího pod tlakem, což ve svém důsledku výrazně zvyšuje bezpečnost zařízení a snižuje jeho poruchovost, například ve srovnání s běžnými konstrukcemi reaktorů atomových elektráren.
Přehled obrázků na výkresech
Na obr.l je v příčném řezu znázorněno příkladné provedení tepelného reaktoru podle vynálezu, kde je v rotačním válcovém tělese vytvořen kónický divergenční kanál kuželového tvaru napojený na výstup plazmatického zdroje.
Obr.2 představuje v příčném řezu provedení tepelného reaktoru, kde je alternativně v rotačním válcovém tělese vytvořen divergenční kanál konvexního tvaru.
Obr.3 představuje ve svislém řezu provedení tepelného reaktoru s kónickým divergenčním kanálem kuželového tvaru odpovídajícímu obr.l a obr.4 znázorňuje ve svislém řezu alternativní provedení konického divergenčního kanálu konvexního tvaru.
Příklad provedení vynálezu
Na obr.l je v uzavřeném válcovém prostoru I tepelného reaktoru patrné rotační válcové těleso 5 reaktoru, v jehož středové dutině je umístěn plazmatický zdroj 6 s výstupem 6.1 generovaného plazmatu. Na výstup 6.1 generovaného plazmatu navazuje divergenční kanál
5,3 kuželového tvaru, proti jehož výstupní zóně 6.2 divergenčního kanálu je patrná aktivně ohřívaná zóna 3 ochranné bariéry, která je částí ochranné bariéry 4 obklopující rotační válcové těleso 5 reaktoru ve tvaru prstence. Mezi vnější plochou rotačního válcového tělesa 5 • · · · reaktoru opatřenou tepelněabsorbčním pláštěm 5.1 a protilehlou vnitřní plochou ochranné bariéry 4 je vytvořena interakční mezera 5,2 a protilehle k vnější ploše ochranné bariéry 4 jsou přivrácena přijímací fokusační pole 7 teplosměnných ploch 7,1 kompoudních tepelných pohonných jednotek, případně jiných tepelných strojů, které jsou situovány ve vnějším prostoru 2. Divergenční kanál 5,3 kuželového tvaruje na svých stěnách opatřen magnetickou čočkou 5,4.
Obr.2 představuje alternativní provedení rotačního válcového tělesa 5 reaktoru s divergenčním kanálem 5.3.1 konvexního tvaru.
Obr.3 znázorňuje rotační válcové těleso 5 reaktoru s tepelněabsorbčním pláštěm 5,1 a s divergenčním kanálem 5.3 kuželového tvaru opatřeným magnetickou čočkou 5.4, kde jsou patrné protilehlé podstavné izolační stěny 5.5, 5.6. V ose o reaktoru prochází protilehlou podstavnou izolační stěnou 5.5 přívod 9 plynu plazmatického zdroje do vnitřně umístěného plazmatického zdrojě 6 a v těsné blízkosti je umístěn elektrický přívod 8 plazmatického zdroje a elektrický přívod 8.1 magnetické čočky. K vnější ploše tepelněabsorbčního pláště 5.1 rotačního válcového tělesa 5 reaktoru je přivrácena vnitřní plocha ochranné bariéry 4 s vyznačenou aktivně ohřívanou zónou 3 ochranné bariéry , k níž jsou přivrácena přijímací fokusační pole 7.
Obr.4 znázorňuje alternativní provedení rotačního válcového tělesa 5 reaktoru s divergenčním kanálem 5.3.1 konvexního tvaru.
Rotační válcové těleso 5 reaktoru je otočně uloženo na otočném systému tvořeném centrálním ložiskovým čepem 10 a oběžnými rozetami 10.1.
Funkce vynálezu spočívá vtom, že po aktivaci plazmatického zdroje 6 dochází kemisi plazmatu o velmi vysoké teplotě, kterou je nutné snížit na provozní teplotu vhodnou pro ohřev ochranné bariéry 4. Toto snižování teploty je docíleno pomocí otáčení divergeněního kanálu 5.3 spolu s rotačním válcovým tělesem 5, kdy je periodicky ohřívána ochranná bariéra 4 v zóně výstupní části divergeněního kanálu 5,3 na své vnitřní válcové ploše. Část tepla předaného ochranné bariéře 4 horkým plazmatem je při dalším otáčení rotačního válcového tělesa 5 přeneseno na vnější povrch rotačního válcového tělesa 5 opatřeného tepelněabsorbčním pláštěm 5,1, čímž je dosaženo interakční výměny tepla po celém obvodu ochranné bariéry 4 s rotačním válcovým tělesem 5, resp. s jeho tepelněabsorbčním pláštěm 5.1, která je potřebná pro stabilizaci intenzity infračerveného záření využitelného pro pohon příslušných tepelných strojů. Další možností snižování vysokoenergetického potenciálu je způsob pulzního provozu plazmatického zdroje 6 ve své funkci a volba dostatečně velkého • · průměru ochranné bariéry 4, čímž se zvyšuje časová prodleva mezi opakovaným ohřevem aktivně ohřívané zóny 3 ochranné bariéry 4 generovanou plazmou.
Claims (3)
1. Tepelný reaktor pracující v oblasti infračerveného záření, jehož primárním zdrojem energie je vysokoteplotní plazma, sestávající z uzavřeného válcového prostoru (1) tepelného reaktoru odděleného od vnějšího prostoru (2) nejméně jednou ochrannou bariérou (4) ve formě skruže, na jejíž vnější straně příslušející vnějšímu prostoru (2) je okolo celé její válcové vnější plochy umístěna soustava na sebe navazujících teplosměnných ploch (7.1) kompoudních tepelných pohonných jednotek opatřených přijímacími fokusačními poli (7), případně jiných teplosměnných ploch příslušejících jiným tepelným strojům, vyznačující se tím, že v uzavřeném válcovém prostoru (1) tepelného reaktoru ohraničeného ochrannou bariérou (4) je otočně podle osy (o) uloženo rotační válcové těleso (5) reaktoru opatřené na své vnější válcové ploše tepelněabsorbčním pláštěm (5.1) a protilehlými podstavnými izolačními stěnami (5.5, 5.6), přiěemž mezi vnější plochou tepelněabsorbčního pláště (5.1) a vnitřní plochou ochranné bariéry (4) je vytvořena tepelná interakční mezera (5.2) a přiěemž uvnitř rotačního válcového tělesa (5) reaktoru je umístěn plazmatický zdroj (6) opatřený přívodem plynu (9) a elektrickým přívodem (8) plazmatického zdroje, přičemž na výstup (6.1) generovaného plazmatu je napojen konický divergenční kanál (5.3) kuželového tvaru a/nebo divergenční kanál (5.3.1) konvexního tvaru, jehož výstupní zóna (6.2) je přivrácena k vnitřní ploše ochranné bariéry (4) vytvářející tak aktivně ohřívanou zónu (3) ochranné bariéry a přičemž vnitřní konické plochy divergeněního kanálu (5.3) kuželového tvaru i vnitřní konické plochy divergeněního kanálu (5.3.1) konvexního tvaru jsou opatřeny magnetickou čočkou (5.4).
2. Tepelný reaktor podle bodu 1,vyznačující se tím, že rotační válcové těleso (5) reaktoru je s výhodou tvořeno keramickým porézním materiálem.
3. Tepelný reaktor podle bodů la 2, vyznačující setím, že magnetická čočka (5.4) je tvořena soustavou elektromagnetů opatřenou přívodem (8.1) elektrické energie magnetické čočky.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20040940A CZ303652B6 (cs) | 2004-09-07 | 2004-09-07 | Tepelný reaktor pracující v oblasti spektra infracerveného zárení, jehoz primárním zdrojem energie je vysokoteplotní plazma |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20040940A CZ303652B6 (cs) | 2004-09-07 | 2004-09-07 | Tepelný reaktor pracující v oblasti spektra infracerveného zárení, jehoz primárním zdrojem energie je vysokoteplotní plazma |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2004940A3 true CZ2004940A3 (cs) | 2006-04-12 |
| CZ303652B6 CZ303652B6 (cs) | 2013-01-30 |
Family
ID=36972577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20040940A CZ303652B6 (cs) | 2004-09-07 | 2004-09-07 | Tepelný reaktor pracující v oblasti spektra infracerveného zárení, jehoz primárním zdrojem energie je vysokoteplotní plazma |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ303652B6 (cs) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2135825C1 (ru) * | 1998-11-20 | 1999-08-27 | Квасников Сергей Викторович | Способ получения тепловой и механической энергии и установка для его осуществления (варианты) |
| RU2163672C2 (ru) * | 1999-03-29 | 2001-02-27 | Тумченок Виктор Игнатьевич | Теплоэлектрогенератор агропромышленного комплекса |
-
2004
- 2004-09-07 CZ CZ20040940A patent/CZ303652B6/cs not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ303652B6 (cs) | 2013-01-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20220069957A (ko) | 통합된 용기-내 중성자 차폐부 | |
| Norajitra et al. | Divertor conceptual designs for a fusion power plant | |
| US9171646B2 (en) | Control of a laser inertial confinement fusion-fission power plant | |
| US4267488A (en) | Containment of plasmas at thermonuclear temperatures | |
| RU2515496C2 (ru) | Система и способ генерации пара посредством высокотемпературного газоохлаждаемого реактора | |
| JP3124140B2 (ja) | 核融合炉の炉内機器 | |
| JP2016512887A (ja) | 加速器駆動未臨界炉システム | |
| CN209216592U (zh) | 一种热管型双模式空间核反应堆堆芯 | |
| CZ2004940A3 (cs) | Tepelný reaktor pracující v oblasti spektra infracerveného zárení, jehoz primárním zdrojem energie je vysokoteplotní plazma | |
| JP6702546B2 (ja) | 核融合炉用ブランケット及びその支持構造 | |
| Brañas et al. | Design of a beam dump for the IFMIF-EVEDA accelerator | |
| CZ14827U1 (cs) | Tepelný reaktor pracující v oblasti spektra infračerveného záření, jehož primárním zdrojem energie je vysokoteplotní plazma | |
| KR20240051141A (ko) | 영구 자석 다이버터를 지닌 고에너지 플라스마 생성기 | |
| US20170062078A1 (en) | Linear converging/diverging fusion reactor and operating method for achieving clean fusion reactions | |
| Key et al. | The potential of fast ignition and related experiments with a petawatt laser facility | |
| Hinkel | Scientific and technological advancements in inertial fusion energy | |
| Zhang et al. | Warm-dense-matter state of iron generated by intense heavy-ion beams | |
| US11488729B2 (en) | Propellant grading for laser-driven multi-shell inertial confinement fusion target | |
| CZ14930U1 (cs) | Tepelný reaktor pracující v oblasti spektra infračerveného záření, jehož primárním zdrojem energie je externí zdroj laserového záření | |
| RU2228553C2 (ru) | Нейтронопроизводящее устройство электроядерной установки | |
| KR101581897B1 (ko) | 희귀 동위원소 생산용 표적계 | |
| CZ301918B6 (cs) | Tepelný reaktor pracující v oblasti spektra infracerveného zárení, jehož primárním zdrojem energie je externí zdroj laserového zárení | |
| Tahir et al. | Metallization of Hydrogen Using Heavy Ion Imploded Multi‐Layered Cylindrical Targets | |
| Liu | Comment on “Recent progress in thermodynamics of radiation—Exergy of radiation, effective temperature of photon and entropy constant of photon” | |
| RU2757160C2 (ru) | Атомный реактор |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20130503 |